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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2015-0177014 , welche am 11. Dezember 2015 bei dem Koreanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung zum Variieren eines Verdichtungsverhältnisses durch Verändern eines Volumens einer Brennkammer.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen erhöht sich ein thermischer Wirkungsgrad einer Brennkraftmaschine, wenn ein Verdichtungsverhältnis zunimmt. Hier bezieht sich das Verdichtungsverhältnis auf ein Verhältnis eines Luftvolumens, welches in einem Zylinder durch einen Kolben verdichtet wird. Das heißt, wenn ein Volumen einer Brennkammer geändert wird, kann sich das Verdichtungsverhältnis ändern.
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Durch Verändern des Verdichtungsverhältnisses entsprechend einem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors kann in einem Niedriglastzustand des Verbrennungsmotors durch Erhöhen des Verdichtungsverhältnisses eines Kraftstoff-Luft-Gemisches eine Kraftstoffeffizienz verbessert werden, und in einem Hochlastzustand des Verbrennungsmotors kann durch Verringern des Verdichtungsverhältnisses des Kraftstoff-Luft-Gemisches das Auftreten von Klopfen verhindert und eine Motorausgangsleistung verbessert werden.
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In der verwandten Technik wurde eine variables-Verdichtungsverhältnis(VCR)-Vorrichtung verwendet, welche das Verdichtungsverhältnis durch Änderung eines oberen Totpunktes des Kolbens verändert.
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Allerdings benötigt die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung der verwandten Technik einen Kraftmechanismus, wie beispielsweise eine Mehrzahl von Verbindungsgliedern, und einen Elektromotor, um den oberen Totpunkt des Kolbens zu verändern. Daher ist ein Gewicht des Verbrennungsmotors aufgrund des Gewichtes der Verbindungsglieder und des Elektromotors erhöht, und eine komplizierte Gestaltung ist erforderlich, um eine gegenseitige Störung der Mehrzahl von Verbindungsgliedern zu verhindern. Außerdem kann es in einem Fall, in welchem es nicht einfach ist, ein Volumen von verdichteter Luft zu verändern, schwierig sein, das Verdichtungsverhältnis zu ändern.
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Die vorgenannte Information, welche in diesem “Hintergrund”-Abschnitt offenbart ist, dient lediglich der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrundes der Erfindung und kann daher Information enthalten, welche nicht den Stand der Technik bildet, wie er dem Fachmann in diesem Land bekannt ist.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt eine variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung bereit, welche ein Verdichtungsverhältnis eines Kraftstoff-Luft-Gemisches verändert, indem sie mit einer exzentrischen Nocke an einem großen Pleuelauge einer Pleuelstange ausgestattet ist und sie die exzentrische Nocke mittels eines zugeführten Hydraulikdruckes dreht.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung aufweisen, welche an einem Verbrennungsmotor angebracht ist, wobei der Verbrennungsmotor durch eine Verbrennungskraft eines Gasgemisches und einen Kolben eine Kurbelwelle dreht, wobei die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung ein Verdichtungsverhältnis des Gemisches verändert und aufweisen kann: eine Pleuelstange, welche ein kleines Pleuelauge aufweist, das drehbar mit dem Kolben verbunden ist, und ein großes Pleuelauge, das mit einer kreisförmigen Öffnung ausgebildet ist, um exzentrisch und drehbar mit der Kurbelwelle verbunden zu sein, einen Kurbelzapfen, welcher in der Kurbelwelle bereitgestellt ist, eine exzentrische Nocke, welche bereitgestellt ist, um in der Öffnung des großen Pleuelauges konzentrisch drehbar zu sein und welche eine Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung hat, in welche der Kurbelzapfen exzentrisch eingesetzt ist, um drehbar verbunden zu sein, und eine Nockenrotationseinheit, welche innerhalb der exzentrischen Nocke bereitgestellt ist und welche die exzentrische Nocke in einer Öffnung des großen Pleuelauges durch einen selektiv zugeführten Hydraulikdruck im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn dreht.
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Die Nockenrotationseinheit kann aufweisen: eine Membran, welche von einem äußeren Umfang der exzentrischen Nocke aus in Richtung eines Zentrums der exzentrischen Nocke ausgebildet ist, eine erste Kammer, welche innerhalb der exzentrischen Nocke basierend auf der Membran auf einer Seite der Membran in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, eine zweite Kammer, welche innerhalb der exzentrischen Nocke basierend auf der Membran auf einer anderen Seite der Membran in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, ein erster Ölkanal, welcher den inneren Umfang der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung und die erste Kammer verbindet und einen Hydraulikdruck selektiv an die erste Kammer zuführt, und ein zweiter Ölkanal, welcher den inneren Umfang der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung und die zweite Kammer verbindet und den Hydraulikdruck selektiv an die zweite Kammer zuführt.
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Die erste Kammer und die zweite Kammer können an beiden Seiten der Membran so ausgebildet sein, dass sie in der Umfangsrichtung der exzentrischen Nocke gerundet bzw. rund sind.
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Der erste Ölkanal kann so durch die exzentrische Nocke hindurch ausgebildet sein, dass ein Ende des ersten Ölkanals mit dem inneren Umfang der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung verbunden ist und das andere Ende mit der ersten Kammer verbunden ist.
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Der zweite Ölkanal kann so durch die exzentrische Nocke hindurch ausgebildet sein, dass ein Ende mit dem inneren Umfang der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung verbunden ist und das andere Ende mit der zweiten Kammer verbunden ist, und er ist so angeordnet, dass er von dem ersten Ölkanal getrennt ist.
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Die exzentrische Nocke kann mittels des Hydraulikdruckes, der abhängig von einer Antriebsbedingung (z.B. einem Antriebszustand) des Verbrennungsmotors selektiv in die erste Kammer und die zweite Kammer einströmt, gedreht werden und kann die relative Position des Kurbelzapfens zu dem großen Pleuelauge verändern.
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Die exzentrische Nocke kann, wenn der Hydraulikdruck der ersten Kammer zugeführt wird, die Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung gegen den Uhrzeigersinn drehen, so dass die relative Position des Zentrums des Kurbelzapfens zu dem Zentrum der exzentrischen Nocke abgesenkt wird.
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Die exzentrische Nocke kann, wenn der Hydraulikdruck der zweiten Kammer zugeführt wird, die Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung im Uhrzeigersinn drehen, so dass die relative Position des Zentrums des Kurbelzapfens zu dem Zentrum der exzentrischen Nocke erhöht ist.
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Die Membran kann an dem inneren Umfang des großen Pleuelauges durch eine obere Fläche angebracht sein.
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Die Membran kann die erste und zweite Kammer trennen, um den Hydraulikdruck selektiv der ersten Kammer oder der zweiten Kammer zuzuführen.
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Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die exzentrische Nocke an dem großen Pleuelauge der Pleuelstange angebracht sein und der Hydraulikdruck kann selektiv an die exzentrische Nocke zugeführt werden, abhängig von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors, um das Verdichtungsverhältnis des Gemisches zu verändern, und dadurch den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
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Außerdem ist, verglichen mit der variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung eines konventionellen Verbindungsglied-Typs, die Gestaltung einfacher, das Gewicht ist reduziert, und die Reibungskräfte sind entsprechend des Betriebes reduziert, so dass die Haltbarkeit verbessert sein kann.
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Außerdem kann, durch Verwendung der Pleuelstange und der Kurbelwelle, die für den konventionellen Verbrennungsmotor geeignet sind, die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung montiert werden, während Gestaltungsänderungen des konventionellen Verbrennungsmotors minimiert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist ein schematisches Diagramm einer variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Vorderansicht einer Pleuelstange angewandt auf eine variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer exzentrischen Nocke einer variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4A und 4B sind Betriebsdiagramme einer Nockenrotationseinheit angewandt auf eine variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5A und 5B sind Betriebsdiagramme einer variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung in einem Zustand eines hohen Verdichtungsverhältnisses und einem Zustand eines niedrigen Verdichtungsverhältnisses entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den beiliegenden Figuren im Detail beschrieben.
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Beispielhafte Ausführungsformen, die in dieser Beschreibung und diesen Figuren beschrieben sind, sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Es ist zu verstehen, dass es verschiedene Modifikationen und Abwandlungen gibt, die im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
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Die Figuren und die Beschreibung sind in ihrer Natur als erläuternd und nicht als beschränkend zu betrachten. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der Beschreibung durchgehend gleiche Elemente.
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Ferner können in den Figuren eine Größe und Dicke eines jeden Elements zum besseren Verständnis und zur Erleichterung der Beschreibung dargestellt sein, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und die Dicke von Schichten, Belägen, Platten, Bereichen etc. können zur Übersichtlichkeit übertrieben sein.
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Außerdem sind in der gesamten Beschreibung, außer wenn explizit das Gegenteil beschrieben ist, das Wort “aufweisen” und Variationen wie “weist auf” oder “aufweisend”, so zu verstehen, dass es den Einschluss angegebener Elementen bedeutet, aber nicht den Ausschluss irgendwelcher anderer Elemente.
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Außerdem bedeuten die in der Beschreibung genannten Begriffe “... einheit”, “... mittel”, “... teil” und “... element” Einheiten einer allgemeinen Gestaltung, die mindestens eine Aufgabe oder einen Vorgang durchführen.
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1 ist ein schematisches Diagramm einer variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine Vorderansicht einer Pleuelstange angewandt auf eine variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 3 ist eine projizierte, perspektivische Ansicht einer exzentrischen Nocke einer variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 veranschaulicht einen Querschnitt eines Kolbens 10, um eine Gestaltung einer variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung 1 darzustellen. Das heißt, die Abbildung des Kolbens 10 basierend auf dem Querschnitt dient der einfachen Darstellung einer Gestaltung einer Verbindung der variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung 1 innerhalb des Kolbens 10.
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Wie in 1 dargestellt, ist die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung 1 entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) montiert zur Drehung einer Kurbelwelle 30 durch Aufnahme einer Verbrennungskraft eines explodierenden Gasgemisches von dem Kolben 10, und sie ändert ein Mischungsverhältnis entsprechend einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors.
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Der Kolben 10 bewegt sich vertikal innerhalb eines Zylinders (nicht gezeigt), und eine Brennkammer ist zwischen dem Kolben 10 und dem Zylinder ausgebildet.
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Die Kurbelwelle 30 kann die Verbrennungskraft von dem Kolben 10 aufnehmen, die übertragene Verbrennungskraft in eine Drehkraft bzw. ein Drehmoment (kurz: Drehmoment) umwandeln, und das Drehmoment an ein Getriebe (nicht gezeigt) weiterleiten. Die Kurbelwelle 30 kann innerhalb eines Kurbelgehäuses (nicht gezeigt), das an einem unteren Ende des Zylinders ausgebildet ist, montiert sein. Ferner ist eine Mehrzahl von Ausgleichsgewichten 32 bzw. Gegengewichten in / an der Kurbelwelle 30 angebracht. Die Ausgleichsgewichte 32 können eine Schwingung, welche während einer Drehung der Kurbelwelle 30 erzeugt wird, verringern.
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Die Gestaltung des Verbrennungsmotors, welcher den Kolben 10 und die Kurbelwelle 30 aufweist, ist dem Fachmann geläufig, und auf eine detailliertere Beschreibung wird daher verzichtet.
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Die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung 1 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Pleuelstange 20, einen Kurbelzapfen 34, eine exzentrische Nocke 40 und eine Nockenrotationseinheit 50 aufweisen.
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Die Pleuelstange 20 kann die Verbrennungskraft von dem Kolben 10 aufnehmen, um sie an die Kurbelwelle 30 weiterzuleiten. Um die Verbrennungskraft weiterzuleiten, kann ein Ende der Pleuelstange 20 drehbar mit dem Kolben 10 durch einen Kolbenbolzen 12 verbunden sein, und das andere Ende der Pleuelstange 20 kann drehbar mit der Kurbelwelle 30 verbunden sein.
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Ferner kann das andere Ende der Pleuelstange 20 exzentrisch mit einer Seite der Kurbelwelle 30 verbunden sein. Im Allgemeinen kann der eine Endabschnitt der Pleuelstange 20, der mit dem Kolben 10 verbunden ist, als ein kleines Pleuelauge 22 bezeichnet werden, und der andere Endabschnitt der Pleuelstange 20, der mit der Kurbelwelle 30 verbunden ist, kann als ein großes Pleuelauge 24 bezeichnet werden.
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Das heißt, die Pleuelstange 20 kann das kleine Pleuelauge 22 aufweisen, welches drehbar mit dem Kolben 10 verbunden ist, und das große Pleuelauge 24, welches mit einer kreisförmigen Öffnung ausgebildet ist, um exzentrisch und drehbar mit der Kurbelwelle 30 verbunden zu werden.
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Die gesamte Form der Pleuelstange 20, welche die oben beschriebene Gestaltung hat, kann ähnlich zu einer konventionellen Pleuelstange sein. Dementsprechend kann die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung 1 realisiert werden, während eine Gestaltungsänderung des konventionellen Verbrennungsmotors minimiert wird.
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Der Kurbelzapfen 34 kann in der Kurbelwelle 30 bereitgestellt werden. Die exzentrische Nocke 40 kann eine Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 aufweisen. Die Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 kann exzentrisch in der exzentrischen Nocke 40 ausgebildet sein. Außerdem kann der Kurbelzapfen 34 so in die Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 eingebracht werden, dass die Pleuelstange 20 und die exzentrische Nocke 40 mit der Kurbelwelle 30 verbunden sind, um relativ zueinander drehbar zu sein. Das heißt, die exzentrische Nocke 40 kann in der Öffnung, welche in dem großen Pleuelauge 24 der Pleuelstange 20 ausgebildet ist, bereitgestellt sein, um konzentrisch drehbar zu sein, und dabei um das Zentrum des Kurbelzapfens 34 gedreht zu werden.
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Außerdem kann der Kurbelzapfen 34 (derart) in die exzentrische Nocke 40 eingesetzt sein, so dass er zu der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 (bzw. zu einer Nockenaufnahmeöffnung im großen Pleuelauge 24) exzentrisch (angeordnet) ist, um drehbar verbunden zu sein.
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Dementsprechend kann ein Zentrum C2 des Kurbelzapfens 34 um einen bestimmten Abstand getrennt von einem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 sein bzw. das Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 ist zum Zentrum C2 des Kurbelzapfens 34 versetzt angeordnet.
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Hier kann, wenn die exzentrische Nocke 40 gedreht wird, die relative Position des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 geändert werden. Das heißt, die relative Position der Pleuelstange 20 und des Kolbens 10 zu der Kurbelwelle 30 kann verändert werden. Dementsprechend kann das Verdichtungsverhältnis des Gemisches verändert werden.
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Außerdem kann die Nockenrotationseinheit 50 innerhalb der exzentrischen Nocke 40 bereitgestellt werden und kann die exzentrische Nocke 40 durch den selektiv zugeführten Hydraulikdruck in der Öffnung des großen Pleuelauges 24 im Uhrzeigersinn bzw. einer ersten Richtung, aus der Perspektive wie sie in 4B gezeigt ist, oder gegen den Uhrzeigersinn bzw. in einer zweiten Richtung, aus der Perspektive wie sie in 4A gezeigt ist, drehen.
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Die Nockenrotationseinheit 50 kann, wie in 3 gezeigt, eine Membran 51, eine erste Kammer 52, eine zweite Kammer 53, einen ersten Ölkanal 54 und einen zweiten Ölkanal 55 aufweisen.
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Die Membran 51 kann von einem äußeren Umfang der exzentrischen Nocke 40 in Richtung des Zentrums der exzentrischen Nocke 40 ausgebildet sein. Hier kann die Membran 51 an einem inneren Umfang des großen Pleuelauges 24 durch eine obere Fläche angebracht sein.
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Die erste Kammer 52 kann an einer Seite basierend auf der Membran 51 in einer Umfangsrichtung bzw. Anordnung entlang des Umfangs innerhalb der exzentrischen Nocke 40 ausgebildet sein. Der Hydraulikdruck kann selektiv in die erste Kammer 52 eingeleitet werden.
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Außerdem kann die zweite Kammer 53 an einer anderen Seite basierend auf der Membran 51 in der Umfangsrichtung bzw. Anordnung entlang des Umfangs innerhalb der exzentrischen Nocke 40 ausgebildet sein. Der Hydraulikdruck kann selektiv in die zweite Kammer 53 eingeleitet werden.
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Dementsprechend können die erste Kammer 52 und die zweite Kammer 53 so ausgebildet sein, dass sie an beiden Seiten der Membran 51 in der Umfangsrichtung bzw. Anordnung entlang des Umfangs der exzentrischen Nocke 40 gerundet sind.
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Hier kann die Membran 51 die erste Kammer 52 und die zweite Kammer 53 trennen, um den Hydraulikdruck selektiv der ersten Kammer 52 oder der zweiten Kammer 53 zuzuführen.
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Dementsprechend kann, wenn der Hydraulikdruck der ersten Kammer 52 zugeführt wird, die exzentrische Nocke 40, welche in der Öffnung des großen Pleuelauges 24 befestigt ist, gegen den Uhrzeigersinn bzw. in der zweiten Richtung bezogen auf die Membran 51 gedreht werden, und die zweite Kammer 53 kann in Richtung der Membran 51 bewegt werden.
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Im Gegensatz dazu kann, wenn der Hydraulikdruck der zweiten Kammer 53 zugeführt wird, die exzentrische Nocke 40, welche in der Öffnung des großen Pleuelauges 24 befestigt ist, im Uhrzeigersinn bzw. in der ersten Richtung bezogen auf die Membran 51 gedreht werden, und die erste Kammer 52 kann in Richtung der Membran 51 bewegt werden.
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Der erste Ölkanal 54 kann den inneren Umfang der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 und die erste Kammer 52 verbinden und den Hydraulikdruck selektiv der ersten Kammer 52 zuführen.
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Außerdem kann der zweite Ölkanal 55 den inneren Umfang der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 und die zweite Kammer 53 verbinden und den Hydraulikdruck selektiv der zweiten Kammer 53 zuführen.
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Hier kann der erste Ölkanal 54 durch das Innere der exzentrischen Nocke 40 hindurch ausgebildet sein, so dass ein Ende des ersten Ölkanals 54 mit dem inneren Umfang der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 verbunden ist und ein anderes Ende davon mit der ersten Kammer 52 verbunden ist.
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Außerdem kann der zweite Ölkanal 55 durch das Innere der exzentrischen Nocke 40 hindurch ausgebildet sein, so dass ein Ende davon mit dem inneren Umfang der Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 verbunden ist und ein anderes Ende davon mit der zweiten Kammer 53 verbunden ist, und der zweite Ölkanal 55 kann so angeordnet sein, dass er von dem ersten Ölkanal 54 getrennt ist.
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Dementsprechend kann die exzentrische Nocke 40 mittels des Hydraulikdruckes gedreht werden, der selektiv in die erste Kammer 52 und die zweite Kammer 53 einströmt, abhängig von einer Antriebsbedingung des Verbrennungsmotors, und eine relative Position des Kurbelzapfens 34 zu dem großen Pleuelauge 24 kann verändert werden.
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Das heißt, dass die Nockenrotationseinheit 50 die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 durch den Hydraulikdruck verändern kann, der selektiv an die erste Kammer 52 oder die zweite Kammer 53 geleitet wird, abhängig von der Antriebsbedingung des Verbrennungsmotors, um das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors zu variieren.
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Auf der anderen Seite ist in einer beispielhaften Ausführungsform ein getrennter Ölversorgungskanal, der mit einem Zapfen (z.B. Drehzapfen) verbunden ist, welcher in der Kurbelwelle 30 ausgebildet ist, mit mindestens einem Schieberventil und einem Ölsteuerventil verbunden, so dass die Nockenrotationseinheit 50 mit dem Öl, das in einer Ölwanne aufbewahrt ist, versorgt werden kann.
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Nachfolgend werden ein Betrieb und eine Betätigung der variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung 1 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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4A und 4B sind Betriebsdiagramme einer Nockenrotationseinheit angewandt auf eine variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 4A gezeigt, strömt in einem Zustand, in welchem der Verbrennungsmotor mit einem hohen Verdichtungsverhältnis betrieben wird, der Hydraulikdruck durch den ersten Ölkanal 54 in die erste Kammer 52. Daher kann die exzentrische Nocke 40 gegen den Uhrzeigersinn bzw. in einer zweiten Richtung bezogen auf die Membran 51 mittels des Hydraulikdruckes gedreht werden, welcher der ersten Kammer 52 zugeführt wird. In diesem Fall kann die zweite Kammer 53 in Richtung zu der Membran 51 bewegt werden.
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Das heißt, wenn der Hydraulikdruck der ersten Kammer 52 zugeführt wird, kann die exzentrische Nocke 40 die Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 gegen den Uhrzeigersinn bzw. in einer zweiten Richtung drehen, um die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrische Nocke 40 herabzusetzen.
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Dementsprechend ist die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 abgesenkt, wie in 4A gezeigt. In diesem Fall kann, da die tatsächliche Position der Kurbelwelle 30 und des Kurbelzapfens 34 nicht verändert ist, die relative Position der Pleuelstange 20 und des Kolbens 10 zu der Kurbelwelle 30 höher sein als in dem Zustand, der in 4B gezeigt ist, an einem oberen Umschaltpunkt. Dementsprechend kann ein Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und dem Kurbelzapfen 34 zunehmen, so dass das hohe Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors realisiert wird.
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Wie in 4B gezeigt, strömt in einem Zustand, in welchem der Verbrennungsmotor mit einem niedrigen Verdichtungsverhältnis betrieben wird, der Hydraulikdruck durch den zweiten Ölkanal 55 in die zweite Kammer 53. Daher kann die exzentrische Nocke 40 im Uhrzeigersinn bzw. in der ersten Richtung bezogen auf die Membran 51 mittels des Hydraulikdruckes, welcher der zweiten Kammer 53 zugeführt wird, gedreht werden. In diesem Fall kann die erste Kammer 52 in Richtung zu der Membran 51 bewegt werden.
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Das heißt, wenn der Hydraulikdruck der zweiten Kammer 53 zugeführt wird, kann die exzentrische Nocke 40 die Kurbelzapfen-Anbringungsöffnung 42 im Uhrzeigersinn bzw. in der zweiten Richtung drehen, so dass die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 höher ist relativ zu der Position, die in 4A gezeigt ist.
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Dementsprechend ist die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 höher, wie in 4B gezeigt. In diesem Fall kann, da die tatsächliche Position der Kurbelwelle 30 und des Kurbelzapfens 34 nicht verändert ist, die relative Position der Pleuelstange 20 und des Kolbens 10 zu der Kurbelwelle 30 niedriger sein als in dem Zustand, der in 4A gezeigt ist, an einem oberen Umschaltpunkt. Dementsprechend kann ein Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und dem Kurbelzapfen 34 abnehmen, so dass das niedrige Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors realisiert wird.
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Das heißt, wenn der Hydraulikdruck der ersten Kammer 52 oder der zweiten Kammer 53 zugeführt wird, kann die Nockenrotationseinheit 50 die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 verändern.
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In diesem Fall kann, da die tatsächliche Position der Kurbelwelle 30 und des Kurbelzapfens 34 nicht verändert ist, die relative Position der Pleuelstange 20 und des Kolbens 10 zu der Kurbelwelle 30 niedriger oder höher sein. Dementsprechend kann das hohe Verdichtungsverhältnis oder das niedrige Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors realisiert werden, dadurch dass der Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und dem Kurbelzapfen 34 verändert wird.
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5A und 5B sind Betriebsdiagramme einer variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung in einem Zustand hohen Verdichtungsverhältnisses bzw. einem Zustand niedrigen Verdichtungsverhältnisses, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5A und 5B veranschaulichen zum visuellen Vergleich des niedrigen Verdichtungsverhältnisses und des hohen Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors eine Höhe P1 des Kolbens 10 und eine Höhe E1 des Zentrums C1 der exzentrischen Nocke 40 in dem Zustand des hohen Verdichtungsverhältnisses von 5A, angezeigt durch eine Hilfslinie, und eine Höhe P2 des Kolbens 10 und eine Höhe E2 des Zentrums C1 der exzentrischen Nocke 40 in dem Zustand des niedrigen Verdichtungsverhältnisses von 5B, angezeigt durch eine Hilfslinie.
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Das heißt, bezugnehmend auf die 5A und 5B, dass die Höhe P1 des Kolbens 10 in dem Zustand des hohen Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors höher angeordnet sein kann als die Höhe P2 des Kolbens 10 in dem Zustand des niedrigen Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors. In diesem Fall ist die Höhe E1 des Zentrums C1 der exzentrischen Nocke 40 höher angeordnet als die Höhe E2 des Zentrums C1 der exzentrischen Nocke 40 in dem Zustand des niedrigen Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors.
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Dementsprechend ist in der Nockenrotationseinheit 50, wenn der Hydraulikdruck der ersten Kammer 52 zugeführt wird, und dadurch die exzentrische Nocke 40 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird (5A), die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 herabgesetzt. Daher nimmt der Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und dem Kurbelzapfen 34 zu.
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Im Gegensatz dazu ist in der Nockenrotationseinheit 50, wenn der Hydraulikdruck der zweiten Kammer 53 zugeführt wird, und dadurch die exzentrische Nocke 40 im Uhrzeigersinn gedreht wird (5B), die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 höher als in dem Zustand von 5A. Daher nimmt der Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und dem Kurbelzapfen 34 ab.
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Wie oben beschrieben, dreht die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung 1 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die exzentrische Nocke 40 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn mittels des Hydraulikdruckes, welcher der Nockenrotationseinheit 50 zugeführt wird, um die relative Position des Zentrums C2 des Kurbelzapfens 34 zu dem Zentrum C1 der exzentrischen Nocke 40 zu ändern. Dementsprechend kann, dadurch dass der Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und dem Kurbelzapfen 34 geändert wird, das hohe Verdichtungsverhältnis oder das niedrige Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors realisiert werden.
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Dementsprechend wird, wenn die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung 1 entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, die exzentrische Nocke 40 an dem großen Pleuelauge 24 der Pleuelstange 20 angebracht und der Hydraulikdruck wird der exzentrischen Nocke 40 selektiv zugeführt, abhängig von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors, um das Verdichtungsverhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu ändern, und damit den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
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Außerdem ist, verglichen mit der variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung eines konventionellen Verbindungsglied-Typs, die Gestaltung einfacher, das Gewicht ist reduziert, und die Reibungskräfte sind entsprechend dem Betrieb reduziert, so dass die Haltbarkeit verbessert sein kann.
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Außerdem kann durch Verwendung der Pleuelstange und der Kurbelwelle, die für den konventionellen Verbrennungsmotor geeignet sind, die variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung montiert werden, während Gestaltungsveränderungen eines konventionellen Verbrennungsmotors minimiert werden.
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Obwohl diese Erfindung im Zusammenhang mit dem, was gegenwärtig als praktische beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu gedacht ist, verschiedene Modifikationen und abgewandelte Anordnungen abzudecken, welche innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche enthalten sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2015-0177014 [0001]
