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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit der Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
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Aus der
DE 10 2010 004 588 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einer Exzenterwelle bekannt, die zur Verlängerung eines Expansionshubs von Kolben der Brennkraftmaschine durch Pleuel und Koppelglieder mit der Kurbelwelle verbunden ist und gleichzeitig von der Kurbelwelle über ein Stirnradgetriebe mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle angetrieben wird, um den Expansions- und Ausstoßhub, d. h. den Kolbenhub beim Expansions- und Ausstoßtakt, gegenüber dem Ansaug- und Kompressionshub, d. h. dem Kolbenhub beim Ansaug- und Verdichtungstakt, zu vergrößern.
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Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine solche Brennkraftmaschine, bzw. deren Betrieb zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 13, 14 stellen ein Kraftfahrzeug mit einer hier beschriebenen Brennkraftmaschine bzw. ein Verfahren zum Betreiben einer hier beschriebenen Brennkraftmaschine unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, insbesondere eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, eine Kurbelwelle, wenigstens einen Kolben, der mit der Kurbelwelle zum Ausführen von Hüben in einem Zylinder infolge einer Rotation der Kurbelwelle bzw. derart gekoppelt ist, dass er infolge einer Rotation der Kurbelwelle Hübe in einem Zylinder ausführt, und eine Exzenterwelle auf, die mit der Kurbelwelle und mit dem Kolben, in einer Ausführung über die Kurbelwelle mit dem Kolben und zusätzlich hierzu mit der Kurbelwelle, derart gekoppelt ist, dass durch sie Hübe dieses Kolbens verlängerbar sind, insbesondere wenigstens temporär bzw. in wenigstens einem Betriebszustand verlängert werden.
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Diesbezüglich wird ergänzend auf die eingangs genannte
DE 10 2010 004 588 A1 Bezug genommen und deren Inhalt vollumfänglich in die vorliegende Offenbarung einbezogen.
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In einer Ausführung führt der Kolben infolge der Rotation der Kurbelwelle in dem Zylinder aufeinanderfolgende Zyklen aus einem Ansaug(abwärts)hub, einem darauffolgenden Kompressions(aufwärts)hub, einem darauffolgenden Expansions(abwärts)hub und einem darauffolgenden Ausstoß(aufwärts)hub aus bzw. ist hierzu bzw. derart mit der Kurbelwelle gekoppelt. Unter einer Verlängerung eines Hubes wird vorliegend insbesondere in fachüblicher Weise die Vergrößerung eines (Hub)Weges zwischen einem oberen und einem unteren Endpunkt verstanden, die den Hub(weg) definieren bzw. begrenzen.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Phase der Kopplung der Exzenterwelle mit der Kurbelwelle bzw. der Kopplung zwischen der Exzenterwelle und der Kurbelwelle durch einen Phasenversteller verstellt. Entsprechend weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Brennkraftmaschine einen Phasenversteller auf, durch den eine Phase der Kopplung der Exzenterwelle mit der Kurbelwelle bzw. der Kopplung zwischen der Exzenterwelle und der Kurbelwelle verstellbar ist, insbesondere verstellt wird, bzw. der hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
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Hierdurch kann in einer Ausführung ein zusätzlicher (Steuer)Freiheitsgrad zur Verfügung gestellt bzw. genutzt, insbesondere ein Verhältnis von, insbesondere aufeinanderfolgenden, Hüben innerhalb der einzelnen Zyklen zu- bzw. untereinander, insbesondere ein Verhältnis zwischen einem Kompressions- und einem anschließenden Expansionshub und damit ein Verhältnis zwischen einem Kompressions- und einem Expansionsverhältnis des Zylinders, vorteilhaft variiert, insbesondere entsprechend eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine angepasst, und dadurch in einer Ausführung ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der in einer Ausführung vorteilhaft mit dem Aspekt einer hier beschriebenen Phasenverstellung bzw. eines hier beschriebenen Phasenverstellers kombiniert und in einer anderen Ausführung ohne diese(n) bzw. eigenständig ausgeführt bzw. -bildet ist, werden/wird (zusätzlich oder alternativ zu dem Aspekt einer hier beschriebenen Phasenverstellung bzw. eines hier beschriebenen Phasenverstellers) Hüben des Kolbens, in einer Ausführung eine bzw. die Verlängerung von Hüben des Kolbens durch die Exzenterwelle, durch einen Hubversteller verstellt. Entsprechend weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Brennkraftmaschine einen Hubversteller auf, durch den Hübe des Kolbens, insbesondere eine bzw. die Verlängerung von Hüben des Kolbens durch die Exzenterwelle, verstellbar sind/ist, insbesondere verstellt werden/wird, bzw. der hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird. Gleichwohl kann auch der Aspekt einer hier beschriebenen Phasenverstellung bzw. eines hier beschriebenen Phasenverstellers in einer Ausführung eigenständig bzw. ohne den Aspekt einer hier beschriebenen Verstellung von Hüben des Kolbens, insbesondere einer bzw. der Verlängerung von Hüben des Kolbens durch die Exzenterwelle, durch den Hubversteller ausgeführt bzw. -bildet sein.
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Durch eine solche Verstellung von Hüben des Kolbens, insbesondere einer bzw. der Verlängerung von Hüben des Kolbens durch die Exzenterwelle, kann in einer Ausführung ein zusätzlicher (Steuer)Freiheitsgrad zur Verfügung gestellt bzw. genutzt, in einer Ausführung ein Verhältnis von, insbesondere aufeinanderfolgenden, Hüben innerhalb der einzelnen Zyklen zu- bzw. untereinander und/oder ein Verhältnis von, insbesondere gleichartigen, Hüben in verschiedenen, insbesondere aufeinanderfolgenden, Zyklen zu- bzw. untereinander, insbesondere ein Verhältnis zwischen einem Kompressions- und einem anschließenden Expansionshub in verschiedenen Zyklen und/oder ein Verhältnis zwischen Kompressions-, Expansions-, Ausstoß- und/oder Ansaughüben verschiedener Zyklen, vorteilhaft variiert, insbesondere entsprechend eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine angepasst, und dadurch in einer Ausführung ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden.Dabei kann durch die Kombination von Phasen- und Hub(verlängerungs)verstellung in einer Ausführung die Brennkraftmaschine besonders flexibel an unterschiedliche Betriebsbedingungen angepasst werden.
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In einer Ausführung ist die Exzenterwelle derart mit der Kurbelwelle und dem Kolben gekoppelt, dass durch sie bestimmte Hübe eines Zyklus relativ zu anderen Hüben des Zyklus, insbesondere stufenlos bzw. kontinuierlich und/oder je nach Stellung des Phasenverstellers, verlängerbar sind, insbesondere Expansionshübe relativ zu Kompressions- und/oder Ausstoßhüben verlängerbar, insbesondere Expansionshübe wahlweise bzw. je nach Stellung des Phasenverstellers relativ zu Kompressions- oder zu Ausstoßhüben verlängerbar.
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Zusätzlich oder alternativ ist die Exzenterwelle in einer Ausführung derart mit der Kurbelwelle und dem Kolben gekoppelt, dass durch sie bestimmte Hübe eines Zyklus relativ zu den gleich(artig)en Hüben eines anderen Zyklus, insbesondere stufenlos bzw. kontinuierlich und/oder je nach Stellung des Hubverstellers, verlängerbar sind.
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In einer Ausführung ist die Exzenterwelle, insbesondere zusätzlich zu der Kopplung mit dem bzw. einem oder mehreren Kolben der Brennkraftmaschine über die Kurbelwelle, derart, insbesondere mechanisch, mit der Kurbelwelle gekoppelt, dass sie in einem bestimmten Drehzahlverhältnis mit bzw. zu dieser, insbesondere mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle, und/oder mit einer durch den Phasenversteller verstellbaren oder konstanten Phase gegenüber dieser rotiert, insbesondere von dieser angetrieben wird, wobei eine Phase in einer Ausführung in fachüblicher Weise von einem Abstand zwischen (dem Erreichen) einer, insbesondere vorgegebenen, Referenz(winkel)lage der Kurbelwelle und (dem, insbesondere anschließenden oder vorhergehenden, Erreichen) einer, insbesondere vorgegebenen, Referenz(winkel)lage der Exzenterwelle abhängt, diesen insbesondere angibt. In einer Ausführung sind die Kurbelwelle und die Exzenterwelle um zueinander parallel versetzte Drehachsen drehbar gelagert, insbesondere in einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse der Brennkraftmaschine.
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In einer Ausführung weist die Brennkraftmaschine wenigstens einen weiteren Kolben auf, der mit der Kurbelwelle zum Ausführen von Hüben in einem weiteren Zylinder infolge der Rotation der Kurbelwelle bzw. derart gekoppelt ist, dass er infolge einer Rotation der Kurbelwelle Hübe in einem weiteren Zylinder ausführt, insbesondere aufeinanderfolgende Zyklen aus einem Ansaug(abwärts)hub, einem darauffolgenden Kompressions(aufwärts)hub, einem darauffolgenden Expansions(abwärts)hub und einem darauffolgenden Ausstoß(aufwärts)hub.
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In einer Ausführung ist die Exzenterwelle derart mit der Kurbelwelle und, in einer Weiterbildung zusätzlich zu ihrer Kopplung mit verstellbarer Phase mit der Kurbelwelle und/oder über die Kurbelwelle, mit dem weiteren Kolben gekoppelt, dass durch sie (auch) Hübe dieses weiteren Kolbens, insbesondere bestimmte Hübe eines Zyklus relativ zu anderen Hüben des Zyklus, insbesondere Expansionshübe relativ zu Kompressions- und/oder Ausstoßhüben, insbesondere wahlweise bzw. je nach Stellung des Phasenverstellers relativ zu Kompressions- oder Ausstoßhüben, verlängerbar sind.
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Hierdurch kann in einer Ausführung für mehrere Zylinder vorteilhaft, insbesondere homogen, ein Verhältnis von, insbesondere aufeinanderfolgenden, Hüben innerhalb der einzelnen Zyklen zu- bzw. untereinander, insbesondere ein Verhältnis zwischen einem Kompressions- und einem anschließenden Expansionshub und damit ein Verhältnis zwischen einem Kompressions- und einem Expansionsverhältnis, des jeweiligen Zylinders, variiert, insbesondere entsprechend eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine angepasst, und dadurch in einer Ausführung ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine weiter verbessert werden.
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Zusätzlich oder alternativ ist die Exzenterwelle in einer Ausführung derart mit der Kurbelwelle und, in einer Weiterbildung zusätzlich zu ihrer Kopplung mit verstellbarer Phase mit der Kurbelwelle und/oder über die Kurbelwelle, mit dem weiteren Kolben gekoppelt, dass durch sie (auch) Hübe dieses weiteren Kolbens, insbesondere eine bzw. die Verlägerung von Hüben dieses weiteren Kolbens, wahlweise bzw. je nach Stellung eines weiteren Hubverstellers verstell-, insbesondere verlängerbar sind.
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Hierdurch kann in einer Ausführung für mehrere Zylinder vorteilhaft ein Verhältnis von, insbesondere aufeinanderfolgenden, Hüben innerhalb der einzelnen Zyklen zu- bzw. untereinander und/oder ein Verhältnis von, insbesondere gleichartigen, Hüben in verschiedenen, insbesondere aufeinanderfolgenden, Zyklen zu- bzw. untereinander, insbesondere ein Verhältnis zwischen einem Kompressions- und einem anschließenden Expansionshub in verschiedenen Zyklen und/oder ein Verhältnis zwischen Kompressions-, Expansions-, Ausstoß- und/oder Ansaughüben verschiedener Zyklen, vorteilhaft variiert, insbesondere entsprechend eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine angepasst, und dadurch in einer Ausführung ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden.
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In einer Ausführung sind die Kurbelwelle, die Exzenterwelle und der wenigstens eine Kolben, insbesondere zusätzlich zu der, in einer Ausführung phasenverstellbaren, Kopplung der Exzenterwelle mit der Kurbelwelle, durch einen (ersten) Kurbeltrieb, insbesondere einen Mehrgelenkkurbeltrieb, gekoppelt, der, insbesondere dessen Übersetzungsverhältnis, in einer Ausführung durch den Hubversteller verstellbar ist bzw. verstellt wird, in einer Weiterbildung die Kurbelwelle, die Exzenterwelle und der wenigstens eine weitere Kolben durch einen weiteren Kurbeltrieb, der, insbesondere dessen Übersetzungsverhältnis, in einer Ausführung durch den weiteren Hubversteller verstellbar ist bzw. verstellt wird. In einer Ausführung sind/ist die Exzenterwelle und/oder der wenigstens eine Kolben, (jeweils) durch ein Pleuel, mit einem, insbesondere gemeinsamen und/oder mit der Kurbelwelle gekoppelten, Koppelglied, insbesondere des Kurbeltriebs, gekoppelt, in einer Ausführung durch den Hubversteller verstellbar. In einer Weiterbildung sind/ist die Exzenterwelle und/oder der wenigstens eine weitere Kolben, insbesondere (jeweils) durch ein Pleuel, mit einem, insbesondere gemeinsamen und/oder mit der Kurbelwelle gekoppelten, weiteren Koppelglied, insbesondere des weiteren Kurbeltriebs, gekoppelt, insbesondere durch den weiteren Hubversteller verstellbar.
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Hierdurch kann in einer Ausführung die mechanische Kopplung verbessert, insbesondere kompakt, zuverlässig und/oder präzise, realisiert werden.
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In einer Ausführung ist bzw. wird eine (wirksame) Länge des mit der Exzenterwelle gekoppelten Pleuels des einen (ersten) Kurbeltriebs bzw. ein Abstand zwischen seinen Anbindungspunkten an Exzenterwelle und Koppelglied durch den Hubversteller verstellbar bzw. verstellt bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine Anbindung des mit der Exzenterwelle gekoppelten Pleuels des einen (ersten) Kurbeltriebs an der Exzenterwelle, insbesondere ein Gelenk(punkt) bzw. Radius der Exzenterwelle, in dem Pleuel und Exzenterwelle miteinander verbunden sind, durch den Hubversteller verstellbar bzw. verstellt, insbesondere an der Exzenterwelle und/oder dem Pleuel verschiebbar bzw. verschoben, bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine Anbindung dieses mit der Exzenterwelle gekoppelten Pleuels des einen (ersten) Kurbeltriebs an dem Koppelglied, insbesondere ein Gelenk(punkt) bzw. Radius des Koppelglieds, in dem Pleuel und Koppelglied miteinander verbunden sind, durch den Hubversteller verstellbar bzw. verstellt, insbesondere an dem Koppelglied und/oder dem Pleuel verschiebbar bzw. verschoben, bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine (wirksame) Länge des mit dem wenigstens einen Kolben gekoppelten Pleuels des einen (ersten) Kurbeltriebs bzw. ein Abstand zwischen seinen Anbindungspunkten an Kolben und Koppelglied durch den Hubversteller verstellbar bzw. verstellt bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine Anbindung des mit dem wenigstens einen Kolben gekoppelten Pleuels des einen (ersten) Kurbeltriebs an dem Koppelglied, insbesondere ein Gelenk(punkt) bzw. Radius des Koppelglieds, in dem Pleuel und Koppelglied miteinander verbunden sind, und/oder eine Anbindung dieses Pleuels an dem wenigstens einen Kolben, insbesondere ein Gelenk(punkt) des Pleuels, in dem Pleuel und Kolben miteinander verbunden sind, durch den Hubversteller verstellbar bzw. verstellt, insbesondere an dem Koppelglied bzw. Kolben und/oder dem Pleuel verschiebbar bzw. verschoben, bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine (wirksame) Länge des Koppelglieds des einen (ersten) Kurbeltriebs bzw. ein Abstand zwischen seinen Anbindungspunkten an den beiden Pleueln durch den Hubversteller verstellbar bzw. verstellt bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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In einer Ausführung ist bzw. wird eine (wirksame) Länge des mit der Exzenterwelle gekoppelten Pleuels des weiteren Kurbeltriebs bzw. ein Abstand zwischen seinen Anbindungspunkten an Exzenterwelle und weiterem Koppelglied durch den weiteren Hubversteller verstellbar bzw. verstellt bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der weitere Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine Anbindung des mit der Exzenterwelle gekoppelten Pleuels des weiteren Kurbeltriebs an der Exzenterwelle, insbesondere ein Gelenk(punkt) bzw. Radius der Exzenterwelle, in dem Pleuel und Exzenterwelle miteinander verbunden sind, durch den weiteren Hubversteller verstellbar bzw. verstellt, insbesondere an der Exzenterwelle und/oder dem Pleuel verschiebbar bzw. verschoben, bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der weitere Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine Anbindung dieses mit der Exzenterwelle gekoppelten Pleuels des weiteren Kurbeltriebs an dem Koppelglied, insbesondere ein Gelenk(punkt) bzw. Radius des Koppelglieds, in dem Pleuel und Koppelglied miteinander verbunden sind, durch den weiteren Hubversteller verstellbar bzw. verstellt, insbesondere an dem Koppelglied und/oder dem Pleuel verschiebbar bzw. verschoben, bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der weitere Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine (wirksame) Länge des mit dem wenigstens einen weiteren Kolben gekoppelten Pleuels des weiteren Kurbeltriebs bzw. ein Abstand zwischen seinen Anbindungspunkten an weiterem Kolben und Koppelglied durch den weiteren Hubversteller verstellbar bzw. verstellt bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der weitere Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine Anbindung des mit dem wenigstens einen weiteren Kolben gekoppelten Pleuels des weiteren Kurbeltriebs an dem Koppelglied, insbesondere ein Gelenk(punkt) bzw. Radius des Koppelglieds, in dem Pleuel und Koppelglied miteinander verbunden sind, und/oder eine Anbindung dieses Pleuels an dem wenigstens einen weiteren Kolben, insbesondere ein Gelenk(punkt) des Pleuels, in dem Pleuel und Kolben miteinander verbunden sind, durch den weiteren Hubversteller verstellbar bzw. verstellt, insbesondere am Koppelglied bzw. weiteren Kolben und/oder Pleuel verschiebbar bzw. verschoben, bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der weitere Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird in einer Ausführung eine (wirksame) Länge des Koppelglieds des weiteren Kurbeltriebs bzw. ein Abstand zwischen seinen Anbindungspunkten an den beiden Pleueln durch den weiteren Hubversteller verstellbar bzw. verstellt bzw. die Brennkraftmaschine, insbesondere der weiteren Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils eine, insbesondere mechanisch, kinematisch und/oder steuerungstechnisch, vorteilhafte Verstellung der Hübe des wenigstens einen bzw. weiteren Kolbens, insbesondere einer bzw. der Verlängerung von Hüben dieses Kolbens durch die Exzenterwelle, realisiert werden. Dabei kann insbesondere eine Verstellung, insbesondere Verschiebung, der Anbindung des Pleuels eines Kurbeltriebes an der Exzenterwelle bzw. die Verstellung des entsprechenden Radius in einer Ausführung, insbesondere mechanisch, kinematisch und/oder steuerungstechnisch, besonders vorteilhaft sein.
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In einer Ausführung verlängert die Exzenterwelle in einer Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe des wenigstens einen Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens um einen Betrag und in wenigstens einer weiteren Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens um einen anderen Betrag, der größer ist als der eine Betrag, insbesondere in einer ersten Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe des wenigstens einen Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens um einen ersten Betrag und in einer zweiten Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens um einen zweiten Betrag, der größer ist als der erste Betrag, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
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In einer Weiterbildung verlängert die Exzenterwelle in der einen Stellung des Phasenverstellers (auch) Expansions- und/oder Ausstoßhübe des wenigstens einen weiteren Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens um einen, insbesondere diesen einen, Betrag und in der wenigstens einen weiteren Stellung des Phasenverstellers (auch) Expansions- und/oder Ausstoßhübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens um einen anderen, insbesondere diesen einen anderen, Betrag, der größer ist als dieser eine Betrag, insbesondere in der ersten Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe des wenigstens einen weiteren Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens um denselben oder einen anderen ersten Betrag und in der zweiten Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens um denselben oder einen anderen zweiten Betrag, der größer ist als dieser erste Betrag, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
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Unter einem Expansionshub wird vorliegend insbesondere in fachüblicher Weise ein Hub eines bzw. in einem Expansionstakt(s) der Brennkraftmaschine bzw. einer verbrennungsgetriebenen volumenvergrößernden Bewegung des Kolbens im Zylinder verstanden, unter einem Ausstoßhub entsprechend insbesondere ein, insbesondere hierzu gegensinniger, Hub eines bzw. in einem, insbesondere anschließenden, Ausstoßtakt(s) der Brennkraftmaschine bzw. einer volumenverringernden Bewegung des Kolbens im Zylinder zum Ausschieben von Abgas, unter einem Ansaughub entsprechend insbesondere ein, insbesondere hierzu gegensinniger, Hub eines bzw. in einem, insbesondere anschließenden, Ansaugtakt(s) der Brennkraftmaschine bzw. einer volumenvergrößernden Bewegung des Kolbens im Zylinder zum Ansaugen von Verbrennungsluft bzw. einem Verbrennungsluftgemisch, und unter einem Kompressionshub entsprechend insbesondere ein, insbesondere hierzu gegensinniger, Hub eines bzw. in einem, insbesondere anschließenden, Kompressionstakt(s) der Brennkraftmaschine bzw. einer volumenverringernden Bewegung des Kolbens im Zylinder zum Verdichten von Verbrennungsluft bzw. einem Verbrennungsluftgemisch.
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Durch eine variable Verlängerung von Expansions- und/oder Ausstoßhüben gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben kann in einer Ausführung ein variabler Atkinson-Kreisprozess realisiert und hierdurch in einer Weiterbildung Abgas stärker entspannt und/oder abgekühlt und dadurch die im Gas enthaltene Energie besser genutzt und/oder der Zylinder besser gespült und so ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine weiter verbessert werden.
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Zusätzlich oder alternativ verlängert in einer Ausführung die Exzenterwelle in einer Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe des wenigstens einen Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens um einen Betrag und in wenigstens einer weiteren Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens um einen anderen Betrag, der größer ist als der eine Betrag, insbesondere in einer (weiteren) ersten Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe des wenigstens einen Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens um einen ersten Betrag und in einer (weiteren) zweiten Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens um einen zweiten Betrag, der größer ist als dieser erste Betrag, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
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In einer Weiterbildung verlängert die Exzenterwelle in dieser einen Stellung des Phasenverstellers (auch) Kompressions- und/oder Expansionshübe des wenigstens einen weiteren Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens um einen Betrag und in dieser wenigstens einen weiteren Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens um einen anderen Betrag, der größer ist als dieser eine Betrag, insbesondere in der (weiteren) ersten Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe des wenigstens einen weiteren Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens um denselben oder einen anderen ersten Betrag und in der (weiteren) zweiten Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe des wenigstens einen weiteren Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens um denselben oder einen anderen zweiten Betrag, der größer ist als dieser erste Betrag, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
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Durch eine variable Verlängerung von Kompressions- und/oder Expansionshüben gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben kann in einer Ausführung ein variabler invertierter Atkinson-Kreisprozess realisiert und hierdurch in einer Weiterbildung Verbrennungsluft bzw. Verbrennungsluftgemisch stärker verdichtet und dadurch die Leistung erhöht und so ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine weiter verbessert werden, insbesondere, falls ein Auflademittel, insbesondere ein Turbolader, noch keinen oder geringen Ladedruck liefert. In einer Ausführung kann durch einen variablen invertierten Atkinson-Kreisprozess ein Startvorgang, eine Effizienz, insbesondere bei niedrigeren Lasten bzw. in Teillastbereichen, eine Leistungsdichte und/oder ein instationäres Verhalten, insbesondere Ansprechverhalten, der Brennkraftmaschine verbessert werden.
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Zusätzlich oder alternativ verlängert in einer Ausführung die Exzenterwelle in einer Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe des wenigstens einen Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens und in wenigstens einer weiteren Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens, insbesondere in der ersten Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe des wenigstens einen Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens und in der weiteren ersten Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
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In einer Weiterbildung verlängert die Exzenterwelle in der einen Stellung des Phasenverstellers (auch) Expansions- und/oder Ausstoßhübe des wenigstens einen weiteren Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens und in der wenigstens einen weiteren Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses weiteren Kolbens, insbesondere in der ersten Stellung des Phasenverstellers Expansions- und/oder Ausstoßhübe des wenigstens einen weiteren Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Kompressionshüben dieses Kolbens und in der weiteren ersten Stellung des Phasenverstellers Kompressions- und/oder Expansionshübe dieses Kolbens gegenüber Ansaug- und/oder Ausstoßhüben dieses Kolbens, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
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Hierdurch kann in einer Ausführung wahlweise zwischen einem Atkinson-Kreisprozess und einem invertierten Atkinson-Kreisprozess gewechselt und so ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine weiter verbessert werden.
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Zusätzlich oder alternativ reduziert in einer Ausführung die Exzenterwelle in einer (Neutral)Stellung des Phasenverstellers eine Abweichung zwischen Expansions-, Ausstoß-, Ansaug- und Kompressionshüben, insbesondere auf höchstens 50%, insbesondere höchstens 10%, insbesondere höchstens 1%, einer maximal(möglich- bzw. einstellbar)en Abweichung, insbesondere - wenigstens im Wesentlichen bzw. im Rahmen einer Stellgenauigkeit - auf Null, bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet.
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Hierdurch kann in einer Ausführung, insbesondere wahlweise ein (invertierter) Atkinson-Kreisprozess oder ein regulärer Kreisprozess, insbesondere Otto- oder Diesel- Kreisprozess, ohne Hubverlängerung(en) aus- bzw. durchgeführt werden, in einer Weiterbildung in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Betriebszustand, insbesondere einem Lastbereich, einer Drehzahl, einem Drehmoment, einer Temperatur und/oder einem Ladedruck, der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Auflademittels, insbesondere wenigstens eines Turboladers. Hierdurch kann in einer Ausführung ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine weiter verbessert werden.
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In einer Ausführung verlängert der Hubversteller, in einer Ausführung mittels der Exzenterwelle, insbesondere mittels des (ersten) Kurbeltriebs, in bzw. bei einer ersten Stellung des Hubverstellers Expansions-, Ausstoß-, Ansaug- und/oder Kompressionshübe des wenigstens einen Kolbens gegenüber Expansions-, Ausstoß-, Ansaug- und/oder Kompressionshüben in bzw. bei einer zweiten Stellung des Hubverstellers, in einer Ausführung in bzw. bei einer ersten Stellung des Hubverstellers Expansionshübe gegenüber Expansionshüben in bzw. bei einer zweiten Stellung des Hubverstellers und/oder in bzw. bei einer, insbesondere der, ersten Stellung des Hubverstellers Ausstoßhübe gegenüber Ausstoßhüben in bzw. bei einer, insbesondere der, zweiten Stellung des Hubverstellers und/oder in bzw. bei einer, insbesondere der, ersten Stellung des Hubverstellers Ansaughübe gegenüber Ansaughüben in bzw. bei einer, insbesondere der, zweiten Stellung des Hubverstellers und/oder in bzw. bei einer, insbesondere der, ersten Stellung des Hubverstellers Kompressionshübe gegenüber Kompressionshüben in bzw. bei einer, insbesondere der, zweiten Stellung des Hubverstellers, bzw. ist die Brennkraftmaschine, insbesondere der Hubversteller, hierzu eingerichtet. In einer Ausführung vergrößert der Hubversteller eine bzw. die Verlängerung von Hüben des wenigstens einen Kolbens durch die Exzenterwelle in einer, insbesondere der, ersten Stellung des Hubverstellers gegenüber bzw. relativ zu einer Verlängerung von Hüben des wenigstens einen Kolbens durch die Exzenterwelle in einer, insbesondere der, zweiten Stellung des Hubverstellers, bzw. ist die Brennkraftmaschine, insbesondere der Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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In einer Ausführung verlängert der weitere Hubversteller, in einer Ausführung mittels der Exzenterwelle, insbesondere mittels des weiteren Kurbeltriebs, in bzw. bei einer Stellung des weiteren Hubverstellers Expansions-, Ausstoß-, Ansaug- und/oder Kompressionshübe des wenigstens einen weiteren Kolbens gegenüber Expansions-, Ausstoß-, Ansaug- und/oder Kompressionshüben in bzw. bei einer weiteren Stellung des weiteren Hubverstellers, in einer Ausführung in bzw. bei einer ersten Stellung des weiteren Hubverstellers Expansionshübe gegenüber Expansionshüben in bzw. bei einer zweiten Stellung des weiteren Hubverstellers und/oder in bzw. bei einer, insbesondere der, ersten Stellung des weiteren Hubverstellers Ausstoßhübe gegenüber Ausstoßhüben in bzw. bei einer, insbesondere der, zweiten Stellung des weiteren Hubverstellers und/oder in bzw. bei einer, insbesondere der, ersten Stellung des weiteren Hubverstellers Ansaughübe gegenüber Ansaughüben in bzw. bei einer, insbesondere der, zweiten Stellung des weiteren Hubverstellers und/oder in bzw. bei einer, insbesondere der, ersten Stellung des weiteren Hubverstellers Kompressionshübe gegenüber Kompressionshüben in bzw. bei einer, insbesondere der, zweiten Stellung des weiteren Hubverstellers, bzw. ist die Brennkraftmaschine, insbesondere der weitere Hubversteller, hierzu eingerichtet. In einer Ausführung vergrößert der weitere Hubversteller eine bzw. die Verlängerung von Hüben des wenigstens einen weiteren Kolbens durch die Exzenterwelle in einer, insbesondere der, ersten Stellung des weiteren Hubverstellers gegenüber bzw. relativ zu einer Verlängerung von Hüben des wenigstens einen weiteren Kolbens durch die Exzenterwelle in einer, insbesondere der, zweiten Stellung des weiteren Hubverstellers, bzw. ist die Brennkraftmaschine, insbesondere der weitere Hubversteller, hierzu eingerichtet.
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In einer Ausführung weist die Brennkraftmaschine ein Getriebe auf, das die Exzenterwelle mit der Kurbelwelle, insbesondere zusätzlich zu der bzw. den Kopplung(en) mit dem bzw. den Kolben über die Kurbelwelle, insbesondere zusätzlich zu dem bzw. den Kurbeltrieb(en), mechanisch koppelt, insbesondere derart, dass die Exzenterwelle in einem bestimmten Drehzahlverhältnis mit bzw. zu der Kurbelwelle, insbesondere mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle, und/oder mit einer, in einer Ausführung durch den Phasenversteller verstellbaren, Phase gegenüber dieser rotiert, insbesondere von dieser angetrieben wird, bzw. das hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
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In einer Weiterbildung weist das Getriebe ein erstes und ein zweites Getriebeglied auf, dessen Phasenversatz gegenüber dem ersten Getriebeglied durch den Phasenversteller zum Verstellen der Phase der Kopplung der Exzenterwelle mit der Kurbelwelle verstellbar ist bzw. verstellt wird bzw. das hierzu eingerichtet ist bzw. verwendet wird, wobei ein Phasenversatz in einer Ausführung in fachüblicher Weise von einem Abstand zwischen (dem Erreichen) einer, insbesondere vorgegebenen, Referenz(winkel)lage des erstens Getriebeglieds und (dem, insbesondere anschließenden oder vorhergehenden, Erreichen) einer, insbesondere vorgegebenen, Referenz(winkel)lage des zweiten Getriebeglieds abhängt, diesen insbesondere angibt.
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Hierdurch kann in einer Ausführung die mechanische Kopplung und/oder ihre Phasenverstellung verbessert, insbesondere kompakt, zuverlässig und/oder präzise, realisiert werden.
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In einer Weiterbildung kann das Getriebe ein Zahn(rad)getriebe und/oder ein, insbesondere reib- und/oder formschlüssiges, Zugmittelgetriebe, insbesondere Schub- oder Zugketten- und/oder -riemengetriebe, aufweisen, insbesondere sein.
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Hierdurch kann in einer Ausführung die mechanische Kopplung verbessert, insbesondere kompakt, zuverlässig und/oder präzise, realisiert werden.
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In einer Ausführung arbeitet der Phasenversteller hydraulisch und/oder elektrisch, insbesondere elektromagnetisch und/oder -motorisch, und/oder wird hydraulisch und/oder elektrisch, insbesondere elektromagnetisch und/oder -motorisch, aktuiert und/oder gesteuert bzw. ist ein hydraulischer und/oder elektrischer Phasenversteller. Zusätzlich oder alternativ arbeitet in einer Ausführung der Hubversteller und/oder der weitere Hubversteller hydraulisch und/oder elektrisch, insbesondere elektromagnetisch und/oder -motorisch, und/oder wird hydraulisch und/oder elektrisch, insbesondere elektromagnetisch und/oder -motorisch, aktuiert und/oder gesteuert bzw. ist ein hydraulischer und/oder elektrischer (weiterer) Hubversteller.
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Hierdurch kann in einer Ausführung die Phasenverstellung der Kopplung und/oder die Verstellung von Hüben, insbesondere der Verlängerung von Hüben durch die Exzenterwelle, verbessert, insbesondere kompakt, zuverlässig und/oder präzise, realisiert werden.
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In einer Ausführung weist die Brennkraftmaschine ein Auflademittel, insbesondere wenigstens einen Turbolader, zum druckaufgeladenen Befüllen des wenigstens einen Zylinders, in einer Weiterbildung auch zum druckaufgeladenen Befüllen des wenigstens einen weiteren Zylinders, auf.
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Insbesondere bei druckaufgeladenen Brennkraftmaschinen kann ein invertierter Atkinson-Kreisprozess vorteilhaft in Phasen fehlender oder geringer Druckaufladung den Druck der Verbrennungsluft bzw. des Verbrennungsluftgemisches erhöhen und so den Betrieb der Brennkraftmaschine verbessern.
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In einer Ausführung wird/werden die Phase der Kopplung der Exzenterwelle mit der Kurbelwelle durch den Phasenversteller und/oder Hübe des wenigstens einen Kolbens, insbesondere die Verlängerung von Hüben des wenigstens einen Kolbens durch die Exzenterwelle, durch den Hubversteller und/oder Hübe des wenigstens einen weiteren Kolbens, insbesondere die Verlängerung von Hüben des wenigstens einen weiteren Kolbens durch die Exzenterwelle, durch den weiteren Hubversteller (jeweils) in Abhängigkeit von einem oder mehreren, in einer Ausführung denselben, Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Betriebszustand, insbesondere einem Lastbereich, einer Drehzahl, einem Drehmoment, einer Temperatur und/oder einem Ladedruck, der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Auflademittels, insbesondere wenigstens eines Turboladers, verstellt bzw. der Phasen- und/oder Hub- und/oder weitere Hubversteller entsprechend gesteuert. Entsprechend weist die Brennkraftmaschine in einer Ausführung ein Steuermittel auf, das, insbesondere hard- und/oder softwaretechnisch, hierzu bzw. zum Steuern des Phasenverstellers zum Verstellen der Phase der Kopplung der Exzenterwelle mit der Kurbelwelle und/oder des Hubverstellers zum Verstellen von Hüben des wenigstens einen Kolbens, insbesondere der Verlängerung von Hüben des wenigstens einen Kolbens durch die Exzenterwelle, und/oder des weiteren Hubverstellers zum Verstellen von Hüben des wenigstens einen weiteren Kolbens, insbesondere der Verlängerung von Hüben des wenigstens einen weiteren Kolbens durch die Exzenterwelle, (jeweils) in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Betriebszustand, insbesondere einem Lastbereich, einer Drehzahl, einem Drehmoment, einer Temperatur und/oder einem Ladedruck, der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Auflademittels, insbesondere wenigstens eines Turboladers, eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
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Hierdurch können in einer Ausführung Hübe und/oder ihr Verhältnis vorteilhaft variiert, insbesondere (entsprechend) einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepasst, und dadurch in einer Ausführung ein Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine weiter verbessert werden.
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Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere die Brennkraftmaschine, insbesondere deren Phasen- und/oder Hub- und/oder weiteren Hubversteller, betreiben, insbesondere steuern, kann.
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In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das Steuermittel.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
- 1 einen Teil einer Brennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Phasenversteller in einer ersten Stellung und einem Hubversteller in einer ersten Stellung;
- 2 die Brennkraftmaschine mit dem Phasenversteller in einer weiteren ersten Stellung und dem Hubversteller in der ersten Stellung;
- 3 Hübe eines Kolbens der Brennkraftmaschine bei der ersten Stellung und der weiteren ersten Stellung des Phasenverstellers und der ersten Stellung des Hubverstellers;
- 4 ein Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 5 die Brennkraftmaschine mit dem Phasenversteller in der ersten Stellung der 1 und dem Hubversteller in einer zweiten Stellung;
- 6 Hübe des Kolbens bei der ersten Stellung der 1 des Phasenverstellers und der ersten Stellung sowie der zweiten Stellung des Hubverstellers; und
- 7 ein Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt einen Teil einer Brennkraftmaschine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Diese weist eine um eine Drehachse
7 drehbar gelagerte Kurbelwelle
3, mehrere, beispielsweise vier, sechs, acht, zehn oder zwölf, Kolben, von denen in
1 zur besseren Übersicht nur ein Kolben
2 exemplarisch dargestellt ist, und eine um eine Drehachse
14 drehbar gelagerte Exzenterwelle
13 auf. Die Drehachsen
7,
14 sind zueinander parallel versetzt. Die Kolben sind bau- und funktionsgleich, so dass nachfolgend nur der exemplarisch dargestellte Kolben
2 erläutert und zu den weiteren, nicht dargestellten Kolben hierauf Bezug genommen wird. Ergänzend wird auch auf die eingangs genannte
DE 10 2010 004 588 A1 Bezug genommen. Hierzu sind deren Bezugszeichen teilweise übernommen.
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Die Exzenterwelle 13 ist über ein Zahnradgetriebe 15, das ein mit der Kurbelwelle 3 drehfestes Zahnrad 17 und ein damit kämmendes Zahnrad 18 mit doppelter Zähnezahl aufweist, gekoppelt, das mit einem mit der Exzenterwelle 13 drehfesten Abtrieb 110 des Zahnradgetriebes 15 über einen Phasenversteller 100 gekoppelt ist, durch den in an sich, beispielsweise von Nockenwellenverstellungen, bekannter Weise eine Phase der Kopplung der Exzenterwelle 13 mit der Kurbelwelle 3 verstellbar ist bzw. verstellt wird.
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Der Kolben 2 ist mit der Kurbelwelle 3 zum Ausführen von Hüben in einem Zylinder 30 infolge einer Rotation der Kurbelwelle 3 durch einen Kurbeltrieb 16 gekoppelt, durch den bestimmte Hübe innerhalb eines Zyklus aus Ansaug-, Kompressions-, Expansions- und Ausstoßhub verlängerbar sind.
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Hierzu weist der Kurbeltrieb 16 ein gemeinsames Koppelglied 8 auf, das in einem zur Drehachse 7 exzentrischen Hubzapfengelenk 6 an der Kurbelwelle 3 gelagert und mit dem Kolben 2 durch ein an dem Koppelglied 8 in einem Drehgelenk 11 gelagertes (Kolben)Pleuel 4 gekoppelt ist. Ein (Lenk)Pleuel 19 ist in einem zur Drehachse 14 exzentrischen Drehgelenk 20 mit der Exzenterwelle 13 und in einem Drehgelenk 23 mit dem Koppelglied 8 ver- bzw. an diese angebunden.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Drehgelenk 20 bzw. die Anbindung, in dem bzw. in der Exzenterwelle 13 und Pleuel 19 miteinander gekoppelt bzw. verbunden sind, durch einen Hubversteller 200 an der Exzenterwelle 13 verschiebbar bzw. der Radius der Exzenterwelle 13, in dem diese mit Pleuel 19 verbunden ist, verstellbar. Dies kann insbesondere die Ansteuerung bzw. Aktuierung des Hubverstellers 200 erleichtern. In nicht dargestellten Abwandlungen kann zusätzlich oder alternativ das Drehgelenk 20 an dem Pleuel 19 und/oder das Drehgelenk 23 an dem Pleuel 19 und/oder dem Koppelglied 8 und/oder das Drehgelenk 11 an dem Koppelglied 8 und/oder dem Pleuel 4 und/oder dessen Anbindung am Kolben 2 durch den Hubversteller 200 verschiebbar sein bzw. verschoben werden.
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Hierdurch sind Hübe des Kolbens 2, insbesondere deren Verlängerung durch die Exzenterwelle 13, verstellbar.Eine Motor-ECU 120 erhält Daten unter anderem von einem Turbolader 31 zum druckaufgeladenen Befüllen der Zylinder 30 und steuert den Phasenversteller 100 und den Hubversteller 200, wie in 1 durch strichpunktierte Signalpfeile angedeutet.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf 1-4 zunächst nur eine Phasenverstellung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert, (wo)bei der (der) Hubversteller 200 in seiner in 1, 2 gezeigten ersten Stellung konstant gehalten wird. Entsprechend kann der Hubversteller 200 in einer nicht dargestellten Abwandlung auch entfallen bzw. Drehgelenk 20 bzw. die Anbindung des Pleuels 19 an der Exzenterwelle 13 konstant bzw. relativ zu Pleuel 19 und Exzenterwelle 13 ortsfest sein.
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Anschließend wird mit Bezug auf 1, 5 - 7 separat nur eine Hubverstellung nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert, (wo)bei (der) umgekehrt der Phasenversteller 100 in seiner in 1, 5 gezeigten ersten Stellung konstant gehalten wird. Entsprechend kann der Phasenversteller 100 in einer nicht dargestellten Abwandlung auch entfallen.
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In einer Ausführung sind Phasenverstellung und Hubverstellung miteinander kombiniert, wobei deren separate Erläuterung mit Bezug auf 1-4 einerseits (Phasenverstellung) und 1, 5 - 7 andererseits (Hubverstellung) lediglich einer kompakteren Darstellung dient.
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In einer in 1 angedeuteten ersten Stellung S10 (vgl. 4) des Phasenverstellers 100 verlängert die Exzenterwelle 13 Expansionshübe in Expansionstakten E und Ausstoßhübe in Ausstoßtakten A gegenüber Ansaughüben in Ansaugtakten S und Kompressionshüben in Kompressionstakten K, wie in 3 ausgezogen angedeutet, in der die Bewegung x des Kolbens 2 über dem Kurbelwellenwinkel KW der Kurbelwelle 3 angedeutet ist, und realisiert so einen Atkinson-Kreisprozess.
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In Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, beispielsweise, falls ein Ladedruck des Turboladers 31 einen vorgegebenen Grenzbetrag unterschreitet, steuert die ECU 120 den Phasenversteller 100 in eine weitere erste Stellung S100 (vgl. 4), die in 2 angedeutet ist. In dieser weiteren ersten Stellung des Phasenverstellers 100 verlängert die Exzenterwelle 13 nun die Expansionshübe in den Expansionstakten E und die Kompressionshübe in den Kompressionstakten K gegenüber den Ansaughüben in den Ansaugtakten S und den Ausstoßhüben in den Ausstoßtakten A, wie in 3 gestrichelt angedeutet und realisiert so einen invertierten Atkinson-Kreisprozess.
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In Abhängigkeit von dem wenigstens einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine steuert die ECU 120 den Phasenversteller 100 wieder in die eine erste Stellung S10 (vgl. 4).
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Zusätzlich oder alternativ steuert die ECU 120 in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter, beispielsweise einem Lastbereich, der Brennkraftmaschine den Phasenversteller 100 ausgehend von der in 1 gezeigten ersten Stellung S10 in eine zweite Stellung S20 (vgl. 4), in der die Exzenterwelle 13 die Expansions- und Ausstoßhübe gegenüber den Ansaug- und Kompressionshüben um einen größeren Betrag verlängert.
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Zusätzlich oder alternativ steuert die ECU 120 in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter, beispielsweise dem Lastbereich, der Brennkraftmaschine den Phasenversteller 100 ausgehend von der in 2 gezeigten weiteren ersten Stellung S100 in eine weitere zweite Stellung S200 (vgl. 4), in der die Exzenterwelle 13 die Kompressions- und Expansionshübe gegenüber den Ansaug- und Ausstoßhüben um einen größeren Betrag verlängert.
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Mit Bezug auf 1, 5 - 7 wird nun eine Hubverstellung erläutert, (wo)bei (der) der Phasenversteller 100 in seiner in 1, 5 gezeigten ersten Stellung konstant gehalten wird. Entsprechend kann der Phasenversteller 100 in einer nicht dargestellten Abwandlung auch entfallen. In einer Ausführung ist bzw. erfolgt die vorstehend erläuterte Phasenverstellung und die nachfolgend erläuterte Hubverstellung jedoch in Kombination miteinander.
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Wie insbesondere der Vergleich der 1, 5 sowie die 6 veranschaulichen, werden bzw. sind durch die Verschiebung des Drehgelenks 20 an der Exzenterwelle 13 bzw. die entsprechende Verstellung der Anbindung von Pleuel 19 an Exzenterwelle 13 bzw. des Radius der Exzenterwelle 13, in dem diese mit Pleuel 19 verbunden ist, durch den Hubversteller 200 in seiner in 1 gezeigten ersten Stellung die Expansions-, Ausstoß-, Ansaug- und Kompressionshübe gegenüber den entsprechenden Hüben in einer in 5 gezeigten zweiten Stellung des Hubverstellers 200 verlängert. Entsprechend wird auch die vorstehend erläuterte Verlängerung einzelner Hübe des Kolbens 2 innerhalb eines Zyklus durch die Exzenterwelle 13 durch den Hubversteller 200 verstellt.
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In der in 1 angedeuteten ersten Stellung S1000 (vgl. 7) des Hubverstellers 200 verlängert die Exzenterwelle 13 Expansionshübe in Expansionstakten E und Ausstoßhübe in Ausstoßtakten A gegenüber Ansaughüben in Ansaugtakten S und Kompressionshüben in Kompressionstakten K, wie vorstehend mit Bezug auf 1-4 erläutert und in 6 ebenfalls ausgezogen angedeutet, in der analog zu 3 die Bewegung x des Kolbens 2 über dem Kurbelwellenwinkel KW der Kurbelwelle 3 angedeutet ist.
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In Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine steuert die ECU 120 den Hubversteller 200 in die zweite Stellung S2000 (vgl. 7), die in 5 angedeutet ist. Auch in dieser verlängert die Exzenterwelle 13 Expansionshübe in Expansionstakten E und Ausstoßhübe in Ausstoßtakten A gegenüber Ansaughüben in Ansaugtakten S und Kompressionshüben in Kompressionstakten K, wie in 6 strich-doppelpunktiert angedeutet, jedoch im Vergleich zur ersten Stellung S1000 in geringerem Maße.
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Wie bereits mehrfach betont, können die hier beschriebene Phasenverstellung und die hier beschriebene Huberstellung einzeln realisiert oder in einer Ausführung vorteilhaft miteinander kombiniert werden bzw. sein, was die Flexibilität (des Kreisprozesses) der Brennkraftmaschine bzw. ihres Betriebs, insbesondere ihrer Steuerung, vorteilhaft erhöht. So kann beispielsweise je nach Betriebszustand bzw. -parametern der Brennkraftmaschine vom Zustand der 2 in den Zustand der 5 gewechselt, d.h. sowohl Phase als auch Hübe bzw. deren Verlängerung verstellt werden.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kolben
- 3
- Kurbelwelle
- 4
- (Kolben)Pleuel
- 6
- Hubzapfengelenk
- 7
- Drehachse Kurbelwelle
- 8
- Koppelglied
- 11
- Drehgelenk
- 13
- Exzenterwelle
- 14
- Drehachse Exzenterwelle
- 15
- Zahnradgetriebe
- 16
- Kurbeltrieb
- 17
- erstes Zahnrad
- 18
- zweites Zahnrad
- 19
- (Lenk)Pleuel
- 20, 23
- Drehgelenk
- 30
- Zylinder
- 31
- Turbolader
- 100
- Phasenversteller
- 110
- Zahnradgetriebeabtrieb
- 120
- Motor-ECU
- 200
- Hubversteller
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010004588 A1 [0002, 0006, 0064]
