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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Arbeitszylinder, wobei in dem Arbeitszylinder ein Kolben entlang einer Zylinderlängsachse des Arbeitszylinders hubbeweglich verlagerbar angeordnet ist.
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Solche als Hubkolbenmotoren ausgebildeten Brennkraftmaschinen werden typischerweise mit einem Zweitakt-, Viertakt- oder auch Mehrtakt-Arbeitsverfahren, beispielsweise mit sechs Takten, betrieben, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitstakten des Arbeitszylinders, in denen eine Verbrennung in dem Arbeitszylinder stattfindet, Abgas aus dem Arbeitszylinder abgeführt und Frischmasse in Form von Verbrennungsluft und Brennstoff dem Arbeitszylinder zugeführt werden muss. Dies wird auch als Gaswechsel oder Ladungswechsel bezeichnet. Insbesondere wenn hohe Verdichtungsverhältnisse erzielt werden sollen, besteht bei einer Bauart einer solchen Hubkolbenmaschine mit hängenden Ventilen ein Problem darin, dass nur begrenzte Ventilquerschnittsflächen während des Gaswechsels freigegeben werden können. Dieses Problem vergrößert sich noch, wenn Miller-Steuerzeiten verwirklicht werden sollen, wobei auch zu beachten ist, dass materialbedingt nur limitierte Ventilbeschleunigungen erreichbar sind. Bei Zweitaktmotoren und/oder Gegenkolbenmotoren ist auch ein Gaswechsel über radiale Schlitze in einer Zylinderumfangswandung des Arbeitszylinders bekannt, die durch die Hubbewegung des Kolbens periodisch freigegeben und gesperrt werden. Hierdurch ist allerdings kein variabler Gaswechsel möglich. Es ist auch eine Schlitzsteuerung für einen im Viertaktverfahren betriebenen Gegenkolbenmotor möglich, bei welchem der Gaswechsel durch hydraulisch bewegte Zylinderlaufbuchsen gesteuert wird. Diese Ausgestaltung ist allerdings mechanisch sehr aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, bei welcher die Zylinderumfangswandung des Arbeitszylinders wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung aufweist, wobei radial außen an der Zylinderumfangswandung eine Schließeinrichtung angeordnet ist, die eingerichtet ist, um die wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung in einem ersten Funktionszustand freizugeben und in einem zweiten Funktionszustand zu sperren. Dadurch ist es möglich, eine vergrößerte Querschnittsfläche für den Gaswechsel bereitzustellen und so den Liefergrad zu erhöhen, die thermodynamischen Verdichtungsverhältnisse besser auszunutzen und Ladungswechselverluste zu verringern. Weiterhin ist der Gaswechsel variabel steuerbar, indem die Schließeinrichtung variabel gesteuert, insbesondere zu einstellbaren Steuerzeiten in den ersten Funktionszustand und/oder in den zweiten Funktionszustand verlagert wird. Die Schließeinrichtung kann in einfacher, wenig störanfälliger und kostengünstiger Weise radial außen an der Zylinderumfangswandung angeordnet werden. Insbesondere bedarf es keiner komplizierten Verlagerung der Zylinderlaufbuchse.
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Aufgrund der wenigstens einen radial angeordneten Gaswechselöffnung kann auf wenigstens ein hängendes Gaswechselventil verzichtet werden. In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist die Brennkraftmaschine höchstens ein, vorzugsweise kein hängendes Gaswechselventil auf, wobei eine geringere Bauhöhe des Zylinderkopfs und damit eine kompaktere Bauweise resultieren kann, und wobei zudem im Bereich des Zylinderkopfs mehr Platz für Injektoren, Zündquellen, Druckmesseinrichtung oder dergleichen andere Einrichtungen besteht, die darüber hinaus flexibel und mit Blick auf ihre Funktion optimiert angeordnet werden können. Insbesondere kann die Anordnung einer Zündquelle im Bereich des Zylinderkopfes weitgehend frei, vorzugsweise vollständig frei, gewählt werden, insbesondere wenn auf hängende Ventile vollständig verzichtet wird.
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Unter einem hängenden Ventil wird dabei ein im Bereich eines Zylinderkopfs hubbeweglich verlagerbar angeordnetes Ventil verstanden.
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Der Kolben ist in dem Arbeitszylinder hubbeweglich derart verlagerbar, dass ein Brennraumvolumen eines Brennraums in dem Arbeitszylinder periodisch variabel ist, wobei das Brennraumvolumen durch die hubbewegliche Verlagerung des Kolbens variiert wird. Das Brennraumvolumen des Brennraums ist dabei insbesondere begrenzt einerseits durch die Zylinderumfangswandung und andererseits durch eine Kolbenoberseite des Kolbens. Weiter ist das Brennraumvolumen bevorzugt begrenzt durch einen Zylinderkopf, der dem Arbeitszylinder zugeordnet ist und diesen entlang der Zylinderlängsachse gesehen dem Kolben gegenüberliegend verschließt.
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Die Zylinderlängsachse erstreckt sich insbesondere parallel zu einer Symmetrieachse des Arbeitszylinders, vorzugsweise fällt sie mit dieser zusammen. Eine Radialrichtung steht senkrecht auf der Zylinderlängsachse, eine Axialrichtung erstreckt sich in Richtung der Zylinderlängsachse, und eine Umfangsrichtung umgreift die Zylinderlängsachse und damit die Axialrichtung konzentrisch.
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Somit umgreift insbesondere die Zylinderumfangswandung des Arbeitszylinders die Zylinderlängsachse konzentrisch.
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Die Gaswechselöffnung durchsetzt die Zylinderumfangswandung in radialer Richtung gesehen, sodass Gas, sei es Verbrennungsluft, Brennstoff, oder ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch, zumindest auch mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente durch die Gaswechselöffnung und durch die Zylinderumfangswandung in den Arbeitszylinder ein- und/oder aus dem Arbeitszylinder ausströmen kann.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung als Schlitz in der Zylinderumfangswandung ausgebildet oder weist wenigstens einen Schlitz auf.
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Dass die Schließeinrichtung an der Zylinderumfangswandung radial außen angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass sie - in radialer Richtung - außerhalb des Arbeitszylinders angeordnet ist, mithin in einem größeren Abstand zu der Zylinderlängs- oder -mittelachse als eine den Brennraum unmittelbar begrenzende innere Umfangsfläche der Zylinderumfangswandung.
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Dass die Schließeinrichtung eingerichtet ist, um die wenigstens eine Gaswechselöffnung in dem zweiten Funktionszustand zu sperren, bedeutet insbesondere, dass sie eingerichtet ist, um die wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung in dem zweiten Funktionszustand strömungsdicht zu verschließen.
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Es ist möglich, dass die Schließeinrichtung diskret zwischen dem ersten Funktionszustand und dem zweiten Funktionszustand verlagerbar ist, wobei nur der erste Funktionszustand und der zweite Funktionszustand einstellbar sind. Es ist aber auch möglich, dass wenigstens ein diskreter Zwischenzustand zwischen dem ersten Funktionszustand und dem zweiten Funktionszustand existiert, in welchem die Gaswechselöffnung zumindest teilweise freigegeben und zumindest teilweise gesperrt ist, insbesondere eine Mehrzahl solcher diskreter Zwischenzustände; oder es ist gemäß einer anderen Ausgestaltung bevorzugt vorgesehen, dass die Schließeinrichtung kontinuierlich zwischen dem ersten Funktionszustand und dem zweiten Funktionszustand verlagerbar ist, sodass die Gaswechselöffnung zu einem beliebigen, insbesondere einstellbaren und/oder vorgebbaren Anteil freigebbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung wenigstens ein Schließelement aufweist, das relativ zu der wenigstens einen Gaswechselöffnung in Axialrichtung, also entlang der Zylinderlängsachse, und/oder in Umfangsrichtung verlagerbar ist. Insbesondere ist es möglich, dass der wenigstens einen Gaswechselöffnung genau ein Schließelement zugeordnet ist, um diese in einer ersten Funktionsstellung, die dem ersten Funktionszustand der Schließeinrichtung entspricht, freizugeben, und in einer zweiten Funktionsstellung, die dem zweiten Funktionszustand der Schließeinrichtung entspricht, zu sperren. Es ist insbesondere gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung möglich, dass einer Mehrzahl von Gaswechselöffnungen genau ein gemeinsames Schließelement zugeordnet ist. Dabei ist es gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung möglich, dass das Schließelement und die Mehrzahl von Gaswechselöffnungen so ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, dass in einer ersten Funktionsstellung des Schließelements eine erste Teilgruppe der Gaswechselöffnungen, die wenigstens eine erste Gaswechselöffnung der Mehrzahl von Gaswechselöffnungen umfasst, freigegeben ist, wobei eine zweite Teilgruppe von Gaswechselöffnungen, die wenigstens eine zweite Gaswechselöffnung der Mehrzahl von Gaswechselöffnungen umfasst, zugleich gesperrt ist, wobei in einer zweiten Funktionsstellung des Schließelements die erste Teilgruppe der Gaswechselöffnungen gesperrt und die zweite Teilgruppe der Gaswechselöffnungen zugleich freigegeben ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist zusätzlich eine dritte Funktionsstellung vorgesehen, in welcher sowohl die erste Teilgruppe der Gaswechselöffnungen als auch die zweite Teilgruppe der Gaswechselöffnungen gesperrt sind.
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Es ist gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung aber auch möglich, dass die Schließeinrichtung eine Mehrzahl von Schließelementen aufweist, wobei bevorzugt jedes Schließelement der Mehrzahl von Schließelementen wenigstens einer Gaswechselöffnung zugeordnet ist, um diese wahlweise freizugeben oder zu sperren, wobei ein Schließelement auch einer Gruppe oder Teilgruppe von Gaswechselöffnungen zugeordnet sein kann. Vorzugsweise sind die verschiedenen Schließelemente der Mehrzahl von Schließelementen unabhängig voneinander verlagerbar und/oder ansteuerbar. Alternativ sind zumindest zwei Schließelemente der Mehrzahl von Schließelementen gemeinsam verlagerbar und/oder ansteuerbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das wenigstens eine Schließelement als Hülse ausgebildet, vorzugsweise als Zylinderhülse, insbesondere als Hülse, welche die Zylinderumfangswandung des Arbeitszylinders ringförmig - insbesondere entlang einer geschlossenen Umfangslinie - umgreift.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Gaswechselöffnung mit einem Frischmassekanal zur Förderung von Frischmasse in den Abgaszylinder strömungstechnisch verbunden ist. Unter Frischmasse wird dabei insbesondere wenigstens ein Verbrennungsedukt für die Verbrennungsreaktion in dem Arbeitszylinder verstanden. Insbesondere wird unter Frischmasse Verbrennungsluft, oder Brennstoff, oder ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch verstanden. Die Gaswechselöffnung ist insoweit bevorzugt als Einlass-Gaswechselöffnung ausgebildet. Es ist möglich, dass die Zylinderumfangswandung des Arbeitszylinders eine Mehrzahl von Gaswechselöffnungen aufweist, wobei die Gaswechselöffnungen mit einem gemeinsamen Frischmassekanal oder mit einer Mehrzahl von Frischmassekanälen strömungstechnisch verbunden sind.
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Alternativ ist es möglich, dass die wenigstens eine Gaswechselöffnung mit einem Abgaskanal zur Förderung von Abgas aus dem Arbeitszylinder strömungstechnisch verbunden ist. Die Gaswechselöffnung ist in diesem Fall als Auslass-Gaswechselöffnung ausgebildet. Es ist möglich, dass die Zylinderumfangswandung eine Mehrzahl von Gaswechselöffnungen aufweist, die mit einem gemeinsamen Abgaskanal oder mit einer Mehrzahl von Abgaskanälen verbunden sind.
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Besonders bevorzugt weist die Zylinderumfangswandung mindestens eine Einlass-Gaswechselöffnung auf, die mit einem Frischmassekanal strömungstechnisch verbunden ist, sowie außerdem mindestens eine Auslass-Gaswechselöffnung, die mit einem Abgaskanal strömungstechnisch verbunden ist. Die Einlass-Gaswechselöffnung und die Auslass-Gaswechselöffnung können relativ zueinander in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung versetzt angeordnet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zylinderumfangswandung wenigstens zwei Gaswechselöffnungen aufweist, wobei wenigstens eine erste Gaswechselöffnung der wenigstens zwei Gaswechselöffnungen als Einlass-Gaswechselöffnung ausgebildet ist, wobei wenigstens eine zweite Gaswechselöffnung der wenigstens zwei Gaswechselöffnungen als Auslass-Gaswechselöffnung ausgebildet ist.
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Bevorzugt weist die Zylinderumfangswandung eine Mehrzahl von Einlass-Gaswechselöffnungen und/oder eine Mehrzahl von Auslass-Gaswechselöffnungen auf, insbesondere sowohl eine Mehrzahl von Einlass-Gaswechselöffnungen als auch eine Mehrzahl von Auslass-Gaswechselöffnungen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung wenigstens zwei Schließelemente aufweist, wobei ein erstes Schließelement der wenigstens einen Einlass-Gaswechselöffnung zugeordnet ist, um diese wahlweise freizugeben oder zu sperren, wobei ein zweites Schließelement der wenigstens einen Auslass-Gaswechselöffnung zugeordnet ist, um diese wahlweise freizugeben oder zu sperren. Vorzugsweise sind die Schließelemente als Hülsen ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, dass die Schließelemente axial zueinander versetzt angeordnet sind. Die Schließelemente sind vorzugsweise unabhängig voneinander oder gemeinsam miteinander verlagerbar und/oder ansteuerbar.
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Alternativ ist es möglich, dass die Schließeinrichtung genau ein Schließelement aufweist. Dieses ist bevorzugt sowohl wenigstens einer Einlass-Gaswechselöffnung als auch wenigstens einer Auslass-Gaswechselöffnung zugeordnet, um diese jeweils wahlweise freizugeben oder zu sperren. Dabei ist - wie bereits zuvor erläutert - bevorzugt vorgesehen, dass in einer ersten Funktionsstellung die wenigstens eine Einlass-Gaswechselöffnung freigegeben und die wenigstens eine Auslass-Gaswechselöffnung gesperrt ist, wobei in einer zweiten Funktionsstellung umgekehrt die wenigstens eine Auslass-Gaswechselöffnung freigegeben und die wenigstens eine Einlass-Gaswechselöffnung gesperrt ist. Bevorzugt ist außerdem eine dritte Funktionsstellung vorgesehen, in welcher sowohl die wenigstens eine Einlass-Gaswechselöffnung als auch die wenigstens eine Auslass-Gaswechselöffnung gesperrt sind. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist das Schließelement so ausgebildet, dass eine Überlappung zwischen der ersten Funktionsstellung und der zweiten Funktionsstellung existiert, wobei insbesondere beim Übergang von der zweiten Funktionsstellung in die erste Funktionsstellung eine Zwischen-Funktionsstellung erreicht wird, in der zumindest teilweise sowohl die wenigstens eine Einlass-Gaswechselöffnung als auch die wenigstens eine Auslass-Gaswechselöffnung freigegeben sind. Auf diese Weise kann eine Ventilüberschneidung verwirklicht werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Arbeitszylinder wenigstens ein in einem Zylinderkopf angeordnetes Gaswechsel-Hubventil zugeordnet ist. Das Gaswechsel-Hubventil ist insbesondere ein hängendes Ventil. Das Gaswechsel-Hubventil ist bevorzugt mit einem Frischmassekanal strömungstechnisch verbunden, also als Einlassventil ausgebildet, oder mit einem Abgaskanal strömungstechnisch verbunden, mithin als Auslassventil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist es mit einem Abgaskanal strömungstechnisch verbunden und somit als Auslassventil ausgebildet. Insbesondere dann, wenn genau ein und nur ein in dem Zylinderkopf angeordnetes Gaswechsel-Hubventil vorgesehen ist, kann dieses eine vergleichsweise große Ventilfläche aufweisen, sodass es selbst bei geringem Hub einen großen Strömungsquerschnitt freigeben kann. Dadurch kann wiederum der Ventilhub verringert werden, sodass das Risiko einer Kollision mit dem Kolben reduziert ist und die Möglichkeit besteht, die Ventilöffnungszeiten in Bereiche auszudehnen, die aufgrund der Kollisionsgefahr mit dem Kolben bei längerem Ventilhub nicht zugänglich sind. Das genau eine Gaswechsel-Hubventil ist bevorzugt mittig im Zylinderkopf angeordnet. Auf diese Weise kann ein besonders großer Strömungsquerschnitt freigegeben werden. Dieser Vorteil verwirklicht sich in besonderer Weise dann, wenn der Kolben eine Kolbenmulde aufweist, in welche das Gaswechsel-Hubventil in geöffnetem Zustand bereichsweise eintauchen kann.
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Es ist auch möglich, dass dem Arbeitszylinder zwei im Zylinderkopf angeordnete Gaswechsel-Hubventile insbesondere als Auslassventile zugeordnet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist dem Arbeitszylinder kein als Gaswechsel-Hubventil ausgebildetes Einlassventil zugeordnet, beziehungsweise umgekehrt formuliert dem Arbeitszylinder ist kein als Einlassventil ausgebildetes Gaswechsel-Hubventil zugeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Arbeitszylinder genau ein in dem Zylinderkopf auf der Zylinderlängsachse mittig angeordnetes Gaswechsel-Hubventil zugeordnet ist, wie auch bereits zuvor erläutert. Dieses ist vorzugsweise als Einlassventil oder als Auslassventil ausgebildet, besonders bevorzugt als Auslassventil.
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Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei welcher dem Arbeitszylinder wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung in der Zylinderumfangswandung als Einlass-Gaswechselöffnung zugeordnet ist, wobei dem Arbeitszylinder wenigstens ein, vorzugsweise genau ein Gaswechsel-Hubventil, oder genau zwei Gaswechsel-Hubventile in dem Zylinderkopf als Auslassventil oder Auslassventile zugeordnet ist/sind.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Arbeitszylinder eine Mehrzahl von Gaswechselöffnungen aufweist, die in Umfangsrichtung verteilt in der Zylinderumfangswandung ausgebildet sind. Dabei ist es möglich, dass die Mehrzahl von Gaswechselöffnungen alle mit einem Frischmassekanal, alle mit einem Abgaskanal, oder gruppenweise einerseits mit einem Frischmassekanal und andererseits mit einem Abgaskanal strömungstechnisch verbunden sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Mehrzahl von Gaswechselöffnungen ein gemeinsames Schließelement der Schließeinrichtung zugeordnet ist, um die Gaswechselöffnungen wahlweise freizugeben oder zu sperren.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zylinderumfangswandung als Zylinderlaufbuchse ausgebildet ist oder Teil einer Zylinderlaufbuchse ist. Insbesondere ist es möglich, dass der Arbeitszylinder eine Zylinderlaufbuchse aufweist, die ihrerseits die Zylinderumfangswandung aufweist oder die Zylinderumfangswandung bildet. Die Zylinderlaufbuchse ist vorzugsweise stationär angeordnet, das heißt insbesondere relativ zu einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine nicht verlagerbar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung einen Nockentrieb aufweist, der eingerichtet ist zur Betätigung des wenigstens einen Schließelements. Dies stellt eine besonders einfache sowie zuverlässige Ausgestaltung zur Betätigung der Schließeinrichtung dar. Alternativ ist es möglich, dass die Schließeinrichtung hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder in anderer geeigneter Weise betätigbar ist. Insbesondere ist das wenigstens eine Schließelement bevorzugt hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch, oder in anderer geeigneter Weise, betätigbar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine;
- 2 eine schematische Darstellung einer ersten Funktionsstellung eines Ausführungsbeispiels einer Schließeinrichtung für eine Brennkraftmaschine;
- 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Funktionsstellung des Ausführungsbeispiels der Schließeinrichtung gemäß 2, und
- 4 eine schematische Darstellung einer dritten Funktionsstellung des Ausführungsbeispiels der Schließeinrichtung gemäß den 2 und 3.
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1 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1, die wenigstens einen Arbeitszylinder 3 aufweist, in dem ein Kolben 5 entlang einer Zylinderlängsachse L hubbeweglich verlagerbar angeordnet ist. Dabei wird durch die Verlagerung des Kolbens 5 in dem Arbeitszylinder 3 ein Brennraumvolumen eines Brennraums 7 in dem Arbeitszylinder 3 periodisch variiert. Die Brennkraftmaschine 1 ist also insbesondere als Hubkolbenmaschine ausgebildet.
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Eine Zylinderumfangswandung 9 des Arbeitszylinders 3 weist wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung 11, hier eine Mehrzahl radialer Gaswechselöffnungen 11, auf. Radial außen an der Zylinderumfangswandung 9 ist eine Schließeinrichtung 13 angeordnet, die eingerichtet ist, um die wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung 11, hier die Mehrzahl von Gaswechselöffnungen 11, in einem ersten Funktionszustand der Schließeinrichtung 13 freizugeben und in einem zweiten Funktionszustand der Schließeinrichtung 13 zu sperren. Insbesondere verschließt die Schließeinrichtung 13 in dem zweiten Funktionszustand die Gaswechselöffnungen 11 strömungsdicht. Auf diese Weise kann ein im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen mit hängenden Ventilen großer Strömungsquerschnitt für einen Gaswechsel in dem Brennraum 7 über die Gaswechselöffnungen 11 freigegeben werden. Für die Brennkraftmaschine 1 ergeben sich ein erhöhter Liefergrad, verringerte Ladungswechselverluste, sowie eine bessere Ausnutzung des thermodynamischen Verdichtungsverhältnisses. Außerdem können gasdynamische Effekte wie eine Stoß- und/oder Resonanzaufladung besser genutzt werden. Aufgrund der radialen Anordnung der Gaswechselöffnungen 11 ist es möglich, mehr Raum für einen oder mehrere Injektoren, Zündquellen, Sensoren oder dergleichen im Bereich eines Zylinderkopfes 15 bereitzustellen. Wird vollständig auf den Einsatz hängender Ventile verzichtet, ergibt sich vorteilhaft eine geringere Bauhöhe des Zylinderkopfs 15, woraus auch für die Brennkraftmaschine 1 insgesamt eine kompaktere Bauweise resultieren kann.
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Die Schließeinrichtung 13 weist bevorzugt wenigstens ein Schließelement 17 auf, das Relativ zu der wenigstens einen Gaswechselöffnung 11, hier zu der Mehrzahl von Gaswechselöffnungen 11, in Axialrichtung, das heißt in Richtung der Zylinderlängsachse L, und/oder in Umfangsrichtung um die Zylinderlängsachse L verlagerbar ist. Das Schließelement 17 ist vorzugsweise als Hülse ausgebildet. Bevorzugt gibt das Schließelement 17 in einer ersten Funktionsstellung, die dem ersten Funktionszustand der Schließeinrichtung 13 entspricht, die wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung 11 frei, und sperrt diese in einer zweiten Funktionsstellung, die dem zweiten Funktionszustand der Schließeinrichtung 13 entspricht.
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Es ist möglich, dass die Schließeinrichtung 13 mehr als ein solches Schließelement 17 aufweist. Dabei können die Schließelemente 17 entweder gemeinsam, insbesondere synchron und gleichgerichtet miteinander ansteuerbar und/oder verlagerbar, oder aber separat und unabhängig zueinander ansteuerbar und/oder verlagerbar sein.
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Die wenigstens eine radiale Gaswechselöffnung 11 ist bevorzugt mit einem Frischmassekanal 19 zur Förderung von Frischmasse in den Arbeitszylinder 3, insbesondere in den Brennraum 7, strömungstechnisch verbunden. Die Gaswechselöffnung 11 ist in diesem Fall als Einlass-Gaswechselöffnung für den Arbeitszylinder 3 ausgebildet. Alternativ ist es möglich, dass die radiale Gaswechselöffnung 11 mit einem Abgaskanal zur Förderung von Abgas aus dem Arbeitszylinder 3 strömungstechnisch verbunden und insoweit als Auslass-Gaswechselöffnung ausgebildet ist. Es ist auch möglich, dass die Zylinderumfangswandung 9 sowohl wenigstens eine Einlass-Gaswechselöffnung, die mit dem Frischmassekanal 19 strömungstechnisch verbunden ist, als auch wenigstens einer Auslass-Gaswechselöffnung, die mit einem Abgaskanal strömungstechnisch verbunden ist, aufweist.
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Weist in diesem Fall die Schließeinrichtung 13 wenigstens zwei Schließelemente 17 auf, ist es möglich, dass ein erstes Schließelement der Schließelemente 17 der wenigstens einen Einlass-Gaswechselöffnung zugeordnet ist, wobei ein zweites Schließelement der Schließelemente 17 der wenigstens einen Auslass-Gaswechselöffnung zugeordnet ist.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Arbeitszylinder 3 wenigstens ein in dem Zylinderkopf 15 angeordnetes Gaswechsel-Hubventil 21 zugeordnet. Insbesondere ist hier genau ein Gaswechsel-Hubventil 21 vorgesehen. Insbesondere ist bei dem hier konkret dargestellten Ausführungsbeispiel in bevorzugter Ausgestaltung eine von dem Gaswechsel-Hubventil 21 wahlweise gesperrte und freigegebene Ventilöffnung 23 mit einem Abgaskanal 25 strömungstechnisch verbunden, sodass das Gaswechsel-Hubventil 21 als Auslassventil ausgebildet ist. Die radialen Gaswechselöffnungen 11 sind demgegenüber bei dem hier konkret dargestellten Ausführungsbeispiel alle mit dem Frischmassekanal 19 strömungstechnisch verbunden und insoweit als Einlassöffnungen ausgebildet.
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Das Gaswechsel-Hubventil 21 ist hier in bevorzugter Ausgestaltung mittig, das heißt zentral auf der Zylinderlängsachse L angeordnet.
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Es ist auch möglich, ein solches Gaswechsel-Hubventil 21 als Einlassventil auszugestalten, und eine entsprechende Ventilöffnung 21 mit einem Frischmassekanal strömungstechnisch zu verbinden.
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Die Zylinderumfangswandung 9 ist bevorzugt Teil einer Zylinderlaufbuchse 27 oder wird durch die Zylinderlaufbuchse 27 bereitgestellt, oder die Zylinderlaufbuchse 27 ist identisch mit der Zylinderumfangswandung 9.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schließeinrichtung 13 einen Nockentrieb 29 auf, der eingerichtet ist zur Betätigung des wenigstens einen Schließelements 17.
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Insbesondere weist der Nockentrieb 29 bevorzugt einen Nocken 31 auf, der über eine Hebelmechanik 33 mit dem Schließelement 17 wirkverbunden ist, um dieses zu betätigen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Funktionsstellung eines Schließelements 17 einer Schließeinrichtung 13 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Bei dem hier dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel weist die Zylinderumfangswandung 9 eine Mehrzahl von Gaswechselöffnungen 11 auf, die in Umfangsrichtung verteilt in der Zylinderumfangswandung 9 ausgebildet sind, hier nämlich erste Gaswechselöffnungen 11.1, die strömungstechnisch mit einem Frischmassekanal 19 verbunden sind, und zweite Gaswechselöffnungen 11.2, die strömungstechnisch mit einem Abgaskanal 25 verbunden sind. Die ersten Gaswechselöffnungen 11.1 sind somit als Einlass-Gaswechselöffnungen ausgebildet, und die zweiten Gaswechselöffnungen 11.2 sind als Auslass-Gaswechselöffnungen ausgebildet. Allen Gaswechselöffnungen 11 ist ein gemeinsames Schließelement 17 der Schließeinrichtung 13 zugeordnet, welches hier um die Zylinderlängsachse L drehbar gelagert ist. Insbesondere ist hier das Schließelement 17 als drehbare Hülse ausgebildet, welche den Arbeitszylinder 3 in Umfangsrichtung gesehen umgreift. Dabei sind in dem Schließelement 17 radiale Aussparungen 35 ausgebildet, die so angeordnet sind, dass in bestimmten Winkelpositionen des Schließelements 17 relativ zu der Zylinderumfangswandung 9 bestimmte Aussparungen 35 mit bestimmten Gaswechselöffnungen 11 fluchten und diese somit freigeben. In der in 2 dargestellten ersten Funktionsstellung des Schließelements 17 sind die Einlass-Gaswechselöffnungen 11.1 freigegeben, und die Auslass-Gaswechselöffnungen 11.2 sind gesperrt.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Funktionsstellung der Schließeinrichtung 17 gemäß 2. Dabei ist hier das Schließelement 17 relativ zu der Zylinderumfangswandung 9 so um die Zylinderlängsachse 11 verdreht, dass die Auslass-Gaswechselöffnungen 11.2 freigegeben sind, wobei zugleich die Einlass-Gaswechselöffnung 11.1 gesperrt sind.
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4 zeigt eine dritte Funktionsstellung des Schließelements 17 gemäß den 2 und 3, wobei das Schließelement 17 in dieser dritten Funktionsstellung so relativ zu der Zylinderumfangswandung 9 verdreht ist, dass sowohl die Einlass-Gaswechselöffnungen 11.1 als auch die Auslass-Gaswechselöffnungen 11.2 gesperrt sind.
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In bevorzugter Ausgestaltung sind die Positionen der Aussparungen 35 einerseits und der Gaswechselöffnungen 11 andererseits so aufeinander abgestimmt, dass zusätzlich eine Funktionsstellung existiert, in der eine Ventilüberschneidung verwirklicht wird, wobei zugleich die Einlass-Gaswechselöffnungen 11.1 als auch die Auslass-Gaswechselöffnungen 11.2 zumindest teilweise freigegeben sind.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Abgaskanal 25 und dem Frischmassekanal 19 derart vorgesehen, dass eine Abgasrückführung verwirklicht werden kann.
