DE10352737A1 - Verbrennungskraftmaschine mit einem veränderbaren Verdichtungsraum - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine mit einem veränderbaren Verdichtungsraum Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem einen veränderbaren Verdichtungsraum aufweisenden Verbrennungsraum, welcher eine zylinderförmige Gestalt aufweist. Um mit einfachen Mitteln einen höheren Wirkungsgrad bei wechselnden Lasten sowie eine Verringerung der Klopfneigung zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zur Veränderung des Verdichtungsraums der Verbrennungsraum längenveränderbar ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • An Verbrennungskraftmaschinen mit variabler Verdichtung wird bereits in vielfältiger Weise entwickelt. Einfache Konzepte zur Bewerkstelligung einer variablen Verdichtung sind bisher nicht gelungen. Bei bekannten Verbrennungskraftmaschinen will man die genannte variable Verdichtung durch exzentrische Veränderung der Kurbelzapfen, der Kurbelwelle oder im Kolbenbolzen erreichen. Diese sind entweder schwer anzusteuern oder haben Nachteile in bezug auf die Position zum Getriebe, was aufwändige Ausgleichslösungen erfordert.
  • Aus den WO 92/09798 und WO 92/09799 sind Systeme bekannt, bei denen der Zylinderkopf mit den Zylinderlaufbuchsen um einen außen liegenden Drehpunkt gekippt werden, so dass sich der Brennraum um einen Winkel keilförmig vergrößert.
  • Mit diesem System sind relativ große Änderungen der Verdichtung möglich, die jedoch einen erheblichen Aufwand bei der Kompensation der Winkelbewegung aller betroffen Bauteile erfordert. In bestimmten Winkelstellungen ist zudem eine Vergrößerung der Klopfneigung der Verbrennungskraftmaschine zu beobachten.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, dass mit einfachen Mittel ein höherer Wirkungsgrad bei wechselnden Lasten, sowie eine Verringerung der Klopfneigung erzielt wird.
  • Die gestellte Aufgabe wird bei einer Verbrennungskraftmaschine der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
  • Bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine ergibt sich, zur Veränderung des Verdichtungsraums der Verbrennungsraum längenveränderbar ausgebildet ist. Dabei wird in einer Ausgestaltungsform der Zylinderkopf mitsamt den daran befestigten Zylinderbüchsen geradlinig in Kolbenrichtung bewegt. Der Verbrennungsraum verändert sich also ausschließlich linear zylinderförmig.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass verschiebbare Zylinderwandteile gegen Federn, die auf den Zylinderkopf einwirken, vorzugsweise ausgehend von einem Mitteldruck derart vorgespannt sind, dass bei höherer Last ein größerer Verbrennungsraum entsteht. Auf diese Weise wird folgendes bewirkt:
    Die Verbrennungskraftmaschine arbeitet in jedem Lastpunkt mit einem diesem entsprechenden Mitteldruck. Dieser ist der durchschnittliche Verdichtungsraumdruck über den gesamten Expansionszyklus. Dieser Mitteldruck wirkt dabei aber auch auf den Zylinderkopf mit den Laufbüchsen. Dies wiederum heißt, dass jedem Mitteldruck eine dem Mitteldruck proportionale Kraft auf den Zylinderkopf zugeordnet ist. Die proportionale Kraft wird nun genutzt, um die Verdichtung so zu ändern, dass eine bei höheren Lasten gewünschte Absenkung und bei niedrigen Lasten eine entsprechende Erhöhung erreicht wird.
  • In Realisierung der erfindungsgemäßen Funktionsweise ist weiterhin ausgestaltet, dass verschiebbare Zylinderwandteile eine teleskopartige Rohr-im-Rohrbauform ergeben, und dass davon ein Zylinderrohr feststehend und das jeweils andere Zylinderrohr gegen Federkraft verschiebbar ist. Die Federkräfte sind in obigem Sinn bemessen. Hierbei werden im Mittel folgenden Werte in etwa als optimal angesetzt, wobei als Kenngröße das Produkt aus Verdichtung und Mitteldruck eine Konstante ergeben soll.
  • D. h. Epsilon × Mitteldruck = konst.
  • Für einen Ottomotor soll das nun sein: 10:1 × 10 = 100
  • Für einen Dieselmotor ist ein Optimum bei: 16:1 × 9 = 150
  • Durch die federbelastete Verbindung zwischen dem Zylinderkopf mit Buchsen und dem Zylinderblock kann einen Grundeinstellung ohne Innendruck als Ausgangsposition genommen werden. Mit steigendem Mitteldruck verschiebt sich der Zylinderkopf und vergrößert so den Verbrennungsraum, im wesentlichen linear. Daraus resultiert eine Absenkung der Verdichtung.
  • Dies führt bei einem Mitteldruck von etwa 10 Bar dann bei einem Ottomotor zu einem Verdichtungsverhältnis, das auch bei einem Saugmotor konstruktiv vorgesehen ist.
  • Bei steigendem Druck, d. h. steigendem Mitteldruck, wie er bei aufgeladenen Motoren vorkommt, sinkt das Verdichtungsverhältnis mehr oder minder proportional. Es ergeben sich dabei zwar theoretisch niedrigere Wirkungsgrade als bei Motoren mit höheren Verdichtungen, jedoch wird die Klopfneigung verringert und entsprechende Gegenmaßnahmen, die den Wirkungsgrad normalerweise verschlechtern, werden vermieden.
  • Aus den nachfolgenden Berechnungen wird klar, dass eine Verschiebung von nur ca. 10-12 % des Hubes bei einem Ottomotor ausreichend ist, um die Verdichtung von 16 auf 7 abzusenken. Es ergeben sich Vor teile bei aufgeladenen Motoren, bei denen herkömmlicherweise das Verdichtungsverhältnis deutlich unter 10:1 liegt.
  • Der gewünschte Verstellweg im erfindungsgemäßen Sinne ergibt sich somit wie folgt.
  • Als Größen werden festgelegt:
    Verdichtung : ε
    Verschiebeweg: S
    Hub: h
    Hubraum: Vh
    Verbrennungsraum: Vb
    Kolbenfläche: A
    Mitteldruck: MD ε = (Vh + Vb)/Vb für Vb = S × A
    und Vh = h × A
  • Daraus ergibt sich nun: ε = (h × A + s × A)/(s × A)
  • Dies lässt sich umformen in ε = h/E – 1
  • Gemäß obigen Ausführungen erfolgt eine Auslegung unter der Annahme dass das Produkt aus Mittelwert und Verdichtung konstant sein soll.
  • Daraus ergibt sich nun: MD × ε = konstant Konstante = C
  • Für ε = C/MD eingesetzt, ergibt sich nun S = h/((C/MD) – 1)) S = MD × h/(C – MD)
  • Der einzustellende Verschiebeweg S resultiert aus obigem Zusammenhang und somit wesentlich zum einen für die Ermittlung des Verschiebeweges selbst, aber auch für die Auslegung der Federn.
  • Bei sogenannter klopfender Verbrennung steigt der wirksame Druck im Motor deutlich an. Bis zu einem gewissen Grad kann das neue Konzept zu einer automatischen Absenkung der Verdichtung und damit zu einer entsprechenden Verringerung der Klopfneigung führen.
  • Bei Dieselmotoren ergibt sich folgender Zusammenhang. Durch die hohe Verdichtung über 20:1 kann das Startverhalten verbessert werden. Beim Motorbetrieb ist eine Absenkung des Verdichtungsverhältnisses auf Werte 16:1, bei aufgeladenen Motoren sogar noch niedriger, von Vorteil. Demnach kann also bei einem gegenüber Ottomotoren noch viel kleineren Verschiebeweg von nur 5 bis 8 % des Hubes das gewünschte Verhältnis erreicht werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Federkraft einstellbar ist. Damit können die Mitteldrücke einstellbar gemacht werden.
  • In weiterer Ausgestaltung ist angegeben, dass die Federkraft variabel und ansteuerbar ist. Damit erfolgt zum Einen eine Verstellung des Mitteldruckes als eine mechanische automatische Reaktion auf den Lastwechsel, der aber zum Anderen gezielt verstellt werden kann.
  • Dabei kann wie in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen ist, die Verstellung auch servo-hydraulisch oder elektrisch erfolgen.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Verstellung aus dem Ölinnenkreislauf der Verbrennungskraftmaschine zumindest hydraulisch unterstützt verstellbar ist. Der im Motor sowieso vorhandene Öldruck kann also genutzt werden, um dieses System der linearen Verschiebung zu unterstützen, zu dämpfen und zu schmieren. Insbesondere Verstellvorgänge zu niedrigen Verdichtungen bei hohen Mitteldrücken müssen schnell durchgeführt werden, um Klopfen bestmöglich zu vermeiden. Der umgekehrte Vorgang führt zwar zu einem geringfügig schlechteren Wirkungsgrad, jedoch kommen keine den Motor schädi genden Klopfereignisse vor.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Federkraft im gewünschten bestimmungsgemäßen Aktionshubbereich linear ausgelegt sind.
  • Für die Auslegung der Federn kann von linearen Federn ausgegangen werden. Die Federkonstante ergibt sich daraus, dass bei ca. 10 Bar Mitteldruck das gewünschte Verdichtungsverhältnis eingestellt wird. Bei einem theoretischen Mitteldruck wird das gewünschte Verdichtungsverhältnis eingestellt. Da bei einem theoretischen Mitteldruck von 0 Bar der Verbrennungsraum nach Möglichkeit kein Volumen hat, ist die theoretische Verdichtung unendlich groß. Dies kann wegen der Ventiltaschen und anderer notwendigerweise vorhandener Schadräume zwar nicht ganz erreicht werden, ist aber als Auslegungskriterium brauchbar.
  • Weiterhin liegt vorteilhafter Weise der Hubvolumenverstellbereich bei Ottomotoren zwischen 10 % bis 12 % des Hubes. Dies ist ein optimaler Bereich für Ottomotoren.
  • In einem anderen Ausgestaltungsbeispiel gilt, dass der Hubvolumenverstellbereich bei Dieselmotoren zwischen 5 % bis 8 % des Hubes liegt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die gegeneinander verstellbaren Teile der Verbrennungskraftmaschine, d. h. die gegeneinander verstellbaren Elemente mittels einer Dämpfungseinrichtung gegeneinander mechanisch gedämpft sind. Hiermit wird nicht nur eine Dämpfung der Bewegung der Elemente zueinander erreicht, sondern auch eine Bewegungsunterstützung bei einem von außen gesteuerten Verstellvorgang.
  • Dabei kann insbesondere wahlweise zwischen einer Ansteuerung über einen gesonderten Ölkreislauf, oder über die Verbindung mit dem Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine ausgewählt werden.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
  • 1 eine Querschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine,
  • 2 eine Querschnittsdarstellung mit Verstellung des Zylinderkopfes,
  • 3 eine hydraulische Dämpfung,
  • 4 eine Darstellung der Teilungsebene des Kurbelgehäuses,
  • 5 eine Teilung des Kurbelgehäuses mit geschnittenem Zylinderkopf,
  • 6 ein Diagramm zum Ottomotor, und
  • 7 ein Diagramm zum Dieselmotor.
  • 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Erfindung bei welcher der Zylinderkopf 1 mit der Zylinderlaufbuchse 13 sich in einem Kurbelgehäuse 2 befinden. Dabei wird eine herkömmliche Kurbelwelle 5 mit Pleueln 6 und Kolben 7 verwendet.
  • Die Zylinderkopfverschraubung 3 ist mit Federn 4 versehen, die eine Druckkraft auf den Kopf 1 in Richtung Kurbelwelle 5 ausüben. Der Zylinderkopf 1 ist durch sogenannte Prismen 9 in entsprechenden Gegenflächen 8 im Kurbelgehäuse 2 geführt und an der Gegenfläche 11 abgestützt. Der Zylinderkopf 1 ist gegenüber dem Gehäuse 2 nach außen abgedichtet, hier angedeutet durch den Dichtring 10.
  • Der gesamte Zylinderkopf 1 mitsamt der Zylinderlaufbuchsen 13 sind entgegen der Rückstellkräfte der Federn 4 nun axial verstellbar, je nach Last.
  • Für die Motorkonstruktion heißt dies im Einzelnen:
    Eine Verbindung zwischen Zylinderkopf und Zylinderlaufbuchsen mit Wassermantel kann sehr viel einfacher ausgeführt werden, weil keine wesentlichen Kräfte auftreten. Nur die Kolbenringreibung ist zu berücksichtigen. Gaskräfte haben keine Wirkung. Dadurch lässt sich auch eine zusammengegossene Konstruktion leicht verwirklichen. Die Ventilsitze bleiben bearbeitbar, weil die Werkzeugzugänglichkeit nur durch die Zylinderlaufbuchsenlänge begrenzt wird.
  • Die Federn 4 können sowohl im Bereich der bisherigen Kopfschrauben als auch an ganz anderen Posi tionen angebracht werden. Auch können außenliegende Zuganker verwendet werden. Deren Zahl ist gemäß Lastberechnung zu ermitteln.
  • Das Kurbelgehäuse 2 kann herkömmlich gefertigt sein. Es bietet sich aber auch an, das Gehäuse senkrecht zu teilen. Dadurch ergibt sich eine einfache Fertigung der Längsführungen. Die strukturellen Kräfte werden dann von den Gehäuseteilen aufgenommen, während die Verschraubung z. B. quer hindurch führt und deswegen hauptsächlich nur die Öldichtungsfunktion gewährleisten muss.
  • Der Nockenwellenantrieb muss dem Verschiebeweg folgen. Dazu muss ggf. eine entsprechende Einrichtung vorgesehen werden. Als einfach vorstellbare (nicht notwendigerweise auch kostengünstige) Lösung lässt sich ein Königswellenantrieb vorschlagen, bei der die sogenannte Königswelle einen Längenausgleich z. B. durch eine Längenverzahnung hat.
  • Weiterhin lassen sich durch diese Art des Verdichtungsänderungskonzeptes auch Motoren mit sehr hohen Verdichtungen herstellen, die dann notwendig sind, wenn durch die Kompressionstemperatur gezündet wird. Auch können ggf. sehr hohe Zünddrücke und -temperaturen erzielt werden, wie sie z. B. für HCCI-Konzepte (High Compression Combustion Ignition) erforderlich sind.
  • 2 zeigt im linken Bildteil den Motor bei einem niedrigen Mitteldruck. Der Verbrennungsraum 12' ist klein. Die Federn 4' bringen dabei lediglich nur ihre Vorspannung auf.
  • Bei hohem Druck weicht der Zylinderkopf 1 nach oben aus. Der Verbrennungsraum 12'' wird deutlich größer, und die Federn 4'' werden zusammengedrückt. Der Verbrennungsraum vergrößert sich dabei um das oben beschriebene Maß und der Verdichtungsdruck senkt sich entsprechend ab.
  • 3 zeigt eine Bedämpfung der zueinander beweglichen Elemente Zylinderkopf 1 samt Zylinderlaufbuchse 13 und dem Zylindergehäuse 2. Die Einstellung der Position des Zylinderkopfes 1 gegenüber dem Kurbelgehäuse 2 wird im wesentlichen vom Mitteldruck bestimmt. Da jedoch der wirkliche Druck im Verbrennungsraum 12 nicht mit dem Mitteldruck übereinstimmt, sondern stark schwankt, muss dies gedämpft und ausgeglichen werden. Dazu eignet sich in günstiger Weise eine Hydraulikeinrichtung 14. Diese hat nicht nur stoßdämpfende Wirkung, sondern kann auch über entsprechende Leitungen 14 zum Vergrößern des Verbrennungsraumes 12 und über Leitungen 15 zum Verkleinern des Verbrennungsraumes 12 angesteuert werden. Dadurch ist auch eine Abweichung der Position des Zylinderkopfes 1 vom durch die Federn 4 erreichten Gleichgewicht möglich.
  • Diese Einstellung kann mit einer Pumpe (ggf. direkt die Motorölpumpe, jedoch nicht zwangsläufig und daher hier nicht explizit gezeigt) unterstützt werden. Das Halten der Position erfolgt dann ggf. durch Rückschlag- oder Stellventile.
  • 4 zeigt den Kopf mit der Baugruppe Kurbelwelle 5, Pleuel und Kolben 6 sowie eine mögliche Teilung des Kurbelgehäuses 2. Diese Teilungsebene ergibt sich aus der Forderung nach einer leichten Bearbeitbarkeit der Längsführungen, besonders dann, wenn diese als Gleitprismen 8 und 11 ausgeführt sind.
  • Dann ist ein senkrecht in Motorlängsrichtung geteiltes Kurbelgehäuse 2a und 2b von Vorteil. Dieses kann strukturell sehr einfach sein. Die Verschraubung 17 erfolgt quer durch beide Gehäuseteile 2a und 2b und muss nicht die Verbrennungsdrücke, sondern nur untergeordnete Kräfte aufnehmen. Da die Wasserführung nur im Zylinderkopf 2 und um die Zylinderlaufbüchse 13 und nicht im Kurbelgehäuse vorgesehen werden braucht, ist sogar eine Kokillen- oder Druckgusskonstruktion denkbar.
  • 5 zeigt hier schematisch alle notwendigen Teile, und dies in perspektivischer Darstellung, und zur Verdeutlichung ist der Zylinderkopf 1 mit der Laufbüchse 13 aufgeschnitten dargestellt. Der Kolben 7 ist mit den Pleuel 6 und der Kurbelwelle 5 verbunden. Diese vormontierte Baugruppe wird in eine Gehäusehälfte 2a bzw. 2 eingelegt, dann wird die andere Gehäusehälfte angeschraubt.
  • Danach erfolgt erst die Verbindung der Zylinderkopfverschraubung 3 mit den Federn 4, die in diesen 4 und 5 nicht dargestellt sind, da sie erst später montiert werden.
  • Wie oben bereits dargelegt, bestimmt allein die Verschiebung im Verhältnis zum Hub die Verdichtung. Kolbenfläche bzw. Bohrungsdurchmesser haben keinen Einfluss. Wenn wie oben dargestellt angenommen wird, dass das Produkt aus Mitteldruck und Verdichtung konstant bleiben soll, dann ergibt sich ein gewünschter Verschiebeweg S, wie in der entsprechenden Gleichung gezeigt.
  • Dieser Verschiebeweg S lässt sich durch eine Gerade annähern. Damit kann eine Vorrichtung wie beschrieben mit linearen Federn auskommen. Nichtlineare Federn führen naturgemäß zu etwas abweichenden Verschiebewegen und entsprechenden Verdichtungen und Wirkungsgraden.
  • 6 zeigt hierzu ein erstes Diagramm, und der formale Sachverhalt ist hier für einen Ottomotor dargestellt. Die Federn sind dabei so ausgelegt, dass sich z. B. je 1 Bar Mitteldruck ein Weg von 1 % des Hubes ergibt. Gleichzeitig wird angenommen, dass das Produkt aus Mitteldruck in Bar und Verdichtung ca. 100 sein soll, d. h. c·eps = 100, und dass der Wert kappa für das Berechnen des thermischen Wirkungsgrades 1,3 beträgt.
  • Ein günstiger Verschiebebereich ist in dem dick gestrichelten Rahmen angedeutet. Dieser kann selbstverständlich auch anders gewählt werden. Erkennbar ist aber, dass eine Verschiebung von ca. 10-12 % des Hubes zu einer Verdichtungsänderung von ca. 16:1 nach 7:1 führt.
  • 7 zeigt das Diagramm für einen Dieselmotor. Der günstige Bereich erstreckt sich hier über ca. 5 % des Hubes und die Verdichtung lässt sich von ca. 24:1 auf 12:1 ändern. Bei dieser Anwendung für einen Dieselmotor geht man von der Annahme aus, dass die Wegkonstante bei c = 0,67 liegt und sich darauf die entsprechende Verdichtung einstellt. Das Produkt c·eps = 150 entspricht etwa dieser Einstellung.
  • Mit dem beschriebenen System lässt sich ein Motor so auslegen, dass eine Verdichtungsänderung ohne wesentlichen Eingriff von außen erfolgen kann. Diese variable Verdichtung stellt sich entsprechend dem jeweiligen Mitteldruck ein. Dadurch wird je nach Motor das Startverhalten bzw. der Wirkungsgrad im Normalbetrieb verbessert. Die Klopfneigung wird vermindert und für aufgeladene Motoren ein erweiterter Betriebsbereich ermöglicht.
  • Durch die begrenzten Verschiebewege und die lineare Verschiebung sind die Anordnung und Anbindung von Ansaug- und Auspuffsystem noch leicht beherrschbar. Insbesondere werden Winkeländerungen dieser Teile vermieden, die zu größeren Problemen führen können.
  • Auch können ggf. sehr hohe Zünddrücke und -temperaturen erzielt werden, wie sie für HCCI-Konzepte (High Combustion Ignition) erforderlich sind.
  • Bei diesem Konzept ergibt sich automatisch, dass die Verbindung zwischen Zylinderkopf und Laufbüchsen nicht die bisher erforderliche Vorspannung braucht, sondern z. B. recht einfach zusammengegossen werden kann.
  • Weiterhin ist es möglich, dann auch das Kurbelgehäuse in anderer, günstiger Weise zu teilen, und sogar druckgegossene, längs senkrecht geteilte Hälften einzusetzen.
  • Durch die zusätzliche Anordnung von einfachen Hilfseinrichtungen – wie Hydraulikzylindern o. ä. – ist es möglich, mit geringen Kräften die Position des Zylinderkopfes auf dem Zylinderblock und damit die Verdichtung noch genauer zu regeln.
  • 1
    Zylinderkopf
    2
    Zylindergehäuse
    2a
    Zylindergehäuse senkrecht geteilt mit
    Prismenführung
    2b
    Zylindergehäuse senkrecht geteilt mit
    Gegenlager
    3
    Zylinderkopfverschraubung
    4
    Federn
    5
    Kurbelwelle
    6
    Pleuel
    7
    Kolben
    8
    Prismenfläche im Gegengehäuse
    9
    Prisma im Zylinderkopf
    10
    Abdichtung
    11
    Gegenprisma
    12
    Brennraum
    12'
    Brennraum mit niedrigem Mitteldruck
    12''
    Brennraum mit hohem Mitteldruck
    13
    Zylinderlaufbuchse
    14
    Hydraulikeinrichtung
    15
    Hydraulikleitung für Öffnen
    16
    Hydraulikleitung für Schließen
    17
    Kurbelgehäuseverschraubung

Claims (14)

  1. Verbrennungskraftmaschine mit einem einen veränderbaren Verdichtungsraum aufweisenden Verbrennungsraum, welcher eine zylinderförmige Gestalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung des Verdichtungsraums der Verbrennungsraum (12) längenveränderbar ausgebildet ist.
  2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsraum (12) verschiebbare Zylinderwandteile (1, 13) aufweist, die gegen auf den Zylinderkopf (1) einwirkende Federn (4) derart vorgespannt gebildet sind, dass bei höherer Last ein größerer Verbrennungsraum (12) entsteht.
  3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorspannung in Abhängigkeit von einem Mitteldruck ergibt.
  4. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsraum (12) verschiebbare Zylinderwandteile (13) mit einer teleskopischen Rohr-im-Rohrbauform aufweist, und dass davon ein Zylinderrohr feststehend und das jeweils andere Zylinderrohr (13) gegen Federkraft der Federn (4) verschiebbar ist.
  5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Federn (4) einstellbar ist.
  6. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Federn (4) variabel ansteuerbar ist.
  7. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Zylinderwandteile (1, 13) zusätzlich servohydraulisch oder elektrisch erfolgt.
  8. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung aus dem Ölinnenkreislauf der Verbrennungskraftmaschine zumindest hydraulisch unterstützt verstellbar ist.
  9. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Federn (4) im gewünschten bestimmungsgemäßen Aktionshubbereich linear ausgelegt sind.
  10. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Hubvolumenverstellbereich bei Ottomotoren zwischen 10 % bis 12 % des Hubes liegt.
  11. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubvolumenverstellbereich bei Dieselmotoren zwischen 5 % bis 8 % des Hubes liegt.
  12. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gegeneinander verstellbaren Teile (1, 2, 13) der Verbrennungskraft maschine bzw. die gegeneinander verstellbaren Elemente mittels einer Dämpfungseinrichtung (14) gegeneinander mechanisch gedämpft sind.
  13. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung eine hydraulische Dämpfungseinrichtung (14) ist, die über einen gesonderten Ölkreislauf ansteuerbar ist.
  14. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung eine hydraulische Dämpfungseinrichtung (14) ist, die über den Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine ansteuerbar ist.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007144743A1 (en) 2006-06-12 2007-12-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Variable compression ratio internal combustion engine and method for discharging coolant from variable compression ratio internal combustion engine
EP2107224A1 (de) 2008-04-01 2009-10-07 Volkswagen AG Selbstzündende Brennkraftmaschine
DE102009043479A1 (de) 2009-09-30 2011-03-31 Volkswagen Ag Verbrennungsmotor mit Selbstzündung und einem niedrigen geometrischen Verdichtungsverhältnis
DE102009043480A1 (de) 2009-09-30 2011-03-31 Volkswagen Ag Verbrennungsmotor mit Selbstzündung mit einem niedrigen geometrischen Verdichtungsverhältnis und einer Injektoreinrichtung
WO2014010018A1 (ja) * 2012-07-09 2014-01-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
WO2014139357A1 (zh) * 2013-03-11 2014-09-18 Fan Weijun 节能发动机

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE290786C (de) *
GB471410A (en) * 1937-02-11 1937-09-03 Leonard Lockyear Improvements in or relating to means for varying the cylinder compression ratio of internal combustion engines
ES381214A2 (es) * 1970-06-26 1972-11-01 Ferrer Munguet Perfeccionamientos en los motores de combustion interna.
ES366033A1 (es) * 1969-04-15 1971-01-01 Ferrer Munguet Perfeccionamientos en los motores de combustion interna.
DE3336523A1 (de) * 1983-10-07 1985-04-25 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Einrichtung zur steuerung des verdichtungsverhaeltnisses
US5329893A (en) * 1990-12-03 1994-07-19 Saab Automobile Aktiebolag Combustion engine with variable compression ratio
US6354250B1 (en) * 1999-06-15 2002-03-12 Venancio Rodriguez Lopez Internal combustion engine

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007144743A1 (en) 2006-06-12 2007-12-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Variable compression ratio internal combustion engine and method for discharging coolant from variable compression ratio internal combustion engine
EP2226483A1 (de) * 2006-06-12 2010-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verbrennungsmotor mit variablem Kompressionsverhältnis und Verfahren zur Abgabe von Kühlmittel von einem Verbrennungsmotor mit variablem Kompressionsverhältnis
US8820273B2 (en) 2006-06-12 2014-09-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Variable compression ratio internal combustion engine and method for discharging coolant from variable compression ratio internal combustion engine
EP2107224A1 (de) 2008-04-01 2009-10-07 Volkswagen AG Selbstzündende Brennkraftmaschine
DE102008016600A1 (de) 2008-04-01 2009-10-08 Volkswagen Ag Selbstzündende Brennkraftmaschine
DE102009043479A1 (de) 2009-09-30 2011-03-31 Volkswagen Ag Verbrennungsmotor mit Selbstzündung und einem niedrigen geometrischen Verdichtungsverhältnis
DE102009043480A1 (de) 2009-09-30 2011-03-31 Volkswagen Ag Verbrennungsmotor mit Selbstzündung mit einem niedrigen geometrischen Verdichtungsverhältnis und einer Injektoreinrichtung
WO2014010018A1 (ja) * 2012-07-09 2014-01-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP5831636B2 (ja) * 2012-07-09 2015-12-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JPWO2014010018A1 (ja) * 2012-07-09 2016-06-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
WO2014139357A1 (zh) * 2013-03-11 2014-09-18 Fan Weijun 节能发动机

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