EP2905449B1 - Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis und Betriebsverfahren des Motors - Google Patents

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EP2905449B1
EP2905449B1 EP14154745.5A EP14154745A EP2905449B1 EP 2905449 B1 EP2905449 B1 EP 2905449B1 EP 14154745 A EP14154745 A EP 14154745A EP 2905449 B1 EP2905449 B1 EP 2905449B1
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internal combustion
combustion engine
working chamber
crankcase
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Sander Wagenaar
Willem-Constant Wagenvoort
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Gomecsys BV
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length

Claims (11)

  1. Verbrennungsmotor (1) mit variablem Verdichtungsverhältnis, der aufweist:
    ein Kurbelgehäuse (2);
    eine Kurbelwelle (3) mit einer Kurbelwellenachse (4), wobei die Kurbelwelle (3) mindestens einen mittleren Hauptabschnitt (5), einen Kurbelzapfen (6) und eine Kurbelwellenwange (7), die zwischen dem mittleren Hauptabschnitt (5) und dem Kurbelzapfen (6) angeordnet ist, hat, wobei die Kurbelwelle (3) durch das Kurbelgehäuse (2) gelagert und bezogen darauf um die Kurbelwellenachse (4) drehbar ist;
    mindestens ein Pleuel (11) mit einem Pleuelfuß (10) und einem Pleuelkopf (12);
    einen Kolben (13), der mit dem Pleuelkopf (12) drehbar verbunden ist;
    ein Kurbelteil (8), das auf dem Kurbelzapfen (6) drehbar montiert ist und mindestens einen Lagerabschnitt (9) aufweist, der bezogen auf den Kurbelzapfen (6) außermittig angeordnet ist und eine Außenumfangswand hat, die den Pleuelfuß (10) des Pleuels (11) so trägt, dass das Pleuel (11) auf dem Lagerabschnitt (9) des Kurbelteils (8) über den Pleuelfuß (10) drehbar montiert ist;
    einen Antriebsmechanismus zum Antreiben des Kurbelteils (9) mit halber Drehzahl der Kurbelwelle (3) vom Kurbelgehäuse (2) aus gesehen, wobei der Antriebsmechanismus ein Steuerteil (17) zum Variieren des Verdichtungsverhältnisses aufweist, das bezogen auf das Kurbelgehäuse (2) drehbar ist und mit dem Kurbelteil (8) antreibbar gekoppelt ist, das aber eine feste Position bezogen auf das Kurbelgehäuse (2) unter Betriebsbedingungen mit festem Verdichtungsverhältnis hat;
    wobei die Drehposition des Steuerteils (17) bezogen auf das Kurbelgehäuse (2) mit Hilfe eines Hydraulikstellglieds (18) einstellbar ist, das aufweist: einen Hydraulikkolben (20), der mit dem Steuerteil (17) antreibbar verbunden ist, eine Arbeitskammer (21), eine Pumpe (23) und eine Ölzufuhrleitung (25), über die die Pumpe (23) und die Arbeitskammer (21) kommunizieren, wobei das Steuerteil eine Steuerwelle (17) aufweist, die sich durch den mittleren Hauptabschnitt (5) konzentrisch erstreckt und mit dem Kurbelteil (8) über ein Getriebe (14-16) an einer Seite der Kurbelwellenwange (7), an der der Kurbelzapfen (6) angeordnet ist, antreibbar gekoppelt ist, wobei der Hydraulikkolben (20) mit der Steuerwelle (17) an einer Gegenseite der Kurbelwellenwange (7) antreibbar verbunden ist, wobei eine Riemenscheibe (31) zum Antreiben von Hilfsvorrichtungen (32) des Motors (1) am mittleren Hauptabschnitt (5) befestigt ist und das Hydraulikstellglied (18) mindestens teilweise innerhalb des Umfangs der Riemenscheibe (31) untergebracht ist, wobei innerhalb der Riemenscheibe (31) ein Raum verfügbar ist, in dem das Hydraulikstellglied (18) teilweise untergebracht ist.
  2. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 1, wobei das Getriebe (14-16) so gestaltet ist, dass unter Betriebsbedingungen das Kurbelteil (8) in gleicher Richtung wie die Kurbelwelle (3) vom Kurbelgehäuse (2) aus gesehen dreht.
  3. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 2, wobei das Getriebe aufweist: ein außenverzahntes Kurbelteilrad (14), das am Kurbelteil (8) befestigt ist, ein außenverzahntes Zwischenrad (15), das an der Kurbelwelle drehbar montiert ist, und ein außenverzahntes Steuerwellenrad (16), das an der Steuerwelle (17) befestigt ist, wobei das Zwischenrad (15) sowohl in das Kurbelteilrad (14) als auch in das Steuerwellenrad (16) eingreift.
  4. Verbrennungsmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hydraulikstellglied (18) ein Entlastungsventil (29) zum Druckabbau in der Arbeitskammer (21) aufweist.
  5. Verbrennungsmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Arbeitskammer eine erste Arbeitskammer (21) ist, die mit einer Hochdruckseite der Pumpe (23) über die Ölzufuhrleitung (25) kommuniziert, und das Hydraulikstellglied (18) eine zweite Arbeitskammer (22) hat, wobei gegenüberliegende Seiten des Hydraulikkolbens (20) die erste bzw. zweite Arbeitskammer (21, 22) kontaktieren, wobei die zweite Arbeits- (2) Kammer mit einer Niederdruckseite der Pumpe (23) über eine Ölabgabeleitung (26) kommuniziert.
  6. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 4 und 5, wobei das Entlastungsventil (29) zwischen der ersten und zweiten Ölkammer (21, 22) liegt.
  7. Verbrennungsmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche und Anspruch 4, wobei das Entlastungsventil (29) ein elektronisch gesteuertes Ventil aufweist.
  8. Verbrennungsmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Hydraulikkolben (20) am Steuerteil (17) direkt befestigt ist.
  9. Verbrennungsmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hydraulikstellglied (18) mit einem Drucksensor (30) zum Messen eines Ist-Drucks in der Arbeitskammer (21) versehen ist.
  10. Verbrennungsmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Steuerteil (17) mit einem Drehpositionssensor, z. B. einem Potentiometer (34), versehen ist, der mit einer Steuerung zum Einstellen der Drehposition des Steuerteils (17) verbunden ist.
  11. Verfahren zum Betreiben des Verbrennungsmotors (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Steuerteil (17) in einer Richtung bezogen auf das Kurbelgehäuse (2) über einen bestimmten Winkel mit Hilfe von Erhöhung des Drucks in der Arbeitskammer (21) gedreht wird und wobei das Steuerteil (17) über einen bestimmten Winkel in Gegenrichtung mit Hilfe von Verringerung des Drucks in der Arbeitskammer (21) gedreht wird, damit die Verbrennungskräfte auf das Steuerteil (17) das Steuerteil (17) in der Gegenrichtung drehen können.
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