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Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisende Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Kolben sind hinlänglich bekannt. Die
DE 27 19 043 offenbart einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine mit veränderbarem Kompressionsverhältnis mit einem Innenteil und mit einem daran teleskopisch gehaltenen Außenteil, die während der Arbeitsbewegung des Kolbens relativ zueinander bewegbar sind. Zudem ist eine erste und zweite Steuerkammer vorgesehen, deren Volumen abhängig von der Relativbewegung und von einer in ihnen vorhandenen inkompressiblen Flüssigkeitsmenge veränderbar ist.
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Die
US 2742027 zeigt einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem oberen Teil und Teilen, die fähig sind, eine begrenzte Relativbewegung durchzuführen und eine erste Kammer sowie eine zweite Kammer bilden, wobei die Volumina der ersten und der zweiten Kammer veränderbar sind.
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Aus der
DE 33 32 358 A1 ist ein Kolben für Verbrennungsmotoren bekannt, wobei ein Kolbenkopf vorgesehen ist, der zumindest teilweise durch ein bezüglich zum Rest des Kolbens bewegliches Teil gebildet ist, und wobei das Teil bei jedem Verdichtungshub, wenn der Druck in dem zugehörigen Zylinder einen vorbestimmten Wert erreicht, von einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, in der das Volumen des Verbrennungsraumes vergrößert ist. Das zweite Teil behält dabei die zweite Position bei, bis ein vorbestimmter Druck bei jedem Ausdehnungshub erreicht ist und das Teil in seine erste Position zurückkehrt.
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Die
DE 36 37 196 A1 beschreibt einen ölgekühlten Kolben mit einer Brennmulde für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei der Boden der Brennraummulde von einem wärmedämmenden Verstellkörper gebildet wird, der gegenüber dem Kolbenkörper axial verstellbar ist, und zwischen Verstellkörper und Kolbenkörper zwei ölgefüllte Kammern mit veränderlichen Volumen angeordnet sind, die aus dem Kolbenkühlsystem mit Öl versorgt werden. Der Kolben ist dabei dreiteilig aus ölgekühltem Ringträger, Verstellkörper und Kolbenunterteil zusammengebaut.
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Die
DE 48 47 133 offenbart einen Kolben, der eine Veränderung des Kompressionsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine ermöglicht, wobei der Kolben aus zwei Hauptteilen besteht, die relativ zueinander beweglich sind.
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Die durch die genannten Druckschriften gezeigten Kolben weisen allesamt den Nachteil auf, dass sich ein durch sie änderbares Kompressionsvolumen lediglich in Abhängigkeit eines Brennraumdrucks einstellt. Ein davon unabhängiger Zustand zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses ist nicht möglich, wodurch sich die Vorteile eines variablen Kompressionsverhältnisses nicht auf alle Betriebsbereiche der Verbrennungskraftmaschine anwenden lassen.
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Die
DE 34 16 346 C2 offenbart einen Kolben mit veränderlicher Kompressionshöhe für Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem an dem Kolbenbolzen angelenkten Schaft, einem Innenteil, einem daran verschiebbar gehaltenen den Kolbenboden umfassenden Außenteil sowie einer ersten und einer zweiten miteinander verbundenen Kammer, deren Volumina sich bei einer Relativbewegung zwischen Innen- und Außenteil reziprok verändern, indem die erste Kammer mit einem inkompressiblen, von Außen über die erste Kammer zu- und abführbaren Öl beaufschlagt sind, wobei der ersten Kammer das Öl über ein Steuerventil zugeführt wird. In Strömungsrichtung des Öls sind nacheinander ein Druckregelventil und ein Rückschlagventil angeordnet, wobei das Druckregelventil den Druck nach dem Druckregelventil konstant hält. Zudem kann vorgesehen sein, dass das Druckregelventil in den Kolbenbolzen integriert ist, wobei es einen in den Kolbenbolzen axial verschiebbar gelagerten und federvorgespannten Schieber umfasst. Der Aufbau dieses Druckregelventils in dem Kolbenbolzen stellt eine Schalt-Mimik dar, welche sehr aufwändig und sehr schwer zugänglich ist, was einen komplexen Aufbau und damit eine komplexe Fertigung des Kolbens bedeutet. Daraus resultieren hohe Kosten für den Kolben.
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Aus der
DE 40 38 549 C1 ist eine Vorrichtung zur Regelung des Öldrucks in einer Steuerkammer eins Hubkolbens mit veränderbarer Kompressionshöhe von Brennkraftmaschinen bekannt, wobei die Steuerkammer zwischen einem mit einer Pleuelstange verbundenen Innenkolben und einem an diesem verschiebbar gehaltenen Außenkolben gebildet ist und über einen Kanal an eine Motorölpumpe im Schmierölkreis der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, und wobei zur Einstellung des Öldrucks in der Steuerkammer ein Druckregelventil vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von Betriebsparametern steuerbar ist. Die Motorölpumpe bildet dabei mit dem Druckregelventil ein regelbares Pumpenaggregat, von dem aus der Öldruck im Steuerraum einstellbar ist.
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Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass sie einen großen Bauraum beansprucht. Außerdem geschieht durch sie ein massiver Eingriff in die Ölversorgung von Hauptlagern und Pleuellagern der Brennkraftmaschine.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolben der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher geringe Kosten und einen geringen Bauraumbedarf aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kolben für eine ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisende Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Kolben für eine ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisende Verbrennungskraftmaschine mit einem ersten Kolbenteil und mit einem zweiten Kolbenteil, welche unter Ausbildung zumindest einer ersten, mit einem Druckmedium, insbesondere einem Druckfluid, beaufschlagbaren und in ihrem Volumen veränderbaren Kammer relativ zueinander bewegbar gekoppelt sind, zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine schaltbare Ventileinrichtung innenseitig an einem Kolbenhemd des Kolbens angeordnet ist, mittels welcher ein Volumen des Druckmediums in der ersten Kammer einstellbar ist.
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Der erfindungsgemäße Kolben birgt dabei zum einen den Vorteil, dass durch die schaltbare Ventileinrichtung zumindest zwei Verdichtungsverhältnisse der Brennkraftmaschine durch zumindest zwei unterschiedliche Positionen der Kolbenteile darstellbar sind, und das unabhängig von einem herrschenden Brennraumdruck. Damit sind die Vorteile des veränderbaren Kompressionsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine in allen Betriebsphasen derselbigen nutzbar, da die Einstellung des Kompressionsverhältnisses von dem aktuellen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine entkoppelt ist.
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Durch den Einsatz zumindest einer schaltbaren Ventileinrichtung ist die Einstellung des Kompressionsverhältnisses zudem äußerst kostengünstig darstellbar, was sich positiv auf die Gesamtkosten der Verbrennungskraftmaschine auswirkt.
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Die Anordnung der Ventileinrichtung innenseitig an dem Kolbenhemd schafft darüber hinaus den Vorteil, dass der Kolben selbst sowie Einrichtungen zur Druckerzeugung und zur Versorgung des Kolbens mit dem Druckmedium einen äußerst geringen Bauraum beanspruchen. Die gegebenen Platzverhältnisse sind somit optimal genutzt, was Package-Probleme in einem besonders platzkritischen Bereich wie dem Motorraum vermeidet.
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Des Weitern ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung der schaltbaren Ventileinrichtung eine besonders gute Zugänglichkeit zu dieser, was insbesondere in einem Servicefall, also bei einem Austausch oder bei einer Reparatur der schaltbaren Ventileinrichtung, von Vorteil ist. Dies geht einher mit einer schnelleren Reparatur bzw. einem schnelleren Austausch, was die Reparaturkosten in einem geringen Rahmen hält.
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Die schaltbare Ventileinrichtung kann dabei beispielsweise in Strömungsrichtung des Druckmediums vor der Kammer angeordnet sein. Das bedeutet also, dass der Kammer das Druckmedium über die schaltbare Ventileinrichtung zuführbar ist. Allerdings kann ebenso vorgesehen sein, dass die schaltbare Ventileinrichtung nach der ersten Kammer angeordnet ist. In jedem Falle ist das Volumen des Druckmediums in der ersten Kammer mittels der Ventileinrichtung einstellbar. Weiterhin ist es möglich eine Mehrzahl von schaltbaren Ventileinrichtungen vorzusehen, die vor und/oder nach der ersten Kammer angeordnet sind.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass die schaltbare Ventileinrichtung also zwischen zumindest zwei Zuständen schaltbar ist, wobei es sich also um eine nicht-eigenmediumbetätigte Ventileinrichtung handelt. Die Ventileinrichtung ist dabei beispielsweise als mechanisch, elektrisch bzw. elektronisch oder magnetisch schaltbares Schaltelement ausgebildet und auf die erfindungsgemäße Art und Weise angeordnet. Die Anordnung erfolgt dabei beispielsweise auf Höhe eines Kolbenbolzens des erfindungsgemäßen Kolbens, was die beschriebene gute Zugänglichkeit gewährleistet und die schaltbare Ventileinrichtung vor gegebenenfalls störenden Einflüssen aus dem Brennraum schützt.
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Die Einstellung des Kompressionsverhältnisses durch ein Einstellung der Kolbenhöhe erfolgt also im motorischen Betrieb durch die schaltbare Ventileinrichtung, wodurch entweder bei einer Verringerung des Kompressionsverhältnisses das Druckmedium aus der ersten Kammer, die auch als Arbeitsvolumen oder als Steuerkammer zu bezeichnen ist, in ein Nebenvolumen geleitet bzw. gepresst wird. Bei einer entsprechenden Erhöhung des Kompressionsverhältnisses und/oder bei einem Ausschalten der Verbrennungskraftmaschine wird das Druckmedium aus dem Nebenvolumen in die erste Kammer geleitet bzw. gepresst.
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Versorgt wird der Kolben bzw. die Steuerkammer beispielsweise über eine Druckmediumsversorgung, beispielsweise in Form einer Ölversorgung der Verbrennungskraftmaschine, über einen Versorgungskanal in einem Pleuelschaft eines dem Kolben zugeordneten Pleuels.
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Im Vergleich zum Stand der Technik bedeutet dies, dass insbesondere nicht massiv in ein Ölversorgung von Hauptlagern und/oder Pleuellagern der Verbrennungskraftmaschine eingegriffen wird und somit die Schmierung der Hauptlagern und der Pleuellager in allen Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine sicher gewährleistet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung als Absteuerventil ausgebildet ist, mittels welchem ein kontinuierlicher Druckmediumsfluss in die erste Kammer sowie ein Volumen des Druckmediums in dieser einstellbar sind.
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Das bedeutet also, dass ständig Druckmedium, beispielsweise Öl, gefördert wird und überflüssiges Druckmedium zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Drucks abgesteuert und vorteilhafter Weise über einen Kühlkanal des Kolbens in ein Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine abgeführt wird. Somit ist ein ständiger Druckmediumskreislauf bzw. Schmierölkreislauf sowie eine ständige Kühlung, insbesondere des Kolbens, realisiert, was eine sichere Schmierung entsprechender Lagerstellen sowie eine optimale Wärmeabfuhr von dem Kolben sicherstellt, und zwar in allen Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Kolben zumindest eine zweite, mit dem Druckmedium beaufschlagbare und in ihrem Volumen, insbesondere in Abhängigkeit des Volumens bzw. der Volumenänderung der ersten Kammer, veränderbare Kammer, welche mit der ersten Kammer über zumindest eine einstellbare Drosseleinrichtung fluidisch gekoppelt ist. Die einstellbare Drosseleinrichtung ermöglicht also eine Einstellung eines Massendurchsatzes von Druckmedium durch ihren Strömungsquerschnitt, wobei also vorgesehen sein kann, dass die Drosseleinrichtung in ihrem Strömungsquerschnitt veränderbar ist.
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Dies erlaubt einen Austausch von Druckmedium zwischen der ersten und der zweiten Kammer, wodurch ein Pumpen von Druckmedium zwischen den Kammern realisiert ist. Dies ist insofern vorteilbehaftet, als dadurch eine Schmierung sowie eine Kühlung des Kolbens sowie ein gedämpfter Übergang von einer eingestellten Kolbenhöhe (Kompressionsverhältnis) zu einer anderen Kolbenhöhe (Kompressionsverhältnis) ermöglicht ist. Somit ist ein Kreislauf geschlossen, der eine thermische Überalterung des Druckmediums, insbesondere des Öls, vermeidet.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine weitere Kammer in einem Hohlraum des Kolbenbolzens vorgesehen, welche zumindest mit der ersten Kammer fluidisch gekoppelt ist, und in welcher ein mit einer Federkraft zumindest eines Federelements beaufschlagter, verschiebbar gehaltener Schieber angeordnet ist, mittels welches das Volumen der weiteren Kammer veränderbar ist.
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Diese weitere Kammer stellt somit ein zusätzliches Druckmediumsvolumen im Kolbenbolzen dar, der eine besonders hohe Dynamik bei einem Umschalten zwischen zwei Kolbenhöhen (Kompressionsverhältnissen) gewährleistet. Dieses Umschalten kann damit besonders schnell und innerhalb weniger Kurbelwellenumdrehungen erfolgen, wodurch also die Kolbenhöhe und damit das Kompressionsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine schnell und effizient auf Betriebspunktänderungen der Verbrennungskraftmaschine einstellbar ist. Derartige Betriebspunktänderungen können beispielsweise aus einer Änderung einer Verkehrsituation resultieren, in welcher sich ein Kraftwagen mit dem erfindungsgemäßen Kolben bzw. der Verbrennungskraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Kolben befindet.
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Sind die Kolbenteile über zumindest ein Federelement gekoppelt, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch eine automatische Feder-Rückstellung von einer in eine andere Kolbenhöhe ermöglicht ist. Die Kraft des Federelements verbringt also die Kolbenteile relativ zueinander in eine Position, in welcher ein Kräftegleichgewicht bezüglich des Federelements bzw. dessen Federkraft erreicht ist.
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Abschließend kann gesagt werden, dass durch den erfindungsgemäßen Kolben eine Verbrennungskraftmaschine mit einem veränderbaren Kompressionsverhältnis auf äußerst kostengünstige Art und Weise darstellbar ist, insbesondere wenn es sich bei der Verbrennungskraftmaschine um eine Verbrennungskraftmaschine in V-Bauweise handelt. Gerade in einem solchen Fall sind zusätzliche, aufwändige Triebwerks-Kinematiken obsolet.
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Aufgrund der Schaltbarkeit der Ventileinrichtung, wodurch also zumindest eine Zwei-Punkt-Kolbenhöhenverstellung geschaffen ist, ist ein großer Nutzen bei gleichzeitig niedrigem Applikationsaufwand ermöglicht, was die Kosten des erfindungsgemäßen Kolbens und damit der Verbrennungskraftmaschine um ein weiteres Maß reduziert.
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Gleichzeitig ist jedoch eine Einstellbarkeit des Kompressionsvolumens in einem breiten Bereich ermöglicht, wobei eine Verstellung des Kompressionsverhältnisses im Bereich von einschließlich 5 bis einschließlich 6 Einheiten darstellbar ist.
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Nichtsdestoweniger ist eine optimale Schmierung sowie eine optimale Kühlung insbesondere des Kolbenbodens erreicht, was die Belastung des Kolbens reduziert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine schematische Querschnittsansicht sowie eine schematische Längsschnittansicht eines Kolbens für eine ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisende Verbrennungskraftmaschine, wobei zwei mögliche Positionen für eine schaltbare Ventileinrichtung dargestellt sind, welche innenseitig an einem Kolbenhemd des Kolbens angeordnet ist, mittels welche ein Volumen eines Drucköls in einer ersten Kammer des Kolbens einstellbar ist;
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2 jeweils ein Schaltbild zur Einstellung zweier unterschiedlicher Kolbenhöhen des Kolbens gemäß 1, wodurch zwei unterschiedliche Kompressionsverhältnisse der Verbrennungskraftmaschine darstellbar sind:
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3 eine Längsschnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Kolbens gemäß 1 in einer ersten Schaltstellung, und
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4 eine Längsschnittansicht des Kolbens gemäß 3 in einer zweiten Schaltstellung.
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Die 1 zeigt eine Kolben 10 für eine ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisende Verbrennungskraftmaschine. Der Kolben 10 ist auch in den 3 und 4 dargestellt und soll in Zusammenschau mit diesen Figuren erläutert werden. Der Kolben 10 umfasst ein erstes Kolbenteil 12, sowie ein zweites Kolbenteil 14, die unter Ausbildung einer ersten, mit einem Druckmedium in Form eines Drucköls beaufschlagbaren und in ihrem Volumen veränderbaren Kammer 16 relativ zueinander gekoppelt sind, wobei zwischen dem Kolbenteil 12 und dem Kolbenteil 14 ein Federelement 18 vorgesehen ist, durch welches eine automatische Feder-Rückstellung ermöglicht ist.
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Zur Darstellung einer großen Kolbenhöhe smax wird das Drucköl in die erste Kammer 16 gefördert, und zwar über eine schaltbare Ventileinrichtung 20, welche innenseitig an einem Kolbenhemd 22 des Kolbens 10 angeordnet ist, und mittels welcher ein Volumen des Drucköls in der Kammer 16 einstellbar ist. In der 3 ist beispielsweise durch die dargestellte Stellung des Kolbens 10 ein Kompressionsverhältnis von ε = 14 der Verbrennungskraftmaschine darstellbar.
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Bei der schaltbaren Ventileinrichtung 20 handelt es sich dabei um ein Absteuerventil, und bei der Kammer 16 handelt es sich um eine Absteuerkammer, wobei also bei dem Kolben 10 ständig Drucköl abgesteuert und über einen Kühlkanal 24 zur Darstellung einer sehr guten Kolbenkühlung in das Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine abgeführt wird. Zur Verringerung der Kolbenhöhe und damit zur Verringerung des Kompressionsverhältnisses wird das Drucköl aus der Kammer 16 gefördert, was in der 4 dargestellt ist. Die Kolbenhöhe beträgt nun nur noch smin, wodurch beispielsweise ein Kompressionsverhältnis von ε = 8 der Verbrennungskraftmaschine darstellbar ist.
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Gespeist wird der Kolben 10 bzw. die Kammer 16 über einen Zuführkanal 26 in einem Pleuelschaft eines dem Kolben 10 zugeordneten Pleuels 28.
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Der Kolben 10 ist dabei mit den Pleuel 28 über eine Kolbenbolzen 30 verbunden. Der Kolbenbolzen 30 weist einen Hohlraum 32 auf, in dem eine einerseits durch eine Schottwandung 34 und andererseits durch einen entlang der Längserstreckungsrichtung des Kolbens 30 in dem Kolben verschiebbar gehaltenen Schieber 36 gebildete, weitere Kammer 38 vorgesehen ist, die in ihrem Volumen veränderbar ist, was im Vergleich zu der 3 mit der 4 deutlich wird. Der Schieber 36 ist dabei mit der Federkraft eines Federelements 38 beaufschlagt, die einerseits an dem Schieber 36 und andererseits an einem Sicherungsring 40 abgestützt ist.
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Durch dieses zusätzliche Druckölvolumen ist eine hohe Dynamik des Kolbens 10 bei einer Verstellung von einer Kolbenhöhe zu einer anderen Kolbenhöhe ermöglicht, da die Kammer 38 mit der Kammer 16 fluidisch gekoppelt ist. Das bedeutet also, dass bei leichten Druckschwankungen problemlos und schnell Drucköl von der Kammer 38 in die Kammer 16 bzw. umgekehrt förderbar ist, was die schnelle Einstellung zweier unterschiedlicher Kolbenhöhen begünstigt.
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Wie insbesondere anhand der 1 deutlich wird, ist die besagte schaltbare Ventileinrichtung 20 innenseitig an dem Kolbenhemd 22 des Kolbens angeordnet und das in etwa auf Höhe des Kolbenbolzens 30. Bei der besagten Verbrennungskraftmaschine mit einem variablen Kompressionsverhältnis handelt es sich beispielsweise um eine Verbrennungskraftmaschine in V-Bauweise, wobei die Position 1 der Ventileinrichtung 20 in Richtung einer Innenseite dieser V-Form orientiert ist. Dem entprechend ist die gegenüber liegende Position 2 der Ventileinrichtung 20 zu einer Außenseite der V-Form bzw. des Kurbelgehäuses der Verbrennungskraftmaschine orientiert. Diese Anordnung birgt eine äußerst kompakte Bauweise nicht nur des Kolbens 10, sondern auch notwendiger Peripherie zur Versorgung des Kolbens 10 mit dem Drucköl.
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Außerdem ermöglicht diese Anordnung eine optimale Zugänglichkeit für die schaltbare Ventileinrichtung 20. Hierbei sei angemerkt, dass auch mehrere schaltbare Ventileinrichtungen bzw. hydraulische bzw. fluidische Schaltelement in Verbindung mit dem Kolben 10 eingesetzt werden können, was insbesondere anhand der 2 deutlich wird.
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In Zusammenhang mit den 3 und 4 sei erwähnt, dass in 1 die Kolbenteile 12 und 14 des Kolbens nicht explizit dargestellt, aber in ihrer Funktion analog ausgebildet sind.
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Die 2 zeigt in einem oberen Schaltbild Schaltpositionen entsprechender hydraulischer Schaltelemente des Kolbens 10, wodurch eine minimale Kolbenhöhe und damit ein minimales Kompressionsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist. Des Weiteren zeigt die 2 in einem unteren Schaltbild entsprechende Schaltpositionen der hydraulischen Komponenten, wodurch eine maximale Kolbenhöhe und damit ein maximales Kompressionsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist.
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Neben der Kammer 16 weist der Kolben 10 eine zweite, mit Drucköl beaufschlagbare und in ihrem Volumen reziprok zum Volumen der ersten Kammer 16 veränderbare Kammer 16' auf, welche mit der ersten Kammer 16 über eine einstellbare Drosseleinrichtung 42 fluidisch gekoppelt ist. Die Kammer 16 ist mit Drucköl versorgbar, und zwar über ein Rückschlagventil 66, das die Aufgabe hat, ein unerwünschtes und undefiniertes Rückfließen von Drucköl zu vermeiden. Zudem ist die Kammer 16 über eine nicht näher dargestellte Ventileinrichtung 43 sowie über eine Drosseleinrichtung 48 mit Drucköl versorgbar. Die Drossel 58 kann auch als einstellbare Drosseleinrichtung ausgebildet sein.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, ist durch die Ventileinrichtung 44 ein Fluss von Drucköl in die Kammer 16 vermieden. Es kann lediglich ein sehr geringer Fluss von Drucköl in die Kammer 16 über die Drosseleinrichtung 48 geschehen. Andererseits ist das Drucköl aus der Kammer 16 ebenfalls über eine Drosseleinrichtung 48' sowie über eine nicht näher dargestellte Ventileinrichtung 44' und über ein Rückschlagventil 46' abführbar. Das Rückschlagventil 46' verhindert ein unerwünschtes Rückfließen von Öl in die Kammer 16.
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Den Kammern 16 und 16' sind dabei das Drucköl über hydraulische Anschlüsse 52 zuführ- bzw. abführbar. Die Kammern 16 und 16' sind auch als Arbeitsvolumina zu bezeichnen.
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Die Ventileinrichtung 44' ermöglicht einen Abfluss von einer großen Menge von Drucköl aus der Kammer 16. Ebenso ermöglicht die Drosseleinrichtung 48 diesen Abfluss. Zusammenfassend bedeutet das also, dass einerseits ein Zufluss einer großen Menge von Drucköl in die Kammer 16 verhindert und andererseits ein Abfluss einer großen Menge von Drucköl aus der Kammer 16 ermöglicht ist. Somit ist die Kammer 16 nur mit einer geringen Menge von Drucköl beaufschlagt und die Darstellung der geringen Kolbenhöhe und damit des geringen Kompressionsverhältnisses ermöglicht.
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Die Zuführung bzw. die Abführung von Drucköl über die Drosseleinrichtung 48 bzw. 48' stellen dabei ein Mindestmaß an Zirkulation des Drucköls sicher, um einer thermischen Alterung oder gar einer thermischen Zerstörung des Drucköls entgegen zu wirken sowie eine Kühlung des Kolbens sicherzustellen.
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Eine solche Zirkulation ist auch durch eine weitere schaltbare Drosseleinrichtung 42 ermöglicht, über welche die Kammer 16 mit der weiteren Kammer 16' gekoppelt ist. Die Drosseleinrichtung 42 ermöglicht ein Pumpen zwischen den Kammern 16 und 16' und damit ebenso eine Vermeidung der thermischen Alterung des Drucköls sowie eine Sicherstellung der Kühlung des Kolbens 10. Diese in der 2 gezeigte Anordnung ermöglicht eine Beibehaltung des eingestellten Kompressionsverhältnisses bei unterschiedlichsten Druckgegebenheiten in einem Brennraum 50 eines dem Kolben zugeordneten Zylinders der Verbrennungskraftmaschine und damit eine Darstellung des gewünschten Kompressionsverhältnisses in allen Betriebspunkten derselbigen.
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Analog dazu sind die entsprechenden hydraulischen Komponenten in dem unteren Schaltbild geschaltet zur Darstellung einer maximalen Kolbenhöhe und damit eines maximalen Kompressionsverhältnisses. Die Ventileinrichtung 44 ermöglicht nun einen Zufluss einer großen Menge von Drucköl in die Kammer 16 des Kolbens 10, während die Ventileinrichtung 44' einen Abfluss einer großen Menge von Drucköl aus der Kammer 16 vermeidet. Dies bedeutet also einen hohen Zufluss von Drucköl in die Kammer 16 sowie einen niedrigen Abfluss des Drucköls aus dieser. Somit ist das maximale Kompressionsverhältnis ebenso unabhängig von den Druckverhältnissen im Brennraum 50 in jedwedem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 10 einstellbar.
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Die unterschiedlichen Anordnungen des Federelements 18 in der 2 deuten dabei an, dass durch das Federelement 18 eine automatische Feder-Rückstellung in eine Soll-Ausgangsposition der Kolbenteile 12 und 14 relativ zueinander ermöglicht ist, wobei dies in Abhängigkeit der Auslegung des Federelements 18 zu realisieren ist. Dies bedeutet also, dass das Federelement 18 bezüglich seiner selbst die Kolbenteile 12 und 14 entweder in die gewünschte Ausgangsposition drücken oder eben ziehen kann. Eine solche Ausgangsposition kann beispielsweise die minimale oder aber auch die maximale Kolbenhöhe bzw. Kompressionsvolumen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kolben
- 12
- Kolbenteil
- 14
- Kolbenteil
- 16, 16'
- Kammer
- 18
- Federelement
- 20
- Ventileinrichtung
- 22
- Kolbenhemd
- 24
- Kühlkanal
- 26
- Zuführkanal
- 28
- Pleuel
- 30
- Kolbenbolzen
- 32
- Hohlkammer
- 34
- Schottwand
- 36
- Schieber
- 38
- Kammer
- 40
- Sicherungsring
- 41
- Federelement
- 42
- Drosseleinrichtung
- 44, 44'
- Ventileinrichtung
- 46, 46'
- Rückschlagventil
- 48, 48'
- Drosseleinrichtung
- 50
- Brennraum
- 52
- hydraulische Anschlüsse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2719043 [0002]
- US 2742027 [0003]
- DE 3332358 A1 [0004]
- DE 3637196 A1 [0005]
- DE 4847133 [0006]
- DE 3416346 C2 [0008]
- DE 4038549 C1 [0009]
