Printed by Jouve, 75001 PARIS (FR)

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TEPZZ 77 6 4A_T(11) EP 2 772 624 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag: 03.09.2014 Patentblatt 2014/36

(21) Anmeldenummer: 14157080.4

(22) Anmeldetag: 27.02.2014

(51) Int Cl.:F02B 41/04 (2006.01) F02B 75/04 (2006.01)

F01B 9/04 (2006.01) F02B 75/32 (2006.01)

(84) Benannte Vertragsstaaten: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TRBenannte Erstreckungsstaaten: BA ME

(30) Priorität: 27.02.2013 DE 102013003682

(71) Anmelder: Gheorghiu, Victor22145 Hamburg (DE)

(72) Erfinder: Gheorghiu, Victor-Mihai22359 Hamburg (DE)

(54) Brennkraftmaschine arbeitend nach dem realen Viertakt-Atkinson-Zyklus und Verfahren zu ihrer Laststeuerung

(57) Eine Brennkraftmaschine weist ein Zylinderoder mehrere Zylinder in Reihe-, Boxer-, V-, X- oderStern-Zylinderanordnung auf, wobei ein oder mehrerePleuel gemeinsam an einem einzelnen Hubzapfen an-gelenkt sind, wobei der Kurbeltriebteil eines Zylindersoder beispielsweise eines Zylinderpaars in V-Zylindera-nordnung aus einer Kurbelwellenkröpfung, einer Exzen-terkröpfung und einem Planetengetriebe besteht, wobeidas Planetengetriebe die Drehbewegungen der Kurbel-wellenkröpfung um die Kurbelwellenlängsachse und derExzenterkröpfung um Kurbelzapfenlängsachse synchro-nisiert und die Drehmomentübertragung zwischen bei-den Kröpfungen ermöglicht bzw. erzwingt, die eingesetz-ten Planetengetriebe zweckmäßig unvollständig ausge-bildet werden können, wobei bei den unvollständigen

Planetengetrieben entweder die Sonnenräder entfallenund nur Hohlräder verbleiben, oder die Hohlräder entfal-len und nur Sonnenräder verbleiben, und wobei gering-fügige steuerbare Verdrehungen um die Wellenlängs-achse der Hohlräder bzw. der Sonnenräder gegenüberihren Nullstellungen durch die Krafteinwirkung an denAnlenkaugen sowohl die Änderung des Verdichtungs-verhältnisses (und gleichzeitig der Volumenverhältnisse,bezogen auf Ansaugen, Expansion und Ausschieben)als auch aller vier Kolbenhübe (d.h. vollasymmetrisch)festlegen, und wobei zur zylinderspezifischen Steuerungdes Verdichtungsverhältnisses je zwei Hohlräder oder jezwei Sonnenräder ausschließlich nur einer Kurbellwel-lenkröpfung zugeordnet vorliegen müssen.

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Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Brennkraft-maschinen mit variablen asymmetrischen Kurbeltrieben,die nach dem Viertakt-Atkinson-Zyklus arbeiten, undVerfahren zu ihrer Laststeuerung.

Stand der Technik

[0002] Die Atkinson-Zyklen sind durch verkürzte effek-tive Verdichtungshübe in Bezug auf die Expansionshübecharakterisiert. Weil dadurch die verrichtete Verdich-tungsarbeit reduziert wird, erreichen Atkinson-Zyklen hö-here thermische Wirkungsgrade als klassische Seiliger-Zyklen.[0003] Brennkraftmaschinen, arbeitend nach Atkin-son-Zyklus, sind nach dem Stand der Technik durch fol-gende Konstruktionsmerkmale bekannt:

• klassische Kurbeltriebe, wobei alle Kolbenhübegleichlang sind und damit auch als symmetrischeKurbeltriebe bezeichnet werden,

• halbsymmetrische Kurbeltriebe, wobei paarweisedie Ansaug- und Verdichtungshübe bzw. Expansion-und Ausschiebehübe gleichlang sind, und

• voll-asymmetrische Kurbeltriebe, wobei alle Kolben-hübe unterschiedlich lang sind.

[0004] Beispielsweise sind Brennkraftmaschinen ar-beitend nach Viertakt-Atkinson-Zyklen mit symmetri-schen Kurbeltrieben bekannt, bei denen die Einlassven-tile viel später als üblich während der Verdichtung ge-schlossen werden, so dass ein beachtlicher Anteil derim Zylinder angesaugten frischen Ladung zurück in dieAnsaugkanäle ausgestoßen wird. Dadurch wird der ef-fektive (aber nicht der geometrische) Verdichtungshubals Folge der geminderten Zylinderfüllung im Vergleichzum Expansionshub reduziert und somit ein so genann-ter quasi-Atkinson-Zyklus verwirklicht. Weil der Verdich-tungsenddruck durch Minderung der Zylinderfüllung ab-nimmt, wird das geometrische Verdichtungsverhältnisals Gegenmaßnahme üblicherweise entsprechend an-gehoben (EP 1754872 B1). Bei den bekannten freisau-genden und aufgeladenen Motoren ist diese Implemen-tierung des Atkinson-Zyklus wegen der verlustbehafte-ten Arbeit beim Ansaugen und Ausschieben eines Anteilsder frischen Ladung (d.h. wegen der gedrosselten Hin-und Rück-Strömung durch die Öffnungen der Einlass-ventile) nicht optimal, weil dadurch die erwünschte hoheSteigerung des thermischen Wirkungsgrades weitge-hend nicht erfüllt wird.[0005] Im Gegenteil dazu können asymmetrische Kur-beltriebe in Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, diegeometrisch kürzere Hübe für Ansaugen und Verdich-tung und längere Hübe für Expansion und Ausschiebenaufweisen (US 1278563A, US 1326129A). Damit ist die

Notwendigkeit der gedrosselten Hin- und Rück-Strö-mung durch die Einlassventile eliminiert, weil nur die tat-sächlich im Zylinder benötigte Ladungsmasse durch denverkürzten Ansaughub gesaugt wird. Diese Kurbeltriebeerlauben somit eine echte Implementierung der Atkin-son-Zyklen, die dann höhere Wirkungsgrade als die derklassischen Zyklen von Otto- und Diesel-Motoren auf-weisen. Falls der asymmetrische Kurbeltrieb auch dieAnpassung des Verdichtungsverhältnisses und der Hub-längen während des Motorbetriebs erlaubt (US4044629A, US 5927236A), kann der effektive Wirkungs-grad solcher Brennkraftmaschinen zusätzlich gesteigertwerden.[0006] Asymmetrische Kurbeltriebe können nach demStand der Technik in unterschiedlichen Bauarten/Aus-führungen realisiert werden. Von diesen wird hier nur dieBauart der Umlauf-Zahnräder-Kurbelgetrieben, auch alsZahnrad-Planeten-Kurbelgetriebe (ZPK) benannt, be-rücksichtigt. Bei diesen ZKP dient der Kurbelzapfen alsSteg und führt damit das auf ihn radialgelagerte Plane-tenrad mit, während entweder das Hohlrad oder das Son-nenrad festgehalten wird. Das Planetenrad ist mit einemexzentrisch angeordneten Zapfen (weiterhin als Exzen-terzapfen benannt) fest verbunden, auf dem das großePleuelauge radialgelagert ist. Der hohle Exzenterzapfenist seinerseits auf dem Kurbelzapfen radialgelagert unddamit muss sein Außendurchmesser größer sein als dieSumme von Kurbelzapfenaußendurchmesser und Ex-zentrizität (Abstand zwischen Drehachsen des Exzen-terzapfens und des Kurbelzapfens).[0007] Während zwei Kurbelumdrehungen beschreibtder Exzenterzapfen - und somit das mitgeführte großePleuelauge - eine von Hypozykloide, Deltoid, Kardioideoder Trifolium abgewandelte Kurve. Die Übersetzung imZPK wird so ausgelegt, dass die Winkelgeschwindigkeitdes Planetenrads (und somit des Exzenterzapfens) dieHälfte der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle aus-macht und damit während zwei Kurbelumdrehungen dievier charakteristischen - jedoch in diesem Fall ungleich-langen - Kolbenhübe von Viertaktmotoren entstehen.[0008] Eine geringfügige Verdrehung entweder desHohlrads (US 4044629A) oder des Sonnenrads (US5927236A) ermöglicht zusätzlich die Verstellung desVerdichtungsverhältnisses und (eher unbedeutend) derHublängen.[0009] Die Exzentrizität kann in den LösungsansetzenUS 1326129A, US 4044629A und US 5927236A nichtsinnvoll lang ausgelegt werden, um vorteilhafte großeHubunterschiede zu erreichen, weil das große Pleuelau-ge in diesen Lösungsansetzen gleichzeitig Kurbel- undExzenterzapfen umrundet. Demzufolge muss der Innen-durchmesser des großen Pleuelauges viel zu groß unddamit hinderlich für den ganzen Kurbeltrieb und seinenMassenausgleich ausgelegt werden. Dabei ist der maxi-male Hubunterschied zwischen Verdichtung und Expan-sion, der neben dem Kurbelradius maßgebend von derGröße der Exzentrizität bestimmt ist, viel zu gering, umdamit ausgeprägte asymmetrische Atkinson-Zyklen er-

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reichen zu können. In der zweiten Ausführung in US4044629A mit Sonnenrad und Planeten-Stirnrad mussdie Kurbelwelle nach jeder Kröpfung unterbrochen undüber eine Zusatzwelle und zusätzliche Zahnräder über-brückt werden. Damit unterscheiden sich die Ausführun-gen in US 1326129A, US 4044629A und US 5927236Amaßgeblich von den Ausführungsvarianten dieser Erfin-dung.[0010] In US 5465648A wird ein Kurbeltrieb mit einergebauten Kurbelwelle vorgeschlagen, die mit je zwei Pla-netenrädern und Hohlrädern auf jede Kurbelwellenkröp-fung, mit einer 2:3 Übersetzung zwischen Planetenrä-dern und Hohlrädern und mit einer Exzenterkröpfungausgerüstet ist, wobei die Exzentrizitätsgröße sich belie-big auslegen lässt. Ziel ist hier aber nicht ein Kurbeltriebmit asymmetrischen Hüben zu realisieren, um reale At-kinson-Zyklen zu implementieren, sondern nur den Kol-ben in seiner UT-Lage nahezu unbeweglich zu halten,um mehr Zeit für das Ansaugen zu schaffen. Um dies zuerreichen, sind sowohl die Kurbelwellenkröpfung alsauch die Exzenterkröpfung zu ihrer Synchronisation ent-lang der Zylinderachse zum Zylinderkopf gerichtet, wennder Kolben sich in seinem Zünd-OT (ZOT) befindet. Da-mit unterscheidet sich die Ausführung in US 5465648Amaßgeblich von den Ausführungsvarianten dieser Erfin-dung.[0011] In US 2002/0185101A1 wird ein Kurbeltrieb miteiner gebauten Kurbelwelle vorgeschlagen, die mit jezwei Planetenrädern und Sonnenrädern auf jede Kurbel-wellenkröpfung, mit einer 1:1 Übersetzung zwischen Pla-netenrädern und Sonnenrädern und mit einer Exzenter-kröpfung ausgerüstet ist, wobei die Exzentrizitätsgrößesich beliebig auslegen lässt. Im Gegenteil zu einem Zieldieser Erfindung (beispielsweise ausgedrückt in den An-sprüchen 8 und 9), ist das Hauptziel im US2002/0185101A1 das Drehmoment im Expansionshubzu erhöhen. Das wird durch die Auslegung des Verdre-hungswinkels der Sonnenräder in einem Bereich er-reicht, in dem der Pleuelneigungswinkel während der Ex-pansion einen größten Werte annimmt. Dafür wurde dieNullstellung des Verdrehungswinkels - d.h. der Winkelzwischen Kurbelwellenkröpfung und Exzenterkröpfungzu ihrer Synchronisation, wenn der Kolben sich in seinemZünd-OT (ZOT) befindet - auf etwa 145° festgelegt. Derausgewählte Verdrehungswinkelbereich überdeckt nuretwa ein Viertel des Verstellwinkelbereichs der Ausfüh-rungsvariante SR_PSR_extern_1U dieser Erfindung,d.h. nur den Bereich mit dem Winkel g größer als 15° (s.Fig. 24d), um dem verfolgten Hauptziel gerecht zu wer-den. Damit unterscheidet sich die Ausführung in US2002/0185101A1 maßgeblich von der Ausführungsvari-ante SR_PSR_extern_1U (s. unten) dieser Erfindung.[0012] Im Folgenden wird die Erfindung in mehrerenAusführungsbeispielen anhand der skizzierten Figurennäher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht der KurbeltriebvarianteHR_PSR_intern_2U der Erfindung für einen

Zwei-Zylinder-Kurbeltrieb (s. unten die Lis-ten der verwendeten Abkürzungen und Be-zeichnungen),

Figur 2 einen Schnitt durch die Kurbeltriebvarianteaus Fig. 1. Der Kurbeltriebteil des linken Zy-linders befindet sich in der Expansions-UT-Lage (EUT),

Figur 3 eine 3D-Ansicht der Exzenterkröpfung derKurbeltriebvariante aus Fig. 1,

Figur 4 eine 3D-Ansicht der Kurbeltriebvariante ausFig. 1,

Figur 5 eine 3D-Ansicht der KurbeltriebvarianteHR_PSR_intern_1U der Erfindung für einenZwei-Zylinder-Kurbeltrieb,

Figur 6 einen Schnitt durch die Kurbeltriebvarianteaus Fig. 5,

Figur 7 eine 3D-Ansicht der Exzenterkröpfung derKurbeltriebvariante aus Fig. 5,

Figur 8 3D-Ansichten der Exzenterkröpfungen fürdie KurbeltriebvariantenHR_PSR_intern_1U, HR_PSR_mixt_1Uund HR_PSR_extern_1U,

Figur 9 eine 3D-Ansicht und eine Explosionsansichtder Kurbeltriebvariante HR_PSR_mixt_1U,

Figur 10 Ansichten der Pleuelgeige und der Kurbel-triebvariante aus Fig. 9 in Nullstellung (links)und in einer verstellten Lage,

Figur 11 eine Ansicht der KurbeltriebvarianteSR_PSR_extern_2U der Erfindung für einenZwei-Zylinder-Kurbeltrieb,

Figur 12 einen Schnitt durch die Kurbeltriebvarianteaus Fig. 11. Der Kurbeltriebteil des linken Zy-linders befindet sich in der Expansions-UT-Lage (EUT),

Figur 13 eine 3D-Ansicht der Sonnenräder (12) undeines Teils des Kurbelgehäuses (15) ausFig. 11,

Figur 14 eine 3D-Ansicht der Exzenterkröpfung derKurbeltriebvariante aus Fig. 11,

Figur 15 eine Ansicht der KurbeltriebvarianteSR_PSR_extern_1U der Erfindung für einenZwei-Zylinder-Kurbeltrieb,

Figur 16 einen Schnitt durch die Kurbeltriebvariante

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aus Fig. 15. Der Kurbeltriebteil des rechtenZylinders befindet sich in der Expansions-UT-Lage (EUT),

Figur 17 eine 3D-Explosionsansicht der Kurbeltrieb-variante aus Fig. 15,

Figur 18 eine Ansicht der KurbeltriebvarianteSR_PHR_extern_2U der Erfindung für einenZylinder des ganzen Kurbeltriebs,

Figur 19 einen Schnitt durch die Kurbeltriebvarianteaus Fig. 18 in der Expansions-UT-Lage(EUT),

Figur 20 eine 3D-Ansicht der Exzenterkröpfung derKurbeltriebvariante aus Fig. 18,

Figur 21 schematische aber maßstäbliche Darstel-lungen der Kurbeltriebvarianten in der Zünd-OT-Lage (ZOT), um den notwendigen Bau-raum (22) beim Einhalten von identischenmaximalen Hublängen vergleichen zu kön-nen, und die Ortskurven (23) des Exzen-terzapfens (somit der Achse des großenPleuelauges),

Figur 22 Diagramme des Kolbenwegs über dem Kur-belwinkel für alle Kurbeltriebvarianten inNullstellung und für zwei symmetrisch ent-gegengesetzten Verstellwinkellagen,

Figur 23 schematische aber maßstäbliche Darstel-lungen der KurbeltriebvarianteHR_PSR_intern_2U in unterschiedlichenKurbelstellungen,

Figur 24 Diagramme der Volumenverhältnisse undder Hublängen über den Verstellwinkel füralle Kurbeltriebvarianten und

Figur 25 Diagramme der Neigungswinkel des Pleuelsüber dem Kurbelwinkel in Nullstellung undfür zwei symmetrisch entgegengesetztenVerstellwinkellagen für alle Kurbeltriebvari-anten, wobei zum Vergleich der Neigungs-winkel des Pleuels eines normalen (d.h.symmetrischen) Kurbeltriebs mit dem Kur-belradius-Pleuellängen-Verhältnis L = 1/3 imDiagramm ebenfalls eingetragen ist.

Beschreibung

[0013] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brenn-kraftmaschine, die nach dem Viertakt-Atkinson-Zyklusmit einem variablen asymmetrischen Kurbeltrieb arbei-tet, und ein Verfahren zu ihrer Laststeuerung.[0014] Die in den Patentansprüchen 1 bis 7 ausgeführ-

ten Merkmalskombinationen werden durch die nachfol-gend aufgeführten und beschrieben Ausführungsbei-spiele erläutert.[0015] Ausführungsbeispiel - KurbeltriebvarianteHR_PSR_intern_2U gemäß Anspruch 2 - ist in Fig. 1 bis4 für einen Zwei-Zylinder-Kurbeltrieb dargestellt und istcharakterisiert durch:

• die Zusammenführung von Wellenzapfen (5) undKurbelwangen (6) zu einem Bauteil (5+6) gemäßMerkmal 1.11.2,

• den Einsatz von zwei Hohlzahnrädern (HR) für jedeKurbelwellenkröpfung, um die zylinderspezifischeSteuerung des Verdichtungsverhältnisses gemäßMerkmal 1.22 zu ermöglichen,

• den Einsatz von zwei Planeten-Stirnzahnrädern(PSR) gemäß Merkmal 1.16.1, wobei

s die Planetenräder (10) mit den Exzenterwan-gen (8) die zusammengefügten Bauteile (8+10)gemäß Merkmal 1.17.2 bilden (s. Fig. 1), diedurch geeignete Aussparungen in den PSR zu-sätzlich auch die Aufgabe der Gegengewichte(14) für die Exzenterkröpfung übernehmen (s.Fig. 3 mit den getrennten Bezeichnungen (8)bzw. (10) und den aussparungsfreien Bereichen(14) der PSR), unds zwischen den Kurbelwangen (6) einer Kur-belwellenkröpfung (d.h. intern) gemäß Merkmal1.18.1 angeordnet sind (s. Fig. 2 und 4),

• die 2:3 Übersetzung zwischen Planetenräder (10)und Hohlräder (11) gemäß Merkmal 1.20.1.1, wobeizur Generierung der vier Kolbenhübe eines Viertakt-Arbeitsspiels zwei Umdrehungen der Kurbelwelle(2U) gemäß Merkmal 1.20.1 benötigt werden, und

• die Ausrichtung der Exzenterkröpfung zur Kurbel-wellenkröpfung gemäß Merkmal 1.20.1.3 (s. Fig.1und den Kurbeltrieb des rechten Zylinders in Fig. 2).

[0016] In Fig. 1 ist der vordere Teil des Kurbelgehäu-ses (15) ausgeblendet, um die Lage des dahinterliegen-den Kurbeltriebs sichtbar zu machen. Die Ausrichtungder Exzenterkröpfung zur Kurbelwellenkröpfung gemäßMerkmal 1.20.1.3 stellt sicher, dass sowohl die Kurbel-wellenkröpfung als auch die Exzenterkröpfung in Gegen-richtung zum Zylinderkopf (d.h. beide nach unten, s. Kur-beltrieb des linken Zylinders in Fig. 2) gerichtet sind,wenn der Kolben (16) dieses Zylinders sich in seine Ex-pansions-UT-Lage (EUT) befindet. Die Zusammenfüh-rung von Wellenzapfen (5) und Kurbelwangen (6) zu ei-nem Bauteil (5+6) ist optional, d.h. auch die getrennteGestaltung dieser Bauteile, wie z.B. in Fig. 11, 12 und15 bis 19 ausgeführt, ist ebenfalls möglich. Die Zusam-menführung von Planetenräder (10) und Exzenterwan-gen (8) zu einem Bauteil (8+10), das über gezielte Ma-terialaussparungen auch die Aufgabe der Gegengewich-te (14) übernimmt (s. Fig. 3), ist ebenfalls optional. Aber

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auch eine getrennte Gestaltung dieser Bauteile, wie z.B.in Fig. 7, 8, 9, 11, 12, 14 bis 17 ausgeführt, ist ebenfallsmöglich. Über einen beliebigen Verstellmechanismus,der an den Anlenkaugen (13) wirkt, können die Hohlräder(11) in einem sinnvollen Winkelbereich um die Nullstel-lungsposition verdreht werden (s. Fig. 4 und 6Dg in Fig.1), um damit das Verdichtungsverhältnis und die Hub-längen zylinderspezifisch zu verändern bzw. zu steuern.[0017] Ausführungsbeispiel - KurbeltriebvarianteHR_PSR_intern_1U gemäß Anspruch 3 - ist in Fig. 5 bis7 für einen Zwei-Zylinder-Kurbeltrieb dargestellt und istcharakterisiert durch:

• die Zusammenführung von Wellenzapfen (5) undKurbelwangen (6) zu einem Bauteil (5+6) gemäßMerkmal 1.11.2,

• den Einsatz von zwei Hohlzahnrädern (HR) für jedeKurbelwellenkröpfung, um die zylinderspezifischeSteuerung des Verdichtungsverhältnisses gemäßMerkmal 1.22 zu ermöglichen,

• den Einsatz von zwei Planeten-Stirnzahnrädern(PSR) gemäß Merkmal 1.16.1, wobei

s die Planetenräder (10) getrennt von der Ex-zenterwangen (8) zur Bildung der Exzenterkröp-fung ausgeführt sind (s. Fig. 7 und 8) unds zwischen den Kurbelwangen (6) einer Kur-belwellenkröpfung (d.h. "intern") gemäß Merk-mal 1.18.1 angeordnet sind (s. Fig. 6 und 8),

• die 1:3 Übersetzung zwischen Planetenräder (10)und Hohlräder (11) gemäß Merkmal 1.20.2.1, wobeizur Generierung der vier Kolbenhübe eines Viertakt-Arbeitsspiels eine einzelne Umdrehung der Kurbel-welle (1U) gemäß Merkmal 1.20.2 benötigt wird, und

• die Ausrichtung der Exzenterkröpfung zur Kurbel-wellenkröpfung gemäß Merkmal 1.20.2.3 (s. Kurbel-trieb des linken Zylinders in Fig. 6).

[0018] Das Kurbelgehäuse (15) in Fig. 1 und 2 gilt auchfür den Kurbeltrieb in Fig. 5 und 6 aber, um die Lage derdahinterliegenden Bauteile sichtbar zu machen, wurdees hier ausgeblendet. Die Ausrichtung der Exzenterkröp-fung zur Kurbelwellenkröpfung gemäß Merkmal 1.20.2.3stellt sicher, dass sowohl die Kurbelwellenkröpfung alsauch die Exzenterkröpfung in entgegengesetzter Rich-tung zum Zylinderkopf (d.h. beide nach unten, s. Kurbel-trieb des rechten Zylinders in Fig. 6) gerichtet sind, wennsich der Kolben dieses Zylinders in seiner Expansions-UT-Lage befindet. Über einen beliebigen Verstellmecha-nismus, der an den Anlenkaugen (13) wirkt, können dieHohlräder (11) in einem sinnvollen Winkelbereich um dieNullstellungsposition verdreht werden (s. Fig. 5, 9 und10), um damit das Verdichtungsverhältnis und die Hub-längen zylinderspezifisch zu verändern bzw. zu steuern.[0019] Weitere Kurbeltriebvarianten mit zylinderspezi-fischer Steuerung des Verdichtungsverhältnisses ge-mäß Merkmal 1.22 können mit Planetenrädern auch in

den Anordnungen "mixt", "extern" (s. Fig. 8) oder in jederanderen gemischten Kombination von allen drei aufge-baut werden, wobei die Anzahl und Lage der Wellenzap-fen (5) bzw. Kurbelwangen (6) entsprechend angepasstwerden soll.Beispielsweise für die Anordnung "intern" (s. Fig. 8/in-tern) der Planetenräder von Fig. 5 und 6 ist folgende Rei-henfolge der Bauteile zwischen den Exzenterwangen (8)der benachbarten Zylinder zu erkennen: linkes Planeten-rad (10) - mittig platzierter Wellenzapfen/Kurbelwange-Bauteil (5+6) - rechtes Planetenrad (10).[0020] Für die Anordnung "extern" der Planetenräder(s. Fig. 8/extern) sollen die Reihenfolge und die Anzahlder Bauteile zwischen den Exzenterwangen (8) der be-nachbarten Zylinder von Fig. 5 und 6 wie folgt angepasstwerden:

linkes Wellenzapfen/Kurbelwange-Bauteil (5+6) -linkes Planetenrad (10) - rechtes Planetenrad (10) -rechtes Wellenzapfen/Kurbelwange-Bauteil (5+6).

[0021] Ausführungsbeispiel - KurbeltriebvarianteHR_PSR_mixt_1U gemäß Anspruch 4 - ist in Fig. 9 und10 für einen VierZylinder-Kurbeltrieb dargestellt und un-terscheidet sich insbesondere von der Kurbeltriebvari-ante HR_PSR_intern_1U durch:

• den Einsatz von nur einem einzelnen Hohlzahnrad(HR) für jede Kurbelwellenkröpfung zuzüglich nocheines weiteren Hohlrades (11) für den gesamtenKurbeltrieb zur zylindereinheitlichen Steuerung desVerdichtungsverhältnisses gemäß Merkmal 4.2,

• den Einsatz von zwei Planeten-Stirnzahnrädern(PSR) gemäß Merkmal 1.16.1, wobei

o eines der Planetenräder (10) innerhalb unddas andere außerhalb der Kurbelwangen (6) ei-ner Kurbelwellenkröpfung gemäß Merkmal1.18.3 (d.h. "mixt", s. Fig. 8/mixt und 9),o oder die Planetenräder (10) paarweise alter-nierend nach den Merkmalen 1.18.1 (d.h. "in-tern", s. Fig. 7 und 8/intern) und 1.18.2 (d.h. "ex-tern", s. Fig. 8/extern) für benachbarte Zylinder,s oder die Planetenräder (10) auch in jeder an-deren gemischten Kombination (z.B. für eineKurbelwellenkröpfung "intern" und für die ande-ren "mixt" o.ä.) gemäß den Merkmalen 1.18.1,1.18.2 und 1.18.3, die eine Minderung der not-wendigen Anzahl der Hohlrädern (11) ermög-licht,

angeordnet sind.[0022] Beispielsweise für die Anordnung "extern" (s.Fig. 4/extern) aller Planetenräder (10) und die zylinder-einheitliche Steuerung des Verdichtungsverhältnissesgemäß Merkmal 1.19.1 soll die Reihenfolge und die An-zahl der Bauteile zwischen den Exzenterwangen (8) derbenachbarten Zylinder aus Fig. 2 wie folgt angepasst

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linkes Wellenzapfen/Kurbelwange-Bauteil (5+6) -mittig platziertes Planetenrad (10) - rechtes Wellen-zapfen/Kurbelwange-Bauteil (5+6).

[0023] Das Kurbelgehäuse (15) aus Fig. 1 und 2 giltauch für den Kurbeltrieb in Fig. 9 und 10, wobei das Kur-belgehäuse hier ausgeblendet ist und der Kurbeltrieb zu-sammengesetzt (oben) bzw. in einer Explosionsansicht(unten) dargestellt ist. In Fig. 10 ist der Kurbeltrieb inNullstellung (links) und in einer verstellten Lage (rechts)dargestellt. Zusätzlich sind in beiden Bildern der Fig. 10die Lage der Zylinder (20) für ein Expansionshub-Boh-rung-Verhältnis gleich eins, die paarweise gleichlangenKolbenhübe und die Pleuelgeige (21) (d.h. die Außen-kontur des Pleuels während eines Arbeitsspiels) in Null-stellung des Kurbeltriebs, gemäß Merkmal 1.19.2, dar-gestellt.[0024] Ausführungsbeispiel - KurbeltriebvarianteSR_PSR_extern_2U gemäß Anspruch 5 - ist in Fig. 11bis 14 für einen Zwei-Zylinder-Kurbeltrieb dargestellt undist charakterisiert durch:

• den Einsatz von zwei Sonnenrädern (SR) für jedeKurbelwellenkröpfung (s. Fig. 12), um die zylinder-spezifische Steuerung des Verdichtungsverhältnis-ses gemäß Merkmal 1.22 zu ermöglichen,

• den Einsatz von zwei Planeten-Stirnzahnrädern(PSR), gemäß Merkmal 1.16.1, wobei beide Plane-tenräder (10) außerhalb der Kurbelwangen (6) einerKurbelwellenkröpfung, gemäß Merkmal 1.18.2 (d.h.extern, s. Fig. 11, 12 und 14), angeordnet sind,

• die 2:1 Übersetzung zwischen Planetenräder (10)und Sonnenräder (12), gemäß Merkmal 1.20.1.2,wobei zur Generierung der vier Kolbenhübe einesViertakt-Arbeitsspiels zwei Umdrehungen der Kur-belwelle (2U), gemäß Merkmal 1.20.1, benötigt wer-den,

• die Ausrichtung der Exzenterkröpfung zur Kurbel-wellenkröpfung gemäß Merkmal 1.20.1.3, (s. denKurbeltrieb des rechten Zylinders in Fig. 11 und 12,wobei in Fig. 11 das vordere Planetenrad zur bes-seren Sicht der Lage der Kurbelzapfenachse (3) undder Exzenterzapfenachse (4) ausgeblendet wurde).

[0025] Die kleinen Abschnitte des Kurbelgehäuses(15), s. Fig. 11 bis 13, führen im Inneren die Lager derWellenzapfen (5) und im Äußeren die festgehaltenenSonnenräder (12). Über einen beliebigen Verstellmecha-nismus, der an den Anlenkaugen (13) wirkt, können dieSonnenräder (12) in einem sinnvollen Winkelbereich umdie Nullstellungsposition verdreht werden (s. 6Dg in Fig.13), um damit das Verdichtungsverhältnis und die Hub-längen zylinderspezifisch zu verändern bzw. zu steuern.[0026] Ausführungsbeispiel - KurbeltriebvarianteSR_PSR_extern_1U gemäß Anspruch 6 - ist in Fig. 15bis 17 für einen Zwei-Zylinder-Kurbeltrieb dargestellt und

unterscheidet sich insbesondere von der Kurbeltriebva-riante SR_PSR_extern_2U durch:

• die 1:1 Übersetzung zwischen Planetenräder (10)und Sonnenräder (12) gemäß Merkmal 1.20.2.2, wo-bei zur Generierung der vier Kolbenhübe eines Vier-takt-Arbeitsspiels nur eine einzelne Umdrehung derKurbelwelle (1U) gemäß Merkmal 1.20.2 benötigtwird,

• die Ausrichtung der Exzenterkröpfung zur Kurbel-wellenkröpfung, gemäß Merkmal 1.20.2.3, (s. denKurbeltrieb des linken Zylinders in Fig. 15 bis 17).

Die Exzenterkröpfung ist identisch mit der in Fig. 8/externaufgebauten. In Fig. 17 ist der Zwei-Zylinder-Kurbeltriebin einer Explosionsansicht dargestellt.[0027] Ausführungsbeispiel - KurbeltriebvarianteSR_PHR_extern_2U gemäß Anspruch 7 - ist in Fig. 18bis 20 zum besseren Verständnis nur für einen Zylinderdes Kurbeltriebs dargestellt und unterscheidet sich ins-besondere von der KurbeltriebvarianteSR_PSR_extern_2U durch:

• den Einsatz von Planeten-Hohlzahnrädern (PHR),gemäß Merkmal 1.16.2, wobei sich die Verzahnun-gen beider Planetenräder (10) außerhalb der Kur-belwangen (6) einer Kurbelwellenkröpfung gemäßMerkmal 1.18.2 (d.h. extern, s. Fig. 18 und 19) be-finden,

• die entsprechende Gestaltung der Kurbelwangen(6), sodass diese im Inneren der topfförmigen Pla-neten-Hohlräder (10) angeordnet sind,

• die 2:1 Übersetzung zwischen Planetenräder (10)und Sonnenräder (12) gemäß Merkmal 1.20.1.2, wo-bei zur Generierung der vier Kolbenhübe eines Vier-takt-Arbeitsspiels zwei Umdrehungen der Kurbel-welle (2U) gemäß Merkmal 1.20.1 benötigt werden,

• die Ausrichtung der Exzenterkröpfung zur Kurbel-wellenkröpfung gemäß Merkmal 1.20.1.3.

In Fig. 18 und 19 ist der Kurbeltrieb in der EUT-Lage (wieder linke Zylinder in Fig. 2 und der rechte Zylinder in Fig.4) dargestellt.

Vorteile der Erfindung

Laststeuerung der Brennkraftmaschine

[0028] Die Laststeuerung der Brennkraftmaschine ge-mäß Anspruch 8 wird beispielhaft nur für die Kurbeltrieb-variante HR_PSR_*_1U (* steht hier für "intern", "extern"und "mixt" Anordnung der Planetenräder, s. Fig. 8) nähererläutert.[0029] Der Einfluss der Verstellung der Hohlräder (11)auf den Kolbenweg und auf die veränderlichen Lage allervier Totpunkte ist in Fig. 22b dargestellt. Eine Verstellungder Hohlräder in Bereich der positiven Verstellwinkel( +Dg ) erhöht das Verdichtungsverhältnis (weil die Ent-

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fernung des Kolbens zum Zylinderkopf im ZOT abnimmt)und verschlechtert die Entleerung des Zylinders von Re-stabgasen (der Restgasanteil zunimmt, weil die Entfer-nung des Kolbens zum Zylinderkopf und damit das Vo-lumen der Restabgase im AOT zunehmen, s. Fig. 22b).[0030] In Fig. 24b sind die Volumenverhältnisse (oben)und die Kolbenhübe (unten) über dem Verstellwinkel dar-gestellt.Im Fall einer Verstellung der Hohlräder (11) in Bereichder positiven Verstellwinkel (d.h. rechts von Nullstellungg = 0, s. Fig. 24b) erkennt man, dass mit dem Entfernenvon Nullstellung gleichzeitig

a) das Verdichtungsverhältnis zunimmt (damit derWirkungsgrad des Kreisprozesses ebenfalls zu-nimmt),b) der Ansaughub sich verkürzt (damit weniger fri-sche Ladungsmasse gesaugt wird),c) das Ausschiebeverhältnis abnimmt (damit der Re-stabgasanteil im Zylinder zunimmt) undd) das Expansionsverhältnis zunimmt (damit der Zy-linderdruck beim Öffnen der Auslassventile ab-nimmt, die Turbine einer turboaufgeladenen Brenn-kraftmaschine weniger Leistung für den Antrieb desKompressors produzieren kann und dementspre-chend der Ladedruck abnimmt).

[0031] Die Folgen b), c) und d) der nach rechts Ver-stellung des Kurbeltriebs (s. Fig. 24b) führen gemeinsamzur Abnahme der frischangesaugten Ladungsasse unddamit der Last der Brennkraftmaschine. Die gleichzeitigeZunahme des Verdichtungsverhältnisses wird demzufol-ge nicht zur Überschreitung der üblichen oberen Gren-zen für Zylinderdruck und Zylindertemperatur bezogenauf dem Kreisprozess führen. Damit kann die Laststeu-erung der Brennkraftmaschine durch diese Verstellungdes Kurbeltriebs gemäß Anspruch 8, Merkmal 8.1, vonden mittleren zu den kleinen Lasten (bis Leerlauf oderStart, d.h. bis Nulllast, s. Fig. 24b) und umgekehrt weit-gehend ohne notwendige Drosselung und/oder Abma-gerung des Gemisches erfolgen.[0032] Eine Verstellung der Hohlräder in Bereich dernegativen Verstellwinkel (d.h. links von Nullstellung, s.Fig. 24b) ist dagegen für die Laststeuerung von den mitt-leren zu den höheren und Voll-Lasten und umgekehrtgemäß Anspruch 8, Merkmal 8.2, geeignet und kannweitgehend ohne Entdrosselung und/oder Anfetten desGemisches erfolgen.

Vorteile der Erfindung

[0033] Die vorliegende Erfindung bietet insbesonderefolgende Vorteile gegenüber den bisher bekannten Lö-sungsansätzen:

1) beliebiger Auswahl der Exzentrizität und somit derAsymmetrie der Kolbenhübe mit den derzeitig übli-chen Abmessungen des großen Pleuelauges,

2) modulare und kompakte Bauweise des Kurbel-triebs mit relativ einfach realisierbarem Massenaus-gleich,3) möglicher Einsatz von Wälzlagern (s. Fig. 2),4) übliche Gestaltung und Abmessungen des Kur-belgehäuses und damit des Motors,5) stark geminderter Neigungswinkel des Pleuelswährend des Expansionshubs in einigen Ausfüh-rungsvarianten (s. Varianten a) und b) in Fig. 25).Dadurch vermindert sich die Normalkraft am Kolben-bolzen und demzufolge die Reibung zwischen Ko-ben und Zylinderlauffläche.6) halbierte Drehzahl der Kurbelwelle bei gleichblei-bender Anzahl der Arbeitsspiele pro Zeit in einigenAusführungsvarianten (s. Varianten b) und d) in Fig.21 und 22),7) kontinuierliche Variation des Verdichtungsver-hältnisses in einem beliebig großen Bereich (s. Fig.22, 23 und 24) und8) einfache, zylinderspezifische oder einheitliche,Steuerung des Verdichtungsverhältnisses und derKolbenhübe, gemäß Ansprüchen 8 und 9, zur Imp-lementierung von Laststeuerungsstrategien.

[0034] Die Vorteile 1), 7) und 8) führen zur Verbesse-rung des inneren Wirkungsgrades, die Vorteile 1) bis 6)zur Verbesserung des mechanischen Wirkungsgradesund alle gemeinsam zur Verbesserung des effektivenWirkungsgrades der nach Ansprüchen 1 bis 9 gestaltetenund gesteuerten Brennkraftmaschine.

Abkürzungen:

[0035]

ZPK Zahnrad-Planeten-KurbelgetriebeHR Hohl-RadSR Sonnen-RadPSR Planeten-Stirn-RadPHR Planeten-Hohl-Radextern Planetenräder befinden sich seitlich außerhalb

beider Kurbelwangen einer Kröpfungintern Planetenräder befinden sich zwischen beider

Kurbelwangen einer Kröpfungmixt ein Planetenrad befindet sich innerhalb und

das zweite außerhalb der Kurbelwangen einerKröpfung

2U 2 Umdrehungen der Kurbelwelle für die 4 Takte1U 1 Umdrehung der Kurbelwelle für die 4 Takte

(wie beim Zweitakter)OT oberer TotpunktUT unterer TotpunktZOT Zünd-OTAOT Ansaug-OT (OT zum Beginn des Ansaughubs,

Ladungswechsel-OT)EUT Expansions-UT (UT zum Ende des Expansi-

onshubs)KUT Kompressions-UT (UT zum Beginn des Kom-

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pressionshubs)

Bezeichnungen in den Figuren:

[0036]

1. Zylinder-Achse2. Wellenzapfen-Achse3. Kurbelzapfen-Achse4. Exzenterzapfen-Achse5. Wellenzapfen6. Kurbelwange7. Halbkurbelzapfen8. Exzenterwange9. Exzenterzapfen10. Planetenrad11. Hohlrad12. Sonnenrad13. Anlenkauge14. Gegengewicht15. Kurbelgehäuse16. Kolben17. Kolbenbolzen18. Wälzlager (Nadellager)19. Pleuel20. Zylinder21. Pleuelgeige22. Mindestdurchmesser des Kurbelgehäuses23. Ortskurve des Exzenterzapfens (somit der Achse

des großen Pleuelauges)

Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine

1.1. mit einem Zylinder oder1.2. mit mehreren Zylindern in Reihe-, Boxer-,V-, X- oder Stern-Zylinderanordnungen, wobeiein oder mehrere Pleuel gemeinsam an einemeinzelnen Hubzapfen angelenkt sind,1.3. arbeitend

1.3.1. nach Viertakt-Verfahren,1.3.2. nach einem realen Atkinson-Zyklus,wobei der Verdichtungshub kürzer als derExpansionshub ist,

1.4. betrieben

1.4.1. freisaugend oder1.4.2. aufgeladen,1.4.3. mit Fremd-, Selbstzündung oder ge-mixter Zündvariante,1.4.4. mit konstantem oder mit variablemVerdichtungsverhältnis,

1.5. wobei die Kurbelwelle des Kurbeltriebs aus

mehreren Bauteilen besteht, d.h. sie ist als so-genannte gebaute Kurbelwelle ausgeführt,1.6. der Kurbeltriebteil eines Zylinders oder bei-spielsweise eines Zylinderpaars in V-Zylindera-nordnung nach Merkmal 1.2 aus einer Kurbel-wellenkröpfung, einer Exzenterkröpfung und ei-nem Planetengetriebe besteht,1.7. das Planetengetriebe die Drehbewegungender Kurbelwellenkröpfung um die Kurbelwellen-längsachse (2) und der Exzenterkröpfung umKurbelzapfenlängsachse (3) synchronisiert unddie Drehmomentübertragung zwischen beidenKröpfungen ermöglicht bzw. erzwingt,1.8. jeder Kurbelzapfen aus jeweils zwei ge-trennten Halbkurbelzapfen (7) besteht,1.9. die Halbkurbelzapfen (7) sowohl zu der Kur-belwellenkröpfung als auch zu der Exzenter-kröpfung gehören,1.10. jede Kurbelwellenkröpfung aus zwei Wel-lenzapfen (5), Kurbelwangen (6) und Halbkur-belzapfen (7) besteht,1.11. ein Wellenzapfen (5) und eine Kurbelwan-ge (6)

1.11.1. fest verbunden sind,1.11.2. oder zu einem Bauteil (5+6) zusam-mengeführt sind, um einerseits die Längedes Kurbeltriebs zu reduzieren und ander-seits den Einsatz von Wälzlagern (18) zuermöglichen,

1.12. jede Exzenterkröpfung aus einem Exzen-terzapfen (9), zwei Exzenterwangen (8) undzwei Halbkurbelzapfen (7) besteht,1.13. jeder Halbkurbelzapfen (7) entweder inden Exzenterwangen (8) oder in den Kurbel-wangen (6) radialgelagert wird, wobei seine Ra-diallagerung auch in beiden Wangen möglichaber (wegen der Drehsteifigkeitsminderung desKurbeltriebs) nicht sinnvoll ist,1.14. die Halbkurbelzapfen (7) die Stege desPlanetengetriebes bilden und damit die Plane-tenräder (10) mitführen,1.15. die eingesetzten Planetengetriebe zweck-mäßig unvollständig ausgebildet werden kön-nen, wobei

1.15.1. entweder die Sonnenräder entfallenund nur Hohlräder (HR) verbleiben,1.15.2. oder die Hohlräder entfallen und nurSonnenräder (SR) verbleiben,

1.16. die Planetenräder (10)

1.16.1. entweder als Stirnzahnräder (PSR)1.16.2. oder als Hohlzahnräder (PHR) aus-geführt werden können,

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1.17. die Planetenräder (10) und die Exzenter-wangen (8) für den Antrieb der Exzenterkröp-fung

1.17.1. fest verbunden sind,1.17.2. oder zu einem Bauteil (8+10) zu-sammengeführt werden können,

1.18. die zwei Planetenräder (10) einer Exzen-terkröpfung in Bezug auf die Lage der Kurbel-wangen (6) einer Kurbelwellenkröpfung

1.18.1. beide innerhalb (intern),1.18.2. beide außerhalb (extern) oder1.18.3. ein Planetenrad innerhalb und dasandere außerhalb (mixt), angeordnet wer-den können,

1.19. die Hohlräder (11) nach Merkmal 1.15.1bzw. die Sonnenräder (12) nach Merkmal 1.15.2der Planetengetriebe

1.19.1. im Kurbelgehäuse (15) radialgela-gert sind,1.19.2. jedoch über die Anlenkaugen (13)in einer Nullstellung festgehalten werden,in der paarweise einerseits Ansaug- undVerdichtungsHübe und anderseits Expan-sions- und AusschiebeHübe gleich lang(d.h. halbsymmetrisch) sind,

1.20. die Übersetzung und die Synchronisationzwischen den Zahnrädern des Planetengetrie-bes zur Entstehung der notwendigen vier Kol-benhübe des Vier-Takt-Verfahrens derart aus-gewählt sind, um

1.20.1. entweder nach zwei Kurbelwelle-numdrehungen (2U) nur eine Umdrehungder Planetenräder (10) zu erzwingen, damit1.20.1.1. die Übersetzung zwischen Plane-tenrädern (10) und Hohlrädern (11) nachMerkmal 1.15.1 entsprechend 2:3 beträgt,1.20.1.2. die Übersetzung zwischen Plane-tenrädern (10) und Sonnenrädern (12) nachMerkmal 1.15.2 entsprechend 2:1 beträgt,1.20.1.3. wobei die Exzenterkröpfung zurSynchronisation senkrecht zur Kurbelwel-lenkröpfung gerichtet werden muss, wenndie Kurbelwellenkröpfung gegen OT gerich-tet ist und die Anlenkaugen (13) sich in derNullstellung gemäß Merkmal 1.19.2 befin-den,1.20.2. oder nach einer einzelnen Kurbel-wellenumdrehung (1U) zwei Umdrehungender Planetenräder (10) zu erzwingen, damit1.20.2.1. die Übersetzung zwischen Plane-tenrädern (10) und Hohlrädern (11) nach

Merkmal 1.15.1 dementsprechend 1:3 be-trägt,1.20.2.2. die Übersetzung zwischen Plane-tenrädern (10) und Sonnenrädern (12) nachMerkmal 1.15.2 dementsprechend 1:1 be-trägt,1.20.2.3. wobei die Exzenterkröpfung zurSynchronisation entgegen der Kurbelwel-lenkröpfung gerichtet werden muss, wenndie Kurbelwellenkröpfung gegen OT gerich-tet ist und die Anlenkaugen (13) sich in derNullstellung gemäß Merkmal 1.19.2 befin-den,

dadurch gekennzeichnet, dass

1.21. geringfügige steuerbare Verdrehungenum die Wellenlängsachse (2) der Hohlräder (11)nach Merkmal 1.15.1 bzw. der Sonnenräder(12) nach Merkmal 1.15.2 gegenüber ihren Null-stellungen durch eine Krafteinwirkung an denAnlenkaugen (13) sowohl die Änderung desVerdichtungsverhältnisses (und gleichzeitig derVolumenverhältnisse, bezogen auf Ansaugen,Expansion und Ausschieben) als auch aller vierKolbenhübe (d.h. vollasymmetrisch) festlegen,1.22 wobei je zwei Hohlräder (11) nach Merkmal1.15.1 oder je zwei Sonnenräder (12) nachMerkmal 1.15.2 gehörend ausschließlich nur ei-ner Kurbellwellenkröpfung zurzylinderspezifischen Steuerung des Verdich-tungsverhältnisses vorliegen müssen.

2. Kurbeltriebvariante HR_PSR_intern_2U einerBrennkraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch ge-kennzeichnet, dass sie sich durch die folgendenMerkmale des Anspruchs 1 charakterisiert:

1.5 bis 1.15, 1.15.1, 1.16, 1.16.1, 1.17, 1.17.1,1.17.2, 1.18, 1.18.1, 1.19, 1.19.1, 1.19.2, 1.20,1.20.1, 1.20.1.1, 1.20.1.3, 1.21 und 1.22.

3. Kurbeltriebvariante HR_PSR_intern_1U einerBrennkraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch ge-kennzeichnet, dass sie sich durch die folgendenMerkmale des Anspruchs 1 charakterisiert:

1.5 bis 1.15, 1.15.1, 1.16, 1.16.1, 1.17, 1.17.1,1.17.2, 1.18, 1.18.1, 1.19, 1.19.1, 1.19.2, 1.20,1.20.2, 1.20.2.1, 1.20.2.3, 1.21 und 1.22.

4. Kurbeltriebvarianten HR_PSR_extern_1U bzw.HR_PSR_mixt_1U einer Brennkraftmaschine nachAnspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass

4.1 sie sich durch die folgenden Merkmale desAnspruchs 1 charakterisiert:

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4.2 wobei die Anzahl der Hohlräder (11) bei aus-schließlich einheitlicher Steuerung des Verdich-tungsverhältnisses für alle Zylinder bis auf dieAnzahl der Kurbelwellenkröpfungen plus Einsreduziert werden kann.

5. Kurbeltriebvariante SR_PSR_extern_2U einerBrennkraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch ge-kennzeichnet, dass sie sich durch die folgendenMerkmale des Anspruchs 1 charakterisiert:

1.5 bis 1.15, 1.15.2, 1.16, 1.16.1, 1.17, 1.17.1,1.17.2, 1.18, 1.18.2, 1.19, 1.19.1, 1.19.2, 1.20,1.20.1 und 1.20.1.2, 1.20.1.3, 1.21 und 1.22.

6. Kurbeltriebvariante SR_PSR_extern_1U einerBrennkraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch ge-kennzeichnet, dass sie sich durch die folgendenMerkmale des Anspruchs 1 charakterisiert:

1.5 bis 1.15, 1.15.2, 1.16, 1.16.1, 1.17, 1.17.1,1.17.2, 1.18, 1.18.2, 1.19, 1.19.1, 1.19.2, 1.20,1.20.2, 1.20.2.2, 1.20.2.3, 1.21 und 1.22.

7. Kurbeltriebvariante SR_PHR_extern_2U einerBrennkraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch ge-kennzeichnet, dass sie sich durch die folgendenMerkmale des Anspruchs 1 charakterisiert:

1.5 bis 1.15, 1.15.2, 1.16, 1.16.2, 1.17, 1.17.1,1.17.2, 1.18, 1.18.2, 1.19, 1.19.1, 1.19.2, 1.20,1.20.1, 1.20.1.2, 1.20.1.3, 1.21 und 1.22.

8. Laststeuerung einer Brennkraftmaschine nach An-spruch 1 mit Kurbeltriebvarianten nach Ansprüchen2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass

8.1 kleine und mittlere Lasten,

8.1.1 weitgehend ohne Drosselungund/oder Abmagerung des Gemisches,8.1.2 durch Verstellung des Kurbeltriebsnach Merkmal 1.21 in einer geeignetenRichtung,8.1.3 wobei gleichzeitig8.1.3.1 das Verdichtungsverhältnis und dasExpansionsverhältnis sich erhöhen, sodassder thermische Wirkungsgrad des Kreispro-zesses zunimmt,

8.1.3.2 der Ansaughub sich verkürzt,sodass weniger frische Ladung in dieZylinder gesaugt wird, und

8.1.3.3 sich der Ausschiebehub ver-kürzt und das Ausschiebeverhältnissich verkleinert, sodass der Restgas-anteil in den Zylindern ansteigt und da-mit noch weniger frische Ladung in dieZylinder gesaugt wird, und

8.2 höhere und Voll-Lasten,

8.2.1 weitgehend ohne notwendige Ent-drosselung und/oder Anfetten des Gemi-sches,8.2.2 durch Verstellung des Kurbeltriebsnach Merkmal 1.21 in entgegengesetzterRichtung zu den von Merkmal 8.1.28.2.3 wobei gleichzeitig

8.2.3.1 das Verdichtungsverhältnis unddas Expansionsverhältnis sich verrin-gern, sodass die oberen Grenzen fürZylinderdruck und Zylindertemperaturbezogen auf dem Kreisprozess einge-halten werden können,8.2.3.2 sich der Ansaughub verlängert,sodass mehr frische Ladung in die Zy-linder gesaugt werden kann, und8.2.3.3 sich der Ausschiebehub verlän-gert und das Ausschiebeverhältnis sicherhöht, sodass der Restgasanteil inden Zylindern abnimmt und damit nochmehr frische Ladung in die Zylinder ge-saugt werden kann,

erreicht werden können.

9. Zylinderabschaltung einer Brennkraftmaschinenach Anspruch 1 mit Kurbeltriebvarianten nach An-sprüchen 2 bis 7 und mit Laststeuerung nach An-spruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass

9.1 der Kurbeltriebteil der abgeschalteten Zylin-der

9.1.1 die zylinderspezifische Steuerung desVerdichtungsverhältnisses nach Merkmal1.22 erlaubt und9.1.2 nach Merkmal 8.2.2 derart verstelltwird,9.1.3 um das Verdichtungsverhältnis sehrstark zu reduzieren,9.1.4 mit dem Ziel die Schlepp- und Rei-bungsarbeiten dieser Zylinder stark zu re-duzieren,

9.2 wobei in den abgeschalteten Zylindern

9.2.1 zur Minderung des Kraftstoffver-brauchs die Kraftstoffzufuhr unterbrochen

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wird,9.2.2 und die angesaugte frische Ladungs-masse wunschgemäß,

9.2.2.1 im Vergleich zu den nicht abge-schalteten Zylindern,9.2.2.2 trotzt verlängertem Ansaughubnach Merkmal 8.2.3.2,9.2.2.3 durch zylinderspezifische opti-mal gesteuerte Drosselung9.2.2.3.1 entweder in den Ansaugka-nälen anhand von speziell dafür einge-setzten Drosselklappen9.2.2.3.2 oder in den Ansaugkanälenanhand von schon vorhandenen Drall-bzw. Tumble-Klappen9.2.2.3.3 oder zusätzlich an den An-saugventilen anhand einer variablenVentilsteuerung

9.2.3 reduziert wird,9.2.4 mit dem Ziel die Schlepp- und Rei-bungsarbeiten der abgeschalteten Zylinderzu minimieren.

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IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommenund ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; dasEPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente

• EP 1754872 B1 [0004]• US 1278563 A [0005]• US 1326129 A [0005] [0009]• US 4044629 A [0005] [0008] [0009]

• US 5927236 A [0005] [0008] [0009]• US 5465648 A [0010]• US 20020185101 A1 [0011]