einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines

Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, der im Oberbegriff der Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Die DE 10 2005 020 270 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit in einem Gehäuse angeordneten Zylindern, mit einer Kurbelwelle und Kolben, die sich in den Zylindern bewegen. Die Brennkraftmaschine umfasst eine Vorrichtung zur Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses eines Brennraums der Brennkraftmaschine, wobei die

Vorrichtung für wenigstens einen Zylinder einen Verstellhebel aufweist, der direkt oder über Zwischenhebel die Länge der Pleuelstange, den Hub der Kurbelwelle und/oder eine Oberkante der Zylinder in ihre Lage zur Mitte der Kurbelwelle verändert. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Exzenter, der im Gehäuse gelagert ist und Lage und/oder Richtung des Verstellhebels durch Drehen verändert. Die Vorrichtung umfasst ferner eine

Antriebsvorrichtung für eine Verstellwelle, auf der der wenigstens einem Zylinder zugeordnete Exzenter angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung über eine Kupplung mit der Kurbelwelle und über eine Bremseinrichtung mit dem

Gehäuse in Wirkverbindung bringbar ist.

Die WO 2010/006871 A1 offenbart eine Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors, dessen Kompressionsverhältnisse über einen an einer Verstellwelle der

Versteilvorrichtung angeordneten Exzenter verstellbar sind. Die Versteilvorrichtung ist von einem Verbrennungsmotor über ein Antriebselement einer Antriebswelle der

Versteilvorrichtung antreibbar. Trieblich zwischen dem Antriebselement und dem

Exzenter sind ein Getriebe, eine schaltbare Kupplung und eine schaltbare Bremse angeordnet, wobei durch die Kupplung eine Verbindung zwischen dem Antriebselement und der Antriebswelle herstellbar ist. Die Antriebswelle ist durch die schaltbare Bremse festhaltbar. Dabei ist es vorgesehen, dass die Versteilvorrichtung eine kombinierte Kupplungs- und Bremseinheit aufweist, in welcher eine Kupplung mit einem ersten Teil und einem zweiten schaltbaren Teil und eine Bremse mit einem ersten Teil und einem zweiten schaltbaren Teil angeordnet ist und der zweite Teil der Kupplung und der Bremse aus einer für die Kupplung und die Bremse gemeinsamen Ankerscheibe besteht, welche drehfest auf der Antriebswelle angeordnet ist.

Die DE 10 2008 050 827 A1 offenbart eine Versteilvorrichtung für eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, welche in Einstelllagern gelagert ist, die über eine Verstellwelle verstellbar sind, um die Position der Kurbelwelle zwischen einer Minimalverdichtungslage und einer Maximalverdichtungslage zu ändern. Die Versteileinrichtung umfasst einen Verstellwellenantrieb und einen form- und kraftschlüssigen wirkenden

Verriegelungsmechanismus, welcher eine Verriegelungs- und eine Freilaufposition einnehmen kann und in der Verriegelungsposition eine selbsttätige Verstellung der Kurbelwelle in Richtung der Minimalverdichtungslage und/oder Maximalverdichtungslage verändert. Dabei ist ein Freischaltaktuator vorgesehen, der in einem Fail-Safe Zustand den Verriegelungsmechanismus in die Freilaufposition verstellt, um die Kurbelwelle die selbsttätige Einnahme der Minimalverdichtungseinlage zu ermöglichen, ohne dafür den Verstellwellenantrieb zu aktivieren.

Der Freischaltaktuator ist beispielsweise ein Elektromagnet, welcher zum Verstellen und zum Halten des Verriegelungsmechanismus in der Freilaufposition mit elektrischem Strom bestromt werden kann. Ebenso ist eine Umkehrung dieser Schaltfunktion des Elektromagneten vorgesehen, wobei der Elektromagnet mit elektrischem Strom bestromt wird, um den Verriegelungsmechanismus in die Verriegelungsposition zu verstellen und diese zu halten. Diese Stelleinrichtungen weisen weiteres Potential auf, ihren Betrieb zu verbessern.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, bereitzustellen, welche einen verbesserten Betrieb aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer

Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Eine solche Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines

Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, umfasst wenigstens einen Motor, mittels welchem das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Dazu kann der Motor Drehmomente und/oder Kräfte aufbringen bzw. aufwenden, durch welche das

Verdichtungsverhältnis eingestellt bzw. verstellt werden kann.

Die Stelleinrichtung umfasst ferner wenigstens ein Getriebe mit zumindest einem

Zahnradpaar, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist. Ferner umfasst die Stelleinrichtung wenigstens eine Bremseinrichtung, mittels welcher das eingestellte Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen zu halten ist. Die Bremseinrichtung ermöglicht es somit insbesondere, das eingestellte Verdichtungsverhältnis gegen Kräfte und/oder Drehmomente zumindest im Wesentlichen auf einem konstanten Wert zu halten. Diese Kräfte und/oder Drehmomente resultieren beispielsweise aus

Verbrennungen, die während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine in einem Brennraum, insbesondere einem Zylinder, der Verbrennungskraftmaschine mit dem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis ablaufen. Dabei ist das

Verdichtungsverhältnis gegen eine unerwünschte Verstellung in Folge dieser Kräfte und/oder dieser Drehmomente mittels der Bremseinrichtung gesichert.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung in einem Kraft- und/oder Drehmomentenfluss von dem Motor zu dem Getriebe stromauf sowohl des Getriebes als auch des Motors angeordnet ist.

Bezogen auf einen Kraft- und/oder Drehmomentenfluss der Kräfte und/oder

Drehmomente, welche von dem Brennraum aus auf die Stelleinrichtung wirken, ist die Stelleinrichtung somit stromab des Motors sowie des Getriebes angeordnet. Diese erfindungsgemäße Anordnung der Bremseinrichtung birgt den Vorteil, dass stoßartige und/oder hochfrequente Anregungen in Folge der Drehmomente und/oder Kräfte aus dem Brennraum durch das Massenträgheitselement (J) des Motors sowie des Getriebes, insbesondere in Abhängigkeit von dessen Übersetzung (i), besonders effizient und vorteilhaft abgemildert und gedämpft werden können. Dies hält die auf die

Bremseinrichtung und damit auf die gesamte Stelleinrichtung wirkenden Belastungen gering, so dass die Bremseinrichtung der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung das präzise und konstante Halten des eingestellten Verdichtungsverhältnisses auch über eine hohe Lebensdauer hinweg gewährleisten kann.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Bremseinrichtung hinsichtlich ihrer Leistungsaufnahme und/oder ihrer Dimensionen besonders klein ausgebildet werden kann. Dies hält den Bauraumbedarf der Bremseinrichtung und damit der gesamten Stelleinrichtung gering. Dies ist insbesondere der Fall, da die Stelleinrichtung geringe Haltekräfte und/oder Haltemomente aufbringen muss, insbesondere im Vergleich zu einer Anordnung der Bremseinrichtung stromauf des Getriebes und des Motors in dem Kraft- und/oder

Drehmomentenfluss von dem Motor zu dem Getriebe.

Durch den geringen Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung können Package-Probleme gelöst und/oder vermieden werden, was insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit der Verbrennungskraftmaschine und der Stelleinrichtung von Vorteil ist. Darüber hinaus ist zum Betreiben der Bremseinrichtung ein nur geringer Energieaufwand vonnöten, was den Energiebedarf der gesamten Stelleinrichtung gering hält. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine besonders effizient betrieben werden, was mit einem geringen Kraftstoffverbrauch und geringen C0 ₂ -Emissionen einhergeht.

Bezogen auf den Kraft- und/oder Drehmomentenfluss der von dem Brennraum auf die Stelleinrichtung wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente ist das Getriebe zwischen der Bremseinrichtung und dem Brennraum angeordnet, was den Vorteil birgt, dass dadurch den Auslegungsmoment der Bremseinrichtung klein gehalten werden kann. Dies ist der Fall, da die aus dem Brennraum wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente durch das Getriebe nominell um die Übersetzung des Getriebes reduziert werden. So kann die Bremseinrichtung besonders klein hinsichtlich ihrer Leistungsaufnahme und/oder ihrer Dimensionen ausgebildet werden, was dem Energiebedarf zum Betreiben der

Brenneinrichtung sowie dem geringen Bauraumbedarf der Stelleinrichtung zu Gute kommt.

Die Stelleinrichtung umfasst ferner bevorzugt wenigstens eine Verstellwelle, welche beispielsweise als Exzenterwelle ausgebildet ist. Zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses wird die Verstellwelle um eine Drehachse gedreht. Dazu bringt der Motor ein Drehmoment auf, welches bevorzugt über das Getriebe in die Verstellwelle eingeleitet wird. In diesem Kraft- und/oder Drehmomentenfluss von dem Motor über das Getriebe auf die Verstellwelle ist die Bremseinrichtung stromauf des Motors angeordnet. Dies birgt den Vorteil, dass die stoßartigen und/oder hochfrequenten Anregungen aus den Verbrennungen im Brennraum, welche über die Verstellwelle auf die

Bremseinrichtung zum Halten des eingestellten Verdichtungsverhältnis wirken, durch das Massenträgheitsmomente (J) des Motors, das reduziert auf die Verstellwelle mit dem Quadrat der Übersetzung (i) des Getriebes wirksam ist, besonders effizient abgemildert und dadurch gedämpft werden. Dadurch können die auf die Bremseinrichtung wirkenden Belastungen besonders gering gehalten werden, was der Funktionserfüllungssicherheit der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung auch über eine hohe Lebensdauer hinweg besonders zuträglich ist. Ferner kann dadurch die Bremseinrichtung hinsichtlich ihrer Größe besonders gering ausgebildet werden, was den Bauraumbedarf der gesamten Stelleinrichtung in einem geringen Rahmen hält.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Motor in dem Kraft- und/oder Drehmomentenfluss von dem Motor zu dem Getriebe stromauf des Getriebes und stromab der Bremseinrichtung angeordnet. Dies birgt den Vorteil, dass dadurch die aus dem Brennraum wirkenden Belastungen besonders vorteilhaft abgedämpft werden. Darüber hinaus kann so das Getriebe ein von dem Motor zum Drehen der Verstellwelle aufzuwendendes Drehmoment in ein demgegenüber höheres Drehmoment umwandeln, so dass die Stellewelle mit diesem besonders hohen

Drehmoment gedreht werden kann. Dadurch können besonders hohe Stellmomente realisiert werden, so dass das Verdichtungsverhältnis auch gegen relativ große Kräfte und/oder Drehmomente in den Brennraum verstellt werden kann. Dies birgt ferner den Vorteil, dass dadurch auch der Motor hinsichtlich seiner Leistungsaufnahme und/oder seiner Dimensionen gering ausgebildet werden kann, was den Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung weiterhin gering hält.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Bremseinrichtung in einem durch die Stelleinrichtung verlaufenden Kraft- und/oder Drehmomentenfluss zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses stromauf sämtlicher für das Einstellen und/oder Halten relevanter Bauteile, Komponenten oder dergleichen der Stelleinrichtung

angeordnet. Bezogen auf den dazu umgekehrten Kraft- und/oder Drehmomentenfluss von dem Brennraum aus ist die Bremseinrichtung als letztes entsprechendes Element der Stelleinrichtung angeordnet und vorgesehen. Dadurch können die Anregungen und/oder anderweitige Schwingungsanregungen, insbesondere Drehschwingungsanregungen, gedämpft werden, was die Belastung der Bremseinrichtung gering hält. Dies bedeutet, dass die Bremseinrichtung von der Verstellwelle zumindest teilweise entkoppelt, insbesondere schwingungsentkoppelt, ist, gleichzeitig jedoch die Verstellwelle gegen ein unerwünschtes Verdrehen sichern und somit ein unerwünschtes Verstellen des

Verdichtungsverhältnisses effizient vermeiden kann.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Bremseinrichtung als elektrisch betätigbare Bremseinrichtung ausgebildet, welche zum Betätigen mit elektrischem Strom zu versorgen ist. Dies ermöglicht ein schnelles Schalten der

Bremseinrichtung zwischen einer Haltestellung in welcher das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen konstant zu halten ist und einer Freigabestellung, in welcher das Verdichtungsverhältnis beispielsweise durch Drehen der Kurbelwelle zu verstellen ist. Ferner ist diese Ausführungsform insofern vorteilhaft, als das Verdichtungsverhältnis auch entgegen hoher Kräfte und/oder Drehmomente aus dem Brennraum gehalten werden kann, so dass die Verbrennungskraftmaschine mit dem thermodynamisch vorteilhaften Verdichtungsverhältnis auch über eine relativ hohe Zeitdauer hinweg betrieben werden kann. Darüber hinaus weist die Bremseinrichtung einen besonders geringen Bauraumbedarf auf, was den Bauraumbedarf der gesamten Stelleinrichtung in einem besonders geringen Rahmen hält.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung zum Freigeben des

Verdichtungsverhältnisses mit elektrischem Strom bestromt und zum Halten des

Verdichtungsverhältnisses mit elektrischem Strom unbestromt ist. Mit anderen Worten ist die Bremseinrichtung im unbestromten Zustand geschlossen und kann so das

Verdichtungsverhältnis auf einem zumindest im Wesentlichen konstanten Wert halten. In dem bestromten Zustand, in welchem die Bremseinrichtung mit elektrischem Strom als Energie versorgt wird, ist die Bremseinrichtung offen. So gibt sie die Verstellwelle frei, die dann um die Drehachse verdreht werden kann. Dann kann das Verdichtungsverhältnis mittels des Motors mit nur geringen Betätigungskräften bzw. Betätigungsmomenten und in nur kurzer Zeit verstellt werden.

Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung birgt dabei den Vorteil, dass bei der

Verbrennungskraftmaschine mit dem zumindest einen variabel einstellbaren

Verdichtungsverhältnis kein aktiver Stelleingriff und damit keine Stromaufnahme der Stelleinrichtung mit damit einhergehenden energetischen Verlusten sowie thermischen Belastungen und einer Belastung des Bordnetzes des Kraftwagens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine mit einem zumindest konstanten Verdichtungsverhältnis notwendig ist. Dies hält den Energiebedarf der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung gering, insbesondere über eine lange Betriebsdauer hinweg, was mit einem geringen Kraftstoffverbrauch sowie geringen C0 ₂ -Emissionen der Verbrennungskraftmaschine einhergeht.

Der Energie- bzw. Leistungsbedarf zum öffnen und Offenhalten der Bremseinrichtung, so dass während dessen das Verdichtungsverhältnis eingestellt bzw. verstellt werden kann, ist im Vergleich zum Halten des Verdichtungsverhältnisses mittels des Motors gering. Darüber hinaus ist die Zeitspanne, während welcher das Verdichtungsverhältnis von einem ersten auf einen dazu unterschiedlichen zweiten Wert eingestellt wird und während welcher die Bremseinrichtung zum Freigeben des Verdichtungsverhältnisses bestromt wird, typischerweise kürzer als die Zeitspanne einer Haltephase, während welcher das eingestellte Verdichtungsverhältnis zu halten ist. Somit ist die durchschnittliche

Leistungsaufnahme bzw. die Energieaufnahme der Bremseinrichtung geringer im

Vergleich zu einer Ausführung, bei welcher die Bremseinrichtung in unbestromten Zustand geöffnet wäre und das Verdichtungsverhältnis freigeben würde.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Motor als

Elektromotor mit einem Stator und einem relativ zum Stator um eine Drehachse drehbaren Rotor ausgebildet. Zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses wird der Elektromotor mit elektrischem Strom versorgt, das heißt bestromt. So kann das

Verdichtungsverhältnis über den Rotor des Elektromotors besonders schnell eingestellt werden. Dadurch können hohe Stelldynamiken realisiert werden, so dass das

Verdichtungsverhältnis in einer kurzen Zeit an die thermodynamischen Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden kann. Ferner ist es dadurch möglich, eine besonders hohe Anzahl an Stellvorgängen in einer nur kurzen Zeit zu realisieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass dadurch besonders hohe Kräfte und/oder Drehmomente aufgebracht werden können, um das Verdichtungsverhältnis einzustellen.

Bei dieser Ausführungsform ist der Rotor dabei zumindest mittelbar mit der Verstellwelle gekoppelt, so dass das vom Elektromotor aufgebrachte Drehmoment in die Stellwelle über den Rotor eingeleitet werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgenden in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in der Figur eine Prinzipdarstellung einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine, mit einem Elektromotor und einem Getriebe, über welche das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist, und mit einer Bremseinrichtung, welche in einem Drehmomentenfluss von dem Getriebe zu dem Elektromotor stromab des Elektromotors angeordnet ist.

Das Streben, Kraftstoffverbräuche von Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen zu reduzieren, führt dazu, die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen mit wenigstens einer Stelleinrichtung zu versehen, mittels welcher wenigstens ein Verdichtungsverhältnis der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine variabel einstellbar ist. Die Stelleinrichtung ermöglicht es somit, das Verdichtungsverhältnis an unterschiedliche thermodynamische Erfordernisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine anzupassen, um diese so mit einem geringen Kraftstoffverbrauch und mit geringen C0 ₂ -Emissionen betreiben zu können.

Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit der Stelleinrichtung ist dabei

beispielsweise als sogenanntes Multilink-Triebwerk ausgebildet. Dabei weist die

Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders auf, in welchem ein Kolben translatorisch relativ zu dem Zylinder verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben ist dabei mit einem Pleuel gelenkig verbunden, welches mit einem Hebelelement der Stelleinrichtung gelenkig verbunden ist. Das Hebelelement ist dabei an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle relativ zu dem Hubzapfen verdrehbar gelagert. Das einerseits mit dem Pleuel gelenkig verbundene Hebelelement ist andererseits mittels eines Nebenpleuels mit einer Verstellwelle zumindest mittelbar gelenkig gekoppelt. Die Verstellwelle ist dabei beispielsweise als Exzenterwelle ausgebildet und weist wenigstens einen Exzenter auf, an welchem das Nebenpleuel relativ zu dem Exzenter drehbar zumindest mittelbar, beispielsweise über ein

Zwischenglied, gelagert ist.

Der Kolben, das Pleuel, das Hebelelement, das Nebenpleuel sowie die Kurbelwelle sind Bestandteile eines Kurbeltriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, durch welchen translatorische Bewegungen des Kolbens relativ zu dem Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Figur zeigt eine solche Stelleinrichtung 10 mit einer beispielsweise als Exzenterwelle ausgebildeten Verstellwelle 12. Die Verstellwelle 12 ist dabei um eine Drehachse 14 an und/oder zumindest bereichsweise in einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Stelleinrichtung 10 relativ zu dem Gehäuse drehbar gelagert.

Ein Drehen der Verstellwelle 12 um die Drehachse 14 bewirkt ein Drehen des

Hebelelements um die Drehachse 14 und den Hubzapfen, exzentrisch relativ zu dieser, was wiederum eine translatorische Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder relativ zu diesem bewirkt. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis eingestellt werden.

Zum Drehen der Verstellwelle 12 und damit zum Verstellen bzw. Einstellen des

Verdichtungsverhältnisses ist ein Elektromotor 16 der Stelleinrichtung 10 vorgesehen. Der Elektromotor 16 umfasst dabei einen Stator, welcher über ein Gehäuse 18 drehfest gehalten ist. Der Rotor ist relativ zu dem Stator z.B. um die Drehachse 14 drehbar. Bei Verwendung eines Getriebes mit Achsversatz kann der Elektromotor auch eine eigene Drehachse besitzen. Zum Drehen der Verstellwelle 12 wird der Elektromotor 16 mit Strom versorgt, d.h. der Elektromotor 16 wird bestromt. Dadurch leitet der Elektromotor 16 über seinen Rotor ein Drehmoment zumindest mittelbar in die Verstellwelle 12 ein, welches zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses dient.

Die Stelleinrichtung 10 umfasst ferner ein Getriebe 20, welches eine Übersetzung i aufweist. Die Übersetzung i ist dabei von 1 unterschiedlich. Zur Darstellung dieser Übersetzung umfasst das Getriebe 18 wenigstens zwei Zahnräder, welche über jeweilige Verzahnungen miteinander in Eingriff stehen. Das Getriebe 20 ist mit dem Elektromotor 16 über eine Verbindungswelle 22 gekoppelt, so dass ein von dem Elektromotor 16 bzw. dessen Stator aufgebrachtes Drehmoment in das Getriebe 20 eingeleitet werden kann. Bezogen auf einen Kraft- bzw. Drehmomentenfluss von dem Elektromotor 16 zu der Verstellwelle 12 ist das Getriebe 20 zwischen der Verstellwelle 12 und dem Elektromotor 16 angeordnet. Dadurch kann das Getriebe das von dem Elektromotor 16 über die Verbindungswelle 22 in das Getriebe 20 eingeleitete Drehmoment hin zu einem

demgegenüber höheren Drehmoment übersetzen und dieses höhere Drehmoment in die Verstellwelle 12 einleiten.

Daraus ist es ersichtlich, dass von dem Elektromotor 16 ein relativ geringes Drehmoment bzw. relativ geringe Drehmomente zum Verstellen bzw. Einstellen des

Verdichtungsverhältnisses aufgewendet werden müssen, welche dann von dem Getriebe 20 zu demgegenüber höheren Drehmomenten zum Einstellen des

Verdichtungsverhältnisses umgewandelt werden können. Dies hält die

Leistungsaufnahme und den Bauraumbedarf des Elektromotors 16 gering.

Insbesondere während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine wirken auf den Kolben Kräfte und/oder Drehmomente, welche insbesondere aus während des gefeuerten Betriebes ablaufenden Verbrennungen resultieren. Durch die gelenkige Kopplung des Kolbens mit der Stelleinrichtung 10 wirken die Kräfte und/oder Drehmomente auch auf die Stelleinrichtung 10 und gegen das eingestellte Verdichtungsverhältnis. Um ein unerwünschtes Verstellen des eingestellten Verdichtungsverhältnisses aufgrund dieser Drehmomente und/oder Kräfte zu vermeiden, ist eine Bremse 24 vorgesehen. Die Bremse 24 dient dazu, das eingestellte

Verdichtungsverhältnis bzw. den eingestellten Wert des Verdichtungsverhältnisses über eine gewisse Zeitspanne, in welcher keine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses vorgesehen ist, zumindest im Wesentlichen konstant zu halten. Dadurch kann die

Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine über die Zeitspanne mit dem thermodynamisch vorteilhaften Verdichtungsverhältnis betrieben werden.

Zum Halten des Verdichtungsverhältnisses entgegen den wirkenden Kräften und/oder Drehmomenten ist es somit von Nöten, die Verstellwelle gegen ein Verdrehen um die Drehachse 14 zu sichern. Dazu ist die Bremse 24 über eine Verbindungswelle 26, welche mit der Verbindungswelle 22 einstückig ausgebildet und/oder drehfest gekoppelt sein kann, über das Getriebe 20 mit der Verstellwelle 12 drehfest gekoppelt.

Aus den Verbrennungen resultierende Kräfte und/oder Drehmomente wirken somit über den Kolben, das Pleuel, das Hebelelement und das Nebenpleuel auf die Verstellwelle 12 und über das Getriebe 20, die Verbindungswelle 22, den Elektromotor 16 bzw. dessen Rotor und über die Verbindungswelle 26 auf die Bremse. Wie der Figur zu entnehmen ist, ist die Bremse 24 in einem solchen Kraft- und/oder Drehmomentenfluss ausgehend von dem Zylinder über das Getriebe 20 und den Elektromotor 16 stromab des Getriebes 20 und des Elektromotors 16 angeordnet. Insbesondere ist die Bremse 24 in diesem Kraft- und/oder Drehmomentenfluss ausgehend von dem Brennraum das letzte für das

Einstellung und/oder das Halten des Verdichtungsverhältnisses relevante Bauteil, Komponente, Element oder dergleichen der Stelleinrichtung 10. Dadurch werden insbesondere stoßartige und/oder hochfrequente Drehmomentenanregungen aus den Verbrennungen im Zylinder, welche vom Kurbeltrieb auf die Bremse 24 wirken, durch das Massenträgheitsmoment J des Elektromotors, das reduziert auf die Verstellwelle 12 mit dem Quadrat der Übersetzung i des Getriebes 20 wirksam ist, abgemildert und gedämpft. So kann auch die Bremse 24 hinsichtlich ihrer Leistungsaufnahme und ihrer Dimensionen gering ausgebildet werden, was den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten sowie den Energiebedarf der gesamten Stelleinrichtung gering hält. Auf Grund dieser vorteilhaften Anordnung der Bremse 24 ausgehend von dem Zylinder stromab sowohl des Getriebes 20 als auch des Elektromotors 16 ist die Bremse 24 von dem Kurbeltrieb (der Verstellwelle 12) zumindest im Wesentlichen schwingungsentkoppelt und dennoch mit diesem verbunden, so dass die Bremse 24 das eingestellte Verdichtungsverhältnis halten kann.

Ein weiterer Vorteil der Stelleinrichtung 10 ist es, dass die Bremse 24 in dem Kraft- und Drehmomentenfluss derart angeordnet ist, dass sich das Getriebe 20 zwischen der Bremse 24 und dem Kurbeltrieb, das heißt der Verstellwelle 12, befindet. So kann ein Auslegungsmoment der Bremse 24 klein gehalten werden, da im Kurbeltrieb wirkende hohe Drehmomente durch das Getriebe 20 nominell um die Übersetzung i des Getriebes reduziert werden.

Dadurch ist es möglich, dass die Bremse 24 das eingestellte Verdichtungsverhältnis präzise auch über eine lange Zeitspanne hinweg halten kann. Ferner weist die Bremse 24 eine hohe Funktionserfüllungssicherheit auf, auch über eine hohe Lebensdauer der Stelleinrichtung 10 und der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine hinweg.

Die Stelleinrichtung 10 weist auch deshalb einen nur sehr geringen Energiebedarf auf, da der Energieaufwand zum Halten des Verdichtungsverhältnisses mittels der Bremseinrichtung 24 wesentlich geringer ist als zum Halten des Verdichtungsverhältnisses mittels des Elektromotors 16, beispielsweise durch Bestromen dieses. Des Weiteren kann vorgesehen, dass die Bremse 24 zum Halten des Verdichtungsverhältnisses mit elektrischem Strom als Energie versorgt wird. Soll das Verdichtungsverhältnis verstellt werden, so wird die Bremse 24 nicht mehr bestromt.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Bremse 24 stromlos geschlossen ist. Dies bedeutet, dass die Bremse 24 zum Halten des Verdichtungsverhältnisses nicht mit elektrischem Strom versorgt wird. Soll das Verdichtungsverhältnis verstellt werden, so wird die Bremse 24 bestromt (mit elektrischen Strom versorgt). Darauf hin wird das Verdichtungsverhältnis verstellt, woraufhin die Bestromung der Bremse 24 beendet wird, so dass diese in stromlosen Zustand geschlossen ist und zumindest im Wesentlichen ohne Energieaufwand das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen konstant hält. Die Bremse 24 ist dabei derart ausgestaltet, dass sie stromlos geschlossen und in bestromten Zustand geöffnet ist. Dies bedeutet, dass die Bremse 24 zum Halten des eingestellten Verdichtungsverhältnisses nicht mit elektrischem Strom versorgt wird. Sie ist unbestromt. Soll das Verdichtungsverhältnis verstellt werden, so wird die Bremse 24 mit elektrischem Strom versorgt. Sie wird bestromt. Dies hält den Energiebedarf der

Stelleinrichtung 10 besonders gering, was mit einem besonders geringen

Kraftstoffverbrauch und mit geringen C0 ₂ -Emissionen der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine einhergeht. Dies ist der Fall, da Zeitspannen, während denen das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen auf einem konstanten Wert mittels der Bremse 24 gehalten wird, länger sind als die Zeitspannen, während welchen die Bremse 24 die Verstellwelle 12 freigibt und entsprechend bestromt wird. Dies bedeutet, dass bei einem Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem zumindest im Wesentlichen konstanten Verdichtungsverhältnis (ε) keine

Energieaufnahme durch die Stelleinrichtung 10 und insbesondere durch die Bremse 24 und den Elektromotor 16 erfolgt.

Bezugszeichenliste

10 Stelleinrichtung

12 Verstellwelle

14 Drehachse

16 Elektromotor

18 Gehäuse

20 Getriebe

22 Verbindungswelle

24 Bremse

26 Verbindungswelle i Übersetzung

J Trägheitsmoment