VERFAHREN EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE MIT ZWEI MAL DREI TAKTEN

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren einer Verbrennungskraftmaschine (Motor) mit zwei sich abwechselnden Taktfolgen bestehend aus je drei unterschiedlichen Takten und einer Zylinderanordnung (1) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine weist einen Arbeitszyklus von drei Umdrehungen einer Kurbelwelle (60) der Verbrennungskraftmaschine auf. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Takte:
(A) Zufuhr eines Kraftstoffgemisch in einen Brennraum (14) eines Zylinders (10) während der Bewegung eines Kolbens (20) von einem zweiten oberen Totpunkt (OT") zu einem ersten unteren Totpunkt (OT`)
(B) Verdichten des Luft-Kraftstoffgemischs im Brennraum (14) des Zylinders (10) während der Bewegung des Kolbens (20) vom ersten unteren Totpunkt (UT') zu einem ersten oberen Totpunkt (OT')
(C) Verbrennen des Luft-Kraftstoffgemischs während der Bewegung des Kolbens (20) von dem ersten oberen Totpunkt (OT') zu einem zweiten unteren Totpunkt (UT")
(D) Verdichten eines zu diesem Zeitpunkt im Brennraum (14) befindlichen Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens (20) vom zweiten unteren Totpunkt (UT") zum ersten oberen Totpunkt (OT'),
(E) Verbrennen des Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens (20) von dem ersten oberen Totpunkt (OT') zum ersten unteren Totpunkt (UT')
(F) Ausstoßen des im Brennraum (14) befindlichen Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens (20) von dem ersten unteren Totpunkt (UT') zum zweiten oberen Totpunkt (OT").
Des weiteren wird beim Durchlauf des Kolbens (20) durch zweiten unteren Totpunkt (UT") erfindungsgemäß zumindest ein Teil des im Brennraum (14) befindlichen Gasgemischs aus dem Brennraum (14) gespült.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren einer Verbrennungskraftmaschine (Motor) mit zwei sich abwechselnden (alternierenden) Taktfolgen bestehend aus je drei unterschiedlichen Takten und einer Zylinderanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0002] Vor dem Hintergrund stetig steigender Anforderungen an moderne Verbrennungskraftmaschinen hinsichtlich ihrer Energieeffizienz und verwandter Themen, ist es ein ständiges Bestreben, den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen dahingehend zu optimieren.

[0003] Hierbei sind nach dem Stand der Technik im Wesentlichen zwei verschiedene Arten von Arbeitszyklen bei Verbrennungskraftmaschinen bekannt, welche gleichzeitig Verbrennungskraftmaschinen bzw. Zylinderanordnungen unterschiedlicher Bauarten erfordern. Die Arbeitszyklen (Zyklen) sind dabei in Takte unterteilt, wobei ein Takt durch die Bewegung des Kolbens bei einer halben Umdrehung der Kurbelwelle definiert ist. Somit werden zwei Takte für eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle benötigt. Wiederholen sich die Takte bereits nach einer Umdrehung, spricht man von einem Zweitaktmotor, während man bei Verbrennungskraftmaschinen, bei denen sich der Zyklus nach zwei Umdrehungen, also vier Takten, wiederholt, von einem Viertaktmotor spricht. Somit ist bei einem Zweitaktmotor ein Zyklus bereits nach einer Umdrehung abgeschlossen, während dieser bei einem Viertaktmotor erst nach zwei Umdrehungen abgeschlossen ist.

[0004] Bei Zweitaktmotoren wird in einem ersten Takt zunächst im Brennraum, welcher durch einen Zylinder und einen darin translatorisch bewegenden Kolben gebildet wird, ein Gasgemisch eingelassen und dort durch eine Kolbenbewegung vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt verdichtet. Der untere Totpunkt ist dabei als die Position des Kolbens definiert, in der der Brennraum das maximale Volumen aufweist. Entsprechend ist der obere Totpunkt als die Position des Kolbens definiert, in der der Brennraum das minimale Volumen aufweist. Das einströmende Gasgemisch kann dabei bereits ein Kraftstoff-Luftgemisch sein oder aber lediglich Frischluft. Rund um den oberen Totpunkt der Kolbenbewegung, wird, falls nicht bereits im angesaugten Gasgemisch enthalten, Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt und das Gasgemisch gezündet. Im Rahmen dieser Anmeldung bezieht sich der Begriff Gasgemisch nicht ausschließlich auf ein Luft-Kraftstoffgemisch, sondern lediglich auf ein Gas mit jeglicher Zusammensetzung. So kann beispielsweise bereits verbranntes Luft-Kraftstoffgemisch ebenso als Gasgemisch bezeichnet werden wie lediglich Luft. Bei Ottomotoren erfolgt die Zündung durch eine Zündkerze. Durch die Zündung des Gasgemischs verbrennt dieses, wodurch der Druck in dem Brennraum stark ansteigt. Bei Dieselmotoren erfolgt die Zündung durch die hohe Temperatur im Bereich der maximalen Verdichtung und des sich selbst-entzündenden eingebrachten Kraftstoffs.

[0005] Dadurch wird in einem zweiten Takt der Kolben in Richtung des unteren Totpunkts beschleunigt, wodurch über ein Pleuel die Leistungsabgabe an die Kurbelwelle erfolgt. Erreicht der Kolben auf seinem Weg Richtung unteren Totpunkt einen Auslass und gibt diesen frei, entweicht das entzündete bzw. verbrannte Gasgemisch über diesen Auslass und der Druck im Brennraum sinkt. Auf dem Weg zum unteren Totpunkt gibt der Kolben ebenfalls einen Einlass frei, über den Frischluft in der Brennraum gelangt und das verbrannte Gasgemisch ganz oder teilweise aus dem Auslass herausdrückt. Dieser Vorgang wird auch als Spülen bezeichnet. Durch den Restschwung der Leistungsabgabe bewegt sich der Kolben in der Folge erneut in Richtung des oberen Totpunkts, wodurch der Arbeitszyklus des Zweitaktmotors abgeschlossen ist und wieder der erste Takt beginnt.

[0006] Der Vorteil des Zweitakters ist, dass in jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine Leistungsabgabe erfolgt und somit eine hohe Leistung abgerufen werden kann. Nachteilig sind jedoch hoher Verschleiß, Kraftstoffverbrauch und hohe Emissionen sowie aufgrund der hohen thermischen und mechanischen Belastung eine vergleichsweise geringe Haltbarkeit der Komponenten.

[0007] Um diese Nachteile zu beseitigen wurde der heute zumindest bei Kraftfahrzeugen zumeist eingesetzte Viertaktmotor entwickelt. Der erste Takt wird dabei durch das Einsaugen eines Gasgemischs (auch hier entweder Frischluft mit nachträglichem Einspritzen von Kraftstoff oder Luft-Kraftstoffgemisch) durch ein Einlassventil charakterisiert. Dies geschieht während der Bewegung des Kolbens vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt. Ist das maximale Brennraumvolumen erreicht und der Kolben in seinem Umkehrpunkt (also hier unterer Totpunkt) wird das Einlassventil geschlossen und das in dem Brennraum eingeschlossene Gasgemisch durch die Bewegung des Kolbens vom unteren zum oberen Totpunkt verdichtet, wodurch der zweite Takt gekennzeichnet ist. Auch hier wird im Bereich des oberen Totpunkts, also im Bereich der maximalen Verdichtung das Gasgemisch entzündet, wodurch sich ein Überdruck im Brennraum bildet, der wiederum zur Beschleunigung des Kolbens in Richtung des unteren Totpunkts und damit zur Leistungsabgabe an die Kurbelwelle führt (dritter Takt). Das verbrannte Gasgemisch wird dann in einem vierten Takt wieder über ein Auslassventil aus dem Brennraum ausgeschoben.

[0008] Durch den Viertaktmotor ist es gelungen die Emissionen und den Kraftstoffverbrauch im Vergleich zum Zweitaktmotor erheblich zu senken und die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Motors deutlich zu erhöhen. Allerdings ist die Leistungsabgabe vermindert, da in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle lediglich eine Leistungsabgabe erfolgt.

[0009] Im Stand der Technik sind weiterhin andere Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors und entsprechende Verbrennungsmotoren bekannt. So offenbart das Dokument WO2010069027 beispielsweise einen Dreitaktverbrennungsmotor mit zwei Pleueln, welche mittels der Kurbelwelle miteinander verbunden sind, um sich aufeinander zu oder voneinander weg zu bewegen. Dabei wird wahrend einer Kurbelwellenrotation ein Ausstoß-/Befüllschritt, ein Kompressionsschritt und ein Expansionsschritt durchgeführt. Öffnungen in den Zylindern sind nahe der Kurbelwelle angeordnet.

[0010] Das Patentdokument CH714074A2 offenbart einen Verbrennungsmotor mit einem Dreitaktverfahren. Das Verfahren entspricht einem Zweitaktverfahren mit einem zusätzlichen Takt für die Spülung. Dabei wird die Zeit für eine gründlichere Spülung durch eine dreiecksförmige Bewegung an dem Kurbelzapfen erreicht. Dies wird bspw. über ein Ritzel und Rollkreisholrad in einem Durchmesser-Verhältnis von 1:3 oder 2:3 erreicht. So wird der Kolben also bei einer 3-fachen Umdrehung der Kurbelwelle (1080°) einmal oder zweimal vollständig gehoben und gesenkt.

[0011] Dokument CN112953110A offenbart einen elektromagnetischen Drei-Takt-Kolbenmotor mit einem Planetengetriebe. Das Dokument WO2022087759A1 offenbart einen Freikolben-Verbrennungsmotor mit zwei miteinander gekoppelten Kolben zum Antreiben eines Hydraulikmotors mit einem Drei-Takt-Prinzip.

[0012] Vor dem geschilderten Hintergrund des Stands der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neuartiges Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welches die Vorteile von Zweitakt- und Viertaktverfahren kombiniert und die Nachteile der jeweiligen Verfahren möglichst minimiert. Dabei ist es ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine entsprechende Zylinderanordnung und damit einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt werden kann.

[0013] Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine weist einen Arbeitszyklus (Gesamtzyklus) von drei Umdrehungen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine auf. Während dieses Zyklus durchläuft der Kolben der Verbrennungskraftmaschine zweimal einen ersten oberen Totpunkt und einmal einen zweiten oberen Totpunkt und zweimal einen ersten unteren Totpunkt und einmal einen zweiten unteren Totpunkt, wobei der erste obere Totpunkt bzw. der erste untere Totpunkt weiter von der Kurbelwelle entfernt sind als der zweite obere Totpunkt bzw. der zweite untere Totpunkt. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Takte:

(A) Zufuhr eines Kraftstoffgemischs in einen Brennraum des Zylinders während der Bewegung des Kolbens von dem zweiten oberen Totpunkt zum ersten unteren Totpunkt

(B) Verdichten des Luft-Kraftstoffgemischs im Brennraum des Zylinders während der Bewegung des Kolbens vom ersten unteren Totpunkt zum ersten oberen Totpunkt

(C) Verbrennen des Luft-Kraftstoffgemischs während der Bewegung des Kolbens von dem ersten oberen Totpunkt zum zweiten unteren Totpunkt

(D) Verdichten eines zu diesem Zeitpunkt im Brennraum befindlichen Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens vom zweiten unteren Totpunkt zum ersten oberen Totpunkt,

(E) Verbrennen des Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens von dem ersten oberen Totpunkt zum ersten unteren Totpunkt

(F) Ausstoßen des im Brennraum befindlichen Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens vom ersten unteren Totpunkt zum zweiten oberen Totpunkt.

[0015] Des Weiteren wird beim Durchlauf des Kolbens durch den zweiten unteren Totpunkt erfindungsgemäß zumindest ein Teil des im Brennraum befindlichen Gasgemischs aus dem Brennraum gespült. Als Durchlauf durch den zweiten unteren Totpunkt wird dabei die Bewegung des Kolbens verstanden, welcher sich bis zum unteren Totpunkt in eine Richtung bewegt und im unteren Totpunkt die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung umkehrt.

[0016] Aufgrund des Spülens des Brennraums beim Durchlauf durch den zweiten unteren Totpunkt erfolgt das Verbrennen des Luft-Kraftstoffgemischs in Verfahrensschritt (C) lediglich bis zum Einsetzen des Spülens, welches vorzugsweise ab dem Überschreiten des ersten unteren Totpunkts erfolgt. Analog dazu erfolgt das Verdichten des Gasgemischs gemäß Verfahrensschritt (D) auch erst dann, wenn das Spülen des Brennraums beim Durchlauf durch den zweiten unteren Totpunkt abgeschlossen ist, was vorzugsweise ebenfalls beim Überschreiten des ersten unteren Totpunkts, diesmal in die entgegengesetzte Richtung, erfolgt.

[0017] Der in Verfahrensschritt (A) genannte Begriff Kraftstoffgemisch bezieht sich dabei sowohl auf ein Kraftstoffgemisch, welches bereits als Kraftstoff-Luft-Gemisch fertig in den Brennraum des Zylinders eingespritzt bzw. durch das Einlassventil eingesaugt wird, als auch auf ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches durch das Ansaugen von Frischluft und das Einspritzen eines Kraftstoffs erst im Brennraum gebildet wird. Es kann sich dabei ebenso auf das Restgas beziehen, welches sich nach einer Verbrennung verbrannt oder teilverbrannt im Brennraum befindet.

[0018] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich also um ein Verfahren mit sechs einzelnen Takten, wobei sich diese Takte in zwei Dreitaktabfolgen unterteilen lassen. Dabei weisen beide Dreitaktabfolgen jeweils einen Verbrennungstakt auf, in dem also eine Leistungsabgabe an die Kurbelwelle erfolgt. Somit wird im Rahmen dieser Anmeldung von einem Dreitaktverfahren gesprochen, auch wenn sechs Takte benötigt werden, um einen vollständigen Arbeitszyklus der Verbrennungskraftmaschine mit zwei Arbeitstakten zu bilden. Die Nockenwelle dreht sich dabei dreimal langsamer als die Kurbelwelle. Die beiden einzelnen Dreitaktverfahren werden dabei auch als Arbeitsspiele bezeichnet.

[0019] Durch die Tatsache, dass beim Durchlauf des Kolbens durch den zweiten unteren Totpunkt zumindest ein Teil des im Brennraum befindlichen Gasgemischs aus dem Brennraum gespült wird, weist das erfindungsgemäße Verfahren somit alle Verfahrensschritte sowohl eines Viertaktmotors als auch eines Zweitaktmotors auf, wobei durch die doppelte Leistungsabgabe innerhalb der sechs einzelnen Takte im Vergleich zum Viertaktmotor die Leistungsabgabe erhöht werden kann. Gleichzeitig können durch die saubere und vollständige Verbrennung des Kraftstoffgemischs die Nachteile des Zweitaktverfahrens eliminiert werden.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Spülen des Brennraums im Bereich des zweiten unteren Totpunkts anhand wenigstens einer radial im Zylinder angeordneten Spülöffnung. Diese kann entsprechend der auszuspülenden Gasmenge dimensioniert werden, oder in mehrere kleinere Öffnungen unterteilt werden, um somit das Spülen zu optimieren. Durch die wenigstens eine Spülöffnung gelangt ein Gasgemisch in den Brennraum, wobei das zuvor durch den Verbrennungsvorgang im Brennraum expandierte Gasgemisch vorher vorzugsweise durch ein Auslassventil oder eine anderweitige Auslassöffnung aus dem Brennraum ausgeleitet wurde. Es sind dabei ebenfalls Ausführungsformen der Erfindung denkbar, bei denen die Spülöffnungen auch zum Ausleiten des im Brennraum befindlichen Gasgemischs verwendet werden.

[0021] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird während der Bewegung des Kolbens vom zweiten unteren Totpunkt zum ersten oberen Totpunkt ein Kraftstoffgemisch dem Brennraum zugeführt, insbesondere durch das Einlassventil eingespritzt oder durch die Spülöffnungen zugeführt. Besonders bevorzugt erfolgt die Einspritzung während des Spülens des Brennraums kurz nach dem Durchlauf des Kolbens durch den zweiten unteren Totpunkt, also bevor der erste untere Totpunkt durch den Kolben erreicht wird. Durch diese zusätzliche Kraftstoffgemischzufuhr kann das Gasgemisch im Brennraum optimal für die zweite Verbrennung während der zweiten Leistungsabgabe aufbereitet werden, wodurch eine optimale Leistungsabgabe und eine saubere Verbrennung sichergestellt werden kann.

[0022] Um das erfindungsgemäße Verfahren umsetzen zu können, ist es notwendig die Bewegung des Kolbens zwischen den Totpunkten sicherzustellen. Somit ist das Verfahren nicht auf jeden Verbrennungsmotor, bzw. jede Zylinderanordnung anwendbar. Unter dem Begriff Zylinderanordnung ist die Anordnung eines Zylinders samt Kolben, Pleuel und Befestigung an einer Kurbelwelle zu verstehen, wobei ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor mehrere Zylinderanordnungen mit einer gemeinsamen Kurbelwelle umfasst.

[0023] Die erfindungsgemäße Zylinderanordnung einer Verbrennungskraftmaschine weist einen Kolben auf, welcher dazu ausgebildet ist, sich in einem Zylinder translatorisch oszillierend und her zu bewegen und einen Brennraum innerhalb des Zylinders zu begrenzen. Die Zylinderanordnung umfasst weiterhin ein Pleuel, welches dazu ausgebildet ist, den Kolben mit wenigstens einem Planetenrad mittels eines Verbindungselements zu verbinden, wobei das Verbindungselement exzentrisch auf dem Planetenrad angeordnet ist und das Planetenrad mit einem Hohlrad in Eingriff steht und in diesem rotiert und zudem mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Ein exzentrisch auf dem Planetenrad angeordnetes Verbindungselement ist dadurch definiert, dass die geometrische Mitte des Verbindungselements nicht mit der geometrischen Mitte des Planetenrads übereinstimmt, sondern eine Exzentrizität aufweist. Weiterhin sind die Abmessungen des Planetenrads und die exzentrische Anordnung des Verbindungselements derart ausgebildet, dass der Kolben in drei Umdrehungen des Planetenrads bzw. der Kurbelwelle im Hohlrad zweimal einen ersten oberen Totpunkt und einmal einen zweiten oberen Totpunkt und zweimal einen ersten unteren Totpunkt und einmal einen zweiten unteren Totpunkt erreicht, wobei der erste obere Totpunkt und der erste untere Totpunkt weiter von einer Achse der Kurbelwelle entfernt sind als der zweite obere Totpunkt bzw. der zweite untere Totpunkt.

[0024] Um den geforderten Arbeitszyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen, beträgt der Durchmesser des Planetenrads bevorzugt dreifünftel des Durchmessers des Hohlrads. Als Durchmesser wird dabei der Teilkreisdurchmesser eines Zahnrads (also Planetenrad oder Hohlrad) verstanden. Das Drehzahlverhältnis zwischen dem Planetenrad und der Kurbelwelle beträgt vorzugsweise zwei zu drei.

[0025] Durch diese Anordnung, insbesondere durch die exzentrische Befestigung des Verbindungselements auf dem Planetenrad, wird die geometrische Mitte des Verbindungselements des Pleuels mit dem Planetenrad auf eine hypozykloidische Bahn gezwungen, wodurch die unterschiedlichen Totpunkte hervorgerufen werden. Die Dimensionierung der Exzentrizität definiert dabei die Abstände zwischen den Totpunkten.

[0026] In einer vorteilhaften Ausbildungsform der Erfindung weist der Zylinder zwischen dem ersten unteren Totpunkt und dem zweiten unteren Totpunkt wenigstens eine Spülöffnung auf, welche dazu ausgebildet ist, denn Brennraum zu spülen, wenn sich der Kolben unterhalb des ersten unteren Totpunkts befindet und so die Spülöffnung freigibt. Auf diese Weise kann eine einfache Möglichkeit zum Spülen des Brennraums bereitgestellt werden. Dabei sind sowohl Ausführungsformen denkbar, bei denen durch die Spülöffnungen sowohl das im Brennraum befindliche Gasgemisch ausgeleitet und ein frisches Gasgemisch eingeleitet werden als auch lediglich frisches Gasgemisch eingeleitet wird, während das Ausleiten des im Brennraum befindlichen Gasgemischs über eine andere Auslassöffnung oder ein Auslassventil sichergestellt wird.

[0027] Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zylinderanordnung, bei der das Verbindungselement zwischen Pleuel und Planetenrad durch ein exzentrisch angeordnetes, insbesondere zylinderförmiges Element, welches von einem, an einem Ende des Pleuels angeordneten Pleuelauge umschlossen wird, ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung stellt eine einfach umzusetzende Möglichkeit dar, die Verbindung zwischen Pleuel und Planetenrad herzustellen.

[0028] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Zylinderanordnung wenigstens ein Einlassventil zur Zufuhr eines Gasgemischs, insbesondere eines Kraftstoff-Luftgemischs, in den Brennraum und wenigstens ein Auslassventil zum Auslass eines Gasgemischs aus dem Brennraum auf. Entsprechende Ventile können über Ventiltriebe einfach gesteuert werden und stellen somit eine effiziente Möglichkeit dar die Versorgung des Brennraums mit einem Kraftstoff-Luftgemisch sicherzustellen. Dabei ist es ebenfalls denkbar, innerhalb eines Zyklus mehrere Öffnungen der Ventile vorzusehen. Es sind jedoch ebenfalls Ausführungsformen mit mehreren Einlass- bzw. Auslassventilen denkbar.

[0029] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hohlrad um eine definierte Winkelstellung drehbar. Dadurch dreht sich ebenfalls das Planetenrad, wodurch sich die Ausrichtung der Exzentrizität, mit der das Verbindungselement des Pleuels an dem Planetenrad befestigt ist, verändert. Folglich werden die Totpunkte leicht verändert, was Auswirkungen auf das Verdichtungsverhältnis im Brennraum und insbesondere auf die Steuerung der Ventile, insbesondere des Einlassventils, hat. Auf diese Weise können die Steuerzeiten der Ventile durch eine leichte Drehung des Hohlrads um eine definierte Winkelstellung eingestellt werden. Bei entsprechender Anordnung der Spülöffnungen kann durch die Drehung des Hohlrads ebenso eine Teilmaskierung der Spülöffnungen erfolgen und somit Einfluss auf die Spülung der Brennkammer genommen werden.

[0030] Vorzugsweise erfolgt die Drehung des Hohlrads mittels eines Außengewindes, welches an der Außenseite des Hohlrads angeordnet ist. Durch ein in dieses Außengewinde eingreifende Zahnrad, kann das Hohlrad gedreht werden.

[0031] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die geometrischen Abmessungen des Hohlrads, des Planetenrads und des Abstands zwischen dem exzentrisch angeordneten Verbindungselements des Pleuels zur geometrischen Mitte des Planetenrads derart gewählt, dass das Verhältnis zwischen der Distanz zwischen dem ersten oberen Totpunkt und dem ersten unteren Totpunkt und der Distanz zwischen dem ersten oberen Totpunkt und dem zweiten unteren Totpunkt zwischen 0,7 und 0,85 beträgt. Der Abstand des exzentrischen Verbindungselements zur geometrischen Mitte des Planetenrads ist dabei definiert durch den Abstand zwischen dem Verbindungspunkt des Verbindungselements auf dem Planetenrad und der geometrischen Mitte des Planetenrads. Mit dem derartigen Verhältnis kann ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine im Hinblick auf die Sauberkeit der Verbrennung sowie der Leistungsentfaltung sichergestellt werden.

[0032] Die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens eine erfindungsgemäße Zylinderanordnung auf. Dabei ist die die Zylinderanzahl bevorzugt ein Vielfaches von 3. Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine kann dabei in unterschiedlichen Bauformen und somit mit unterschiedlichen geometrischen Anordnungen der einzelnen Zylinderanordnungen vorliegen. Sie kann somit beispielsweise als Reihenmotor, V-Motor, W-Motor oder Boxermotor realisiert sein.

[0033] Es sei angemerkt, dass die im Rahmen der Anmeldung offenbarten Verfahrensmerkmale ebenfalls für die erfindungsgemäße Vorrichtung als offenbart gelten und umgekehrt.

[0034] Im Folgenden werden Ausführungsformen und vorteilhafte Aspekte der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Sie zeigen:

Fig. 1

perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Kolbenanordnung 1

Fig. 2

Detailansicht eines Planetenrads 40 einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung 1

Fig. 3

Querschnitt eines Zylinders 10 und Bewegungsverlauf des Mittelpunkts des Verbindungselements 42 zur Befestigung der Pleuel 30 an dem Planetenrad 40

Fig. 4a

Detailansicht der Kolbenanordnung 1 gem. Fig. 1, wobei sich der Kolben 20 im zweiten unteren Totpunkt UT" befindet

Fig. 4b

Detailansicht des Zylinders 10, wobei sich der Kolben 20 im zweiten unteren Totpunkt UT" befindet

Fig. 5a

Detailansicht der Kolbenanordnung 1 gem. Fig. 1, wobei sich der Kolben 20 im ersten unteren Totpunkt UT` befindet

Fig. 5b

Detailansicht des Zylinders 10, wobei sich der Kolben 20 im ersten unteren Totpunkt UT` befindet

Fig. 6

Diagramm zur Darstellung des Bewegungsablaufs eines Kolbens 20 in einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung 1 über den Kurbelwinkel aufgetragen

Fig. 7

schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung 1 in einer zweiten Ausführungsform mit variabler Steuerzeiten des Einlassventils

[0035] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Kolbenanordnung 1. Die Kolbenanordnung 1 weist einen Zylinder 10 auf, in dem ein Kolben 20 eine lineare Bewegung vollzieht. Der Zylinder 10 ist dabei zur besseren Veranschaulichung geschnitten dargestellt. Zylinder 10 und Kolben 20 schließen einen Brennraum 14 ein, dessen Volumen sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens 20 im Zylinder 10 ändert. An der einen Stirnseite des Zylinders 10, also am Zylinderdeckel, sind ein Einlassventil 12 und ein Auslassventil 13 angeordnet, um ein Gasgemisch in den Brennraum 14 zu leiten bzw. aus dem Brennraum 14 abzuleiten. Die Ventile werden über eine Nockenwelle 70 und daran entsprechend befestigte Einlass- 71 bzw. Auslassnocken 72 gesteuert. Es sind ebenfalls Ausführungsformen mit mehreren Einlassventilen 12 und Auslassventilen 13, welche insbesondere über mehrere Nockenwellen 70 gesteuert werden denkbar. Weiterhin weist der Zylinder 10 auf einer festgelegten Höhe radiale Spülöffnungen 11 auf, anhand derer bei entsprechender Stellung des Kolbens 20 der Brennraum gespült werden kann.

[0036] Der Kolben 20 ist über ein Pleuel 30 mit zwei Planetenräder 40 verbunden, welche jeweils in einem Hohlrad 50 rotieren. Es ist ebenfalls möglich, lediglich ein Planetenrad 40 und entsprechend ein Hohlrad 50 vorzusehen. Der Einfachheit halber wird im Folgenden lediglich von einem Planetenrad 40 und einem Hohlrad 50 gesprochen, da die Bewegung der beiden Planetenräder 40 synchron abläuft. Mit dem Planetenrad 40 ist eine Kurbelwelle 60 verbunden, welche, wie bei Verbrennungskraftmaschinen des Stands der Technik, die Leistung des Motors zur Nutzung bereitstellt und unterschiedliche Kolbenanordnungen 1 miteinander verbindet. Erfindungsgemäß erfolgt die Verbindung des Pleuel 30 am Planetenrad 40 exzentrisch, also nicht in der geometrischen Mitte des Planetenrads 40, worauf im Hinblick auf Fig. 2 näher eingegangen wird.

[0037] Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Planetenrads 40, wie es in der Ausführungsform der Kolbenanordnung 1 gem. Fig. 1 zum Einsatz kommt. Es weist eine Außenverzahnung 43 auf, welche mit der Verzahnung des Hohlrads 50 in Eingriff steht. Die Verbindung des Pleuels 30 mit dem Planetenrad 40 wird über ein Verbindungselement 42 realisiert. In der gezeigten Ausführungsform ist dieses zylinderförmig ausgebildet und auf der Seitenfläche des Planetenrads 40 angeordnet. In der geometrischen Mitte des Planetenrads 40 ist die Aufnahme 41 für die Kurbelwelle 60 angeordnet.

[0038] Die geometrische Mitte M des zylinderförmigen Verbindungselements 42 fällt dabei nicht mit der geometrischen Mitte K des Planetenrads 40 zusammen. Das Verbindungselement 42 ist also exzentrisch auf der Seitenfläche des Planetenrads 40 angeordnet, wobei die Exzentrizität e, also der Abstand der geometrischen Mitte M des Verbindungselements zur geometrischen Mitte K des Planetenrads 40, eine wichtige Kenngröße für die Kolbenbewegung darstellt, wie im Hinblick auf Fig. 3 näher erläutert wird.

[0039] Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Zylinders 10 und den Bewegungsverlauf der geometrischen Mitte M des Verbindungselements 42. Der Bewegegungsverlauf eines Punktes des Kolbens entspricht dabei dem Bewegungsverlauf der geometrischen Mitte M des Verbindungselements 42 in y-Richtung des Diagramms. Der Zylinder 10 entspricht dabei dem bereits in Fig. 1 gezeigten Zylinder 10. Durch die im Hinblick auf Fig. 2 erläuterte Exzentrizität e verläuft die linear oszillierende Axialbewegung des Kolbens 20 innerhalb des Zylinders 10 nicht wie im Stand der Technik bekannt immer zwischen den beiden gleichen Endpunkten. Diese werden herkömmlicherweise als oberer und unterer Totpunkt (OT, UT) bezeichnet und markieren jeweils den Wendepunkt des Kolbens 20 bei der axialen Bewegung. Durch die Exzentrizität e in der erfindungsgemäßen Kolbenanordnung 1 erfolgt die Bewegung zwischen zwei oberen und zwei unteren Totpunkten. Wie später im Hinblick auf Fig. 6 näher erläutert wird, umfasst ein Arbeitszyklus (Gesamtzyklus mit zwei Arbeitsspielen/Arbeitstakten) der erfindungsgemäßen Kolbenanordnung drei Umdrehungen der Kurbelwelle 60. Dies bedeutet, dass das Planetenrad 40 auch dreimal innerhalb des Hohlrads 50 rotiert. Durch die Exzentrizität e verläuft die geometrische Mitte M des Verbindungselements 42 während einer Umdrehung nicht auf einer Kreisbahn. Werden drei Umdrehungen der Kurbelwelle 60 durchlaufen befindet sich die geometrische Mitte M jedoch wieder auf dem gleichen Punkt. Der Bewegungsverlauf der geometrischen Mitte M des Verbindungselements 42 ist dabei auf der rechten Seite der Fig. 3 abgebildet, wobei der Bewegungsverlauf eines oberen Punkts des Kolbens 20 dem Bewegungsverlauf der geometrischen Mitte M des Verbindungselements 42 entspricht und somit das Diagramm in y- Richtung auf einen oberen Punkt des Kolbens 20 übertragen werden kann.

[0040] Diese hypozykloide Kurve weist drei Maxima auf, welche als obere Totpunkte zu verstehen sind, und drei Minima, welche als untere Totpunkte zu verstehen sind. Dabei sind zwei Maxima höher als das dritte Maximum und ein Minimum niedriger als die zwei anderen Minima. Dadurch bilden also die beiden höheren Maxima den ersten oberen Totpunkt OT' und das niedrigere Maximum den zweiten oberen Totpunkt OT". Analog dazu bilden die beiden höheren Minima den ersten unteren Totpunkt UT` und das eine niedrigere Minimum (sozusagen das globale Minimum der Bewegungskurve) den zweiten unteren Totpunkt UT".

[0041] Durch die Übersetzung des hypozykloiden Bewegungsverlaufs der geometrischen Mitte M des Verbindungselements 42 hin zu einer linearen axialen alternierenden Bewegung des Kolbens 20 bewegt sich dieser während eines Arbeitszyklus zwischen dem zweiten unteren Totpunkt UT" und dem ersten oberen Totpunkt OT`, wobei der erste obere Totpunkt OT' zweimal erreicht wird und der zweite obere Totpunkt OT" einmal. Analog dazu wird der erste untere Totpunkt UT` zweimal und der zweite untere Totpunkt UT" einmal erreicht. Die Spülöffnungen 11 sind derart im Zylinder 10 angeordnet, dass sie nur beim Durchlauf des zweiten unteren Totpunkts UT" des Kolbens 20 von diesem freigegeben werden. Je größer die Exzentrizität e ausgeführt ist, desto mehr weicht der hypozykloide Bewegungsablauf der geometrischen Mitte M des Verbindungselements 42 von einer Kreisbahn ab und folglich desto größer ist der Unterschied zwischen den jeweiligen ersten und den zweiten Totpunkten. Ziel ist es für beide Arbeitsspiele eine möglichst gleichmäßige Verdichtung zu realisieren.

[0042] Die Entstehung unterschiedlicher oberer und unterer Totpunkte wird weiterhin in den Figs. 4a, 4b sowie 5a und 5b näher erläutert. Die Figs. 4a und 5a zeigen die erfindungsgemäße Kolbenanordnung 1 in unterschiedlichen Positionen des Arbeitszyklus. In der Fig. 4a befindet sich das Planetenrad 40 innerhalb des Hohlrads 50 in der am weitesten vom Zylinder 10 entfernten Position. Dabei ist das Planetenrad 40 derart orientiert, dass die Exzentrizität e in Zeichenebene nach unten weist, also das Verbindungselement 42 sich weiter weg vom Zylinder 10 befindet als die geometrische Mitte des Planetenrads 40. Somit befindet sich der Kolben 20 am zweiten unteren Totpunkt UT", also dem globalen Minimum in dem Bewegungsverlauf aus Fig. 3. Dadurch sind wie in Fig. 4b schematisch dargestellt die radialen Spülöffnungen 11 im Zylinder 10, der hier in einem Ausschnitt dargestellt ist, durch den Kolben 20 freigelegt.

[0043] In Fig. 5a befindet sich das Planetenrad 40 wieder an der am weitesten vom Zylinder 10 entfernten Stelle im Hohlrad 50 und zwar genau eine Umdrehung des Planetenrads 40 im Hohlrad 50 später. Jedoch befindet sich die geometrische Mitte M des Verbindungselements 42 nach einer Umdrehung des Planetenrads 40 im Hohlrad 50 nicht wieder an der gleichen Stelle, sondern ist in Zeichenebene der Fig. 5a nach oben links gerutscht. Dadurch befindet sich der Kolben 20 am ersten unteren Totpunkt UT` im Zylinder 10, in dem er die Spülöffnungen 11 bedeckt und somit keinen Austritt des Gasgemischs aus dem Brennraum 14 durch die Spülöffnungen 11 zulässt, wie in Fig. 5b dargestellt.

[0044] Fig. 6 zeigt ein Diagramm zur Darstellung des Bewegungsablaufs des Kolbens 20 in dem Zylinder 10 einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung 1. Anhand der Fig. 6 wird der Arbeitszyklus der erfindungsgemäßen Kolbenanordnung 1 und somit das erfindungsgemäße Verfahren im Zusammenhang mit Fig. 1 näher beschrieben.

[0045] Der Gesamtzyklus umfasst dabei eine Kurbelwellendrehung von 1080°, was 3 vollen Kurbelwellenumdrehungen entspricht. Er ist in insgesamt sechs Takte unterteilt, welche jeweils 180° also eine halbe Kurbelwellenumdrehung umfassen. Das Diagramm zeigt auf der x-Achse den Winkel der Kurbelwelle 60, also die Kurbelwellendrehung, und auf der y-Achse den Hub des Kolbens 20 innerhalb des Zylinders 10. Die konkreten Zahlenwerte seien an dieser Stelle nur beispielhaft angeführt.

[0046] In der gezeigten Ausgangslage befindet sich der Kolben 20 im zweiten oberen Totpunkt OT". Von dort aus bewegt er sich im ersten Takt in Richtung des ersten unteren Totpunkts UT`. Während dieser Bewegung öffnet die Einlassnocke 71 auf der Nockenwelle 70 (siehe Fig. 1) das Einlassventil 12, wodurch ein Luftkraftstoffgemisch in den Brennraum 14 gelangt. In einer alternativen Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, dass lediglich Frischluft durch das Einlassventil in den Brennraum gelangt und im folgenden Verdichtungstakt mit einem eingespritzten Kraftstoff zur Bildung eines Kraftstoffluftgemischs versetzt wird.

[0047] Nach Erreichen des ersten unteren Totpunkts UT` wird das Volumen des Brennraums 14 durch die Bewegung des Kolbens 20 in Richtung des ersten oberen Totpunkts OT' wieder verringert. Dabei wird das im Brennraum 14 befindliche Gasgemisch verdichtet, weshalb dieser Takt als Verdichtungstakt beschrieben werden kann. Während dieses Takts ist das Einlassventil 12 wieder geschlossen, um ein Entweichen des Gasgemischs zu verhindern. Die ersten beiden Takte sind somit ebenfalls aus einem Viertaktmotor bekannt, wobei im Unterschied zum Viertaktmotor die Kolbenbewegung zwei unterschiedliche obere Totpunkte umfasst.

[0048] Beim Erreichen des ersten oberen Totpunkts OT' bzw. kurz davor wird das Gasgemisch gezündet. Hierzu wird bei Ottomotoren eine Zündkerze wie in herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, während bei Dieselmotoren die Verdichtung so hoch ist, dass sich das Gasgemisch aufgrund des hohen Drucks und der damit einhergehenden Temperaturerhöhung selbst entzündet. Durch die Entzündung des Gasgemischs wird der Druck im Brennraum 14 stark erhöht, wodurch der Kolben 20 bei der Bewegung im dritten Takt, vom ersten oberen Totpunkt OT' zum zweiten unteren Totpunkt UT" beschleunigt. Über das Pleuel 30 kann damit die Leistung an die Kurbelwelle 60 übertragen werden.

[0049] Erreicht der Kolben 20 den ersten unteren Totpunkt UT` gibt er die radial im Zylinder 10 angeordneten Spülöffnungen 11 frei, wodurch der Brennraum 14 gespült wird. Die Spülöffnungen 11 sind während dem Durchlauf des zweiten unteren Totpunkts UT" des Kolbens 20 geöffnet, bis der Kolben 20 im vierten Takt wieder den ersten unteren Totpunkt UT` bzw. die Spülöffnungen 11 passiert. Während des Spülens, das somit im Übergang von zwei Takten erfolgt, ist es ebenfalls möglich, aber nicht notwendig, dass das Einlassventil 12 öffnet und so frisches Gasgemisch in den Brennraum vom Zylinderdeckel strömt, sofern der Druck im Brennraum 14 geringer ist als der Druck mit dem das frische Gasgemisch in den Brennraum 14 strömt. Vorzugsweise öffnet das Auslassventil 13 zumindest teilweise während des Spülvorgangs (siehe Fig. 3), sodass das Gasgemisch während des Spülvorgangs zumindest teilweise über das Auslassventil entweichen kann. Vorzugsweise erfolgt der Spülvorgang dabei derartig, dass durch Spülöffnungen 11 am Boden des Brennraums 14 ein frisches Gasgemisch einströmt, während das in dem Brennraum 14 befindliche Gasgemisch durch das Auslassventil 13 ausgestoßen wird. Die Verwendung mehrer Auslassventile 13, wobei lediglich ein Teil zum Spülen verwendet wird, ist ebenso denkbar wie Ausführungsformen bei denen sowohl zumindest teilweise der Auslass als auch der Einlass des Gasgemischs während des Spülvorgangs über entsprechend angeordnete Spülöffnungen 11 realisiert werden.

[0050] Sobald der Kolben 20 auf seiner erneuten Bewegung in Richtung des ersten oberen Totpunkts OT' während des vierten Takts die Spülöffnungen 11 verschließt, ist das Spülen beendet (wobei auch das gegebenenfalls geöffnete Auslassventil 13 schließt) und das verbleibende Gasgemisch im Brennraum 14 wird erneut komprimiert und anschließend wieder, also ein zweites Mal innerhalb eines Arbeitszyklus, gezündet. Beim Verdichtungsvorgang sind die optional öffnenden Ventile wieder geschlossen. Der vierte und der fünfte Takt entsprechen somit weitestgehend den aus einem Zweitaktmotor bekannten Takten.

[0051] Durch die erneute, also die zweite Zündung des Gasgemischs erfolgt im fünften Takt eine zweite Leistungsabgabe an die Kurbelwelle 60 innerhalb des Arbeitszyklus, wobei der Kolben 20 lediglich bis zum ersten unteren Totpunkt OT' gelangt. In diesem zweiten Verbrennungstakt (Leistungsabgabe), werden die restlichen im Gasgemisch enthaltenen Verbrennungsbestandteile vollständig verbrannt, sodass eine besonders saubere und vollständige Verbrennung erzielt werden kann.

[0052] Nach dem Durchlaufen des ersten unteren Totpunkts UT` wird ein Ventilteller 131 des Auslassventils 13 von seinem Ventilsitz 132 gehoben und das im Brennraum 14 verbliebene und verbrannte Gasgemisch durch das Auslassventil 13 ausgestoßen. Die Auslassnocke 72 (siehe Fig. 1) umfasst dazu in der gezeigten Ausführungsform zwei Erhöhungen, um das Auslassventil 13 während des Spülvorgangs und des Austoßtakts (Takt 6) zu öffnen. Nach dem Erreichen des zweiten oberen Totpunkts OT" ist ein Arbeitszyklus abgeschlossen und die Takte beginnen wieder von vorne. Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen der Erfindung mit unabhängig steuerbaren Ventiltrieben sowie Ausführungsformen ohne Nockenwelle denkbar, um die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlass- 12 sowie des Auslassventils 13 variabel zu steuern.

[0053] Aufgrund der Tatsache, dass während eines Arbeitszyklus, also dem Gesamtzyklus von 6 Takten, zwei Verbrennungen und damit Leistungsabgaben stattfinden, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Motor um einen 3-Takt-Motor, wobei zwei unterschiedliche 3-Takt-Abläufe alternierend durchgeführt werden. Man könnte daher auch von einem zwei-mal-drei-Takt-Motor sprechen. Beide Verdichtungstakte erfolgen dabei zwischen dem ersten unteren UT` und dem ersten oberen Totpunkt OT`, wodurch ein für die jeweiligen daran anschließenden Verbrennungen ein konstantes Verdichtungsverhältnis sichergestellt werden kann.

[0054] Fig. 7 zeigt im Wesentlichen die Kurbelwellenanordnung aus Fig. 1, weshalb an dieser Stelle lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Im Unterschied zur Ausführungsform gem. Fig. 1, weist die Ausführungsform gem. Fig. 7 zusätzlich ein Außengewinde 51 auf, welches sich über den halben Umfang außen am Hohlrad 50 erstreckt.

[0055] Durch Drehung des Zahnrads 80 kann das Hohlrad 50 um die Kurbelwelle 60 rotieren. Dadurch rotiert ebenso das Planetenrad 40, wodurch sich die Exzentrizität, mit der das Verbindungselement 42 das Pleuel 30 und das Planetenrad 40 verbunden ist, leicht verschiebt. Folglich erfolgt ebenso eine Verschiebung der Totpunkte, da durch die Verschiebung der Exzentrizität die Extrema der Kolbenbewegung nicht mehr identisch sind. Dies hat zum einen zur Folge, dass das für die Verdichtung zur Verfügung stehende Volumen innerhalb des Brennraums 14 und somit das Verdichtungsverhältnis des Gasgemischs im Brennraum 14 geändert wird, aber zum anderen insbesondere auch, dass die Öffnungs- und Schließzeitpunkte insbesondere des Einlassventils geändert werden und somit eine Steuerung dieser Zeitpunkte durch Drehung des Hohlrads 50 erreicht werden kann.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Arbeitszyklus drei Umdrehungen einer Kurbelwelle (60) der Verbrennungskraftmaschine umfasst, und ein Kolben (20) der Verbrennungskraftmaschine während eines Arbeitszyklus zweimal einen ersten oberen Totpunkt (OT`) und einmal einen zweiten oberen Totpunkt (OT") und zweimal einen ersten unteren Totpunkt (UT`) und einmal einen zweiten unteren Totpunkt (UT") erreicht, wobei der erste obere Totpunkt (OT`) bzw. der erste untere Totpunkt (UT`) weiter von der Kurbelwelle (60) entfernt sind als der zweite obere Totpunkt (OT") bzw. der zweite untere Totpunkt (UT"), wobei der Arbeitszyklus folgende Takte aufweist:

(A) Zufuhr eines Kraftstoffgemisch in einen Brennraum (14) des Zylinders (10) während der Bewegung des Kolbens (20) von dem zweiten oberen Totpunkt (OT") zum ersten unteren Totpunkt (UT`),

(B) Verdichten des Luft-Kraftstoffgemischs im Brennraum (14) des Zylinders (10) während der Bewegung des Kolbens (20) vom ersten unteren Totpunkt (UT`) zum ersten oberen Totpunkt (OT`),

(C) Verbrennen des Luft-Kraftstoffgemischs während der Bewegung des Kolbens (20) von dem ersten oberen Totpunkt (OT`) zum zweiten unteren Totpunkt (UT"),

(D) Verdichten eines zu diesem Zeitpunkt im Brennraum (14) befindlichen Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens (20) vom zweiten unteren Totpunkt (UT") zum ersten oberen Totpunkt (OT`),

(E) Verbrennen des Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens (20) von dem ersten oberen Totpunkt (OT`) zum ersten unteren Totpunkt (UT"),

(F) Ausstoßen des im Brennraum (14) befindlichen Gasgemischs während der Bewegung des Kolbens (20) von dem ersten unteren Totpunkt (UT`) zum zweiten oberen Totpunkt (OT"),

wobei beim Durchlauf des Kolbens (20) durch den zweiten unteren Totpunkt (UT") zumindest ein Teil des im Brennraum (14) befindlichen Gasgemischs aus dem Brennraum (14) gespült wird.

2. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei während des Verdichtens bei der Bewegung des Kolbens (20) vom zweiten unteren Totpunkt (UT") zum ersten oberen Totpunkt (OT`), insbesondere während des Spülens kurz nach dem Durchlauf des Kolbens (20) durch den zweiten unteren Totpunkt (UT"), ein Kraftstoffgemisch in den Brennraum (14) eingespritzt wird.

3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Durchlaufs des Kolbens (20) durch den zweiten unteren Totpunkt (UT") ein Auslassventil (13) geöffnet wird.

4. Zylinderanordnung (1) einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend

einen Kolben (20), welcher dazu ausgebildet ist, sich in einem Zylinder (10) translatorisch hin und her zu bewegen und einen Brennraum (14) innerhalb des Zylinders (10) zu begrenzen,

ein Pleuel (30), dazu ausgebildet den Kolben (20) mit einem Planetenrad (40) mittels eines Verbindungselements (42) zu verbinden, wobei

das Verbindungselement (42) exzentrisch auf dem Planetenrad (40) angeordnet ist und das Planetenrad (40) mit einem Hohlrad (50) in Eingriff steht und in diesem rotiert und zudem mit einer Kurbelwelle (60) verbunden ist, wobei weiterhin

die Abmessung des Planetenrads (40) und die exzentrische Anordnung des Verbindungselements (42) derart ausgebildet sind, dass der Kolben (20) in drei Umdrehungen des Planetenrads (40) im Hohlrad (50) zweimal einen ersten oberen Totpunkt (OT`) und einmal einen zweiten oberen Totpunkt (OT") und zweimal einen ersten unteren Totpunkt (UT`) und einmal einen zweiten unteren Totpunkt (UT") erreicht, wobei der erste obere Totpunkt (OT`) und der erste untere Totpunkt (UT`) weiter von einer Achse des Hohlrads entfernt sind als der zweite obere Totpunkt (OT") bzw. der zweite untere Totpunkt (UT").

5. Zylinderanordnung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Zylinder (10) zwischen dem ersten unteren Totpunkt (UT`) und dem zweiten unteren Totpunkt (UT") wenigstens eine Spülöffnung (11) aufweist, welche dazu ausgebildet ist ein Gasgemisch aus dem Brennraum (14) abzuleiten.

6. Zylinderanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 und 5, wobei das Verbindungselement (42) zwischen Pleuel (30) und Planetenrad (40) durch eine exzentrisch angeordnetes, insbesondere zylinderförmiges Element, welches von einem am Ende des Pleuels (30) angeordneten Pleuelauges (31) umschlossen wird, ausgebildet ist.

7. Zylinderanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei die Zylinderanordnung (1) wenigstens ein Einlassventil (12) zur Zufuhr eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennraum (14) und ein Auslassventil (13) zum Auslass eines Gasgemischs aus dem Brennraum (14) aufweist.

8. Zylinderanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, wobei das Hohlrad (50) drehbar um die Kurbelwelle (60) angeordnet ist.

9. Zylinderanordnung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei auf der Außenseite des Hohlrads (50) ein Außengewinde (51) angeordnet ist, welche dazu ausgebildet ist, das Hohlrad (50) um die Kurbelwelle (60) zu drehen.

10. Verbrennungskraftmaschine aufweisend wenigstens eine Zylinderanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 9.

Zeichnung