Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor, insbeson- dere einen Ottomotor, mit einer längenverstellbaren Pleuelstange die ein erstes Pleuelauge zur Aufnahme eines Kolbenbolzens und ein zweites Pleuelauge zur Aufnahme eines Kurbel- wellenzapfens umfasst, wobei der Längenabstand zwischen dem Kolbenbolzen und dem Kur- belwellenzapfen mittels der Pleuelstange verstellbar ist. Weiter betrifft die Erfindung einen Ver- brennungsmotor mit einer solchen längenverstellbaren Pleuelstange sowie die Verwendung einer längenverstellbaren Pleuelstange und einer Sensoreinrichtung in einem Verbrennungs- motor.

Der thermische Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors, insbesondere von Ottomotoren, ist abhängig vom Verdichtungsverhältnis e, d.h. dem Verhältnis vom Gesamtvolumen vor der Ver- dichtung zum Kompressionsvolumen (e = (Hubvolumen V _h + Kompressionsvolumens V _c ) / Kompressionsvolumen V _c ). Mit steigendem Verdichtungsverhältnis nimmt der thermische Wir- kungsgrad zu. Die Zunahme des thermischen Wirkungsgrades über das Verdichtungsverhält- nis ist degressiv, allerdings im Bereich heute üblicher Werte noch relativ stark ausgeprägt.

In der Praxis kann das Verdichtungsverhältnis nicht beliebig gesteigert werden, da ein zu ho- hes Verdichtungsverhältnis zu einer unbeabsichtigten Selbstentzündung des Verbrennungs- gemischs durch Druck- und Temperaturerhöhung führt. Diese frühzeitige Verbrennung führt nicht nur zu einem unruhigen Lauf und dem sogenannten Klopfen bei Ottomotoren, sondern kann auch zu Bauteilschäden am Motor führen. Im Teillastbereich ist die Gefahr der Selbst- entzündung geringer, die neben dem Einfluss von Umgebungstemperatur und Druck, auch vom Betriebspunkt des Motors abhängig ist. Entsprechend ist im Teillastbereich ein höheres Verdichtungsverhältnis möglich. In der Entwicklung von modernen Verbrennungsmotoren gibt es daher Bestrebungen, das Verdichtungsverhältnis an den jeweiligen Betriebspunkt des Mo- tors anzupassen.

Um im oberen Lastbereich ein Klopfen des Motors zu verhindern, werden über einen Klopfsensor, üblicherweise ein piezoelektrischer Empfänger, die Schaltschwingungen im Mo- tor erfasst und beim Auftreten von für das Klopfen typischen hochfrequenten Schwingungsan- teilen der Zündzeitpunkt durch die Motorsteuerung in Richtung spät verstellt, bis keinerlei Klopfgeräusche mehr festgestellt werden. Anschließend verstellt die Motorsteuerung den Zündzeitpunkt wieder schrittweise in Richtung eines frühen Zündzeitpunkts, um eine bessere Ausnutzung des Kraftstoffs und damit zu einem besseren Wirkungsgrad des Motors zu gelan- gen. Dadurch wird der Verbrennungsmotor permanent in der Nähe der sogenannten Klopf- grenze gehalten. Neben einer möglichst hohen Leistungsausbeute und optimalem Wirkungs- grad des Motors werden durch eine solche elektronische Klopfregelung Schwankungen in der Kraftstoffqualität ausgeglichen und Motorschäden verhindert.

Für die Realisierung eines variablen Verdichtungsverhältnisses (VCR) existieren unterschied- liche Lösungen, mit denen die Lage des Hubzapfens der Kurbelwelle oder des Kolbenbolzens des Motorkolbens verändert oder die effektive Länge der Pleuelstange variiert wird. Hierbei gibt es jeweils Lösungen für eine kontinuierliche und diskontinuierliche Verstellung der Bau- teile. Eine kontinuierliche Verstellung ermöglicht eine optimale Reduzierung des CC>2-Aussto- ßes und des Verbrauchs aufgrund eines für jeden Betriebspunkt einstellbaren Verdichtungs- Verhältnisses. Demgegenüber ermöglicht eine diskontinuierliche Verstellung mit zwei als End- anschläge der Verstellbewegung ausgebildeten Stufen konstruktive und betriebstechnische Vorteile und ermöglicht trotzdem im Vergleich zu einem konventionellen Kurbeltrieb noch sig- nifikante Einsparungen im Verbrauch und dem CC>2-Ausstoß.

Bereits die Druckschrift US 2,217,721 beschreibt einen Verbrennungsmotor mit einer längen- verstellbaren Pleuelstange mit zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Pleuelteilen, die gemeinsam einen Hochdruckraum ausbilden. Zur Befüllung und Entleerung des Hochdruck- raums mit Motoröl und damit zur Längenänderung der Pleuelstange ist ein hydraulischer Ver- stellmechanismus mit einem Steuerventil vorgesehen, das durch den Druck des Motoröls ver- stellbar ist.

Eine diskontinuierliche Verstellung des Verdichtungsverhältnisses für einen Verbrennungsmo- tor zeigt die EP 1 426 584 A1 , bei der ein mit dem Kolbenbolzen verbundener Exzenter eine Einstellung des Verdichtungsverhältnisses ermöglicht. Dabei erfolgt eine Fixierung des Exzen- ters in der einen oder anderen Endstellung des Schwenkbereichs mittels einer mechanischen Arretierung. Aus der DE 10 2005 055 199 A1 geht ebenfalls die Funktionsweise eines längen- variablen Pleuels hervor, mit dem verschiedene Verdichtungsverhältnisse ermöglicht werden. Die Realisierung erfolgt auch hier über einen Exzenter im kleinen Pleuelauge, das in seiner Position durch zwei Hydraulikzylinder mit veränderbarem Widerstand fixiert wird.

Die WO 2013/092364 A1 beschreibt eine längenverstellbare Pleuelstange für einen Verbren- nungsmotor mit zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Stangenteilen, wobei ein Stan- genteil einen Zylinder und das zweite Stangenteil ein längsverschiebbares Kolbenelement ausbildet. Zwischen dem Verstellkolben des ersten Stangenteils und dem Zylinder des zweiten Stangenteils ist ein Hochdruckraum ausgebildet, der über einen hydraulischen Verstellmecha- nismus mit Motoröl versorgt wird. Eine ähnliche längenverstellbare Pleuelstange für einen Ver- brennungsmotor mit teleskopartig verschiebbaren Stangenteilen ist in der WO 2015/055582 A2 gezeigt.

Die verstellbare Pleuellänge derartiger längenverstellbarer Pleuelstangen beeinflusst das Kompressionsvolumen im Verbrennungsraum, wobei das Hubvolumen durch die Position des Kurbelwellenzapfens und die Zylinderbohrung vorgegeben ist. Eine kurze Stellung der Pleuel- stange führt zu einem geringeren Verdichtungsverhältnis als eine lange Stellung der Pleuel- stange bei ansonsten gleichen geometrischen Abmessungen, z.B. Kolben, Zylinderkopf, Kur- belwelle, Ventilsteuerung etc.. Bei vielen bekannten längenverstellbaren Pleuelstangen wird die Pleuellänge hydraulisch zwischen zwei Stellungen variiert, wobei die Längenänderung durch einen Teleskopmechanismus erfolgt, der mittels eines doppelwirkenden Hydraulikzylin- ders verstellbar ist. Das erste kleinere Pleuelauge, üblicherweise zur Aufnahme des Kolben- bolzens, ist mit einer Kolbenstange verbunden (teleskopierbarer Stangenteil). Der zugehörige Verstellkolben ist axial verschiebbar in einem Zylinder geführt, der in dem Pleuelteil mit dem zweiten größeren Pleuelauge, üblicherweise zur Aufnahme des Kurbelwellenzapfens, ange- ordnet ist. Der Verstellkolben trennt den Zylinder in zwei Druckräume, einen oberen und einen unteren Druckraum. Diese beiden Druckräume werden über einen hydraulischen Verstellme- chanismus mit Motoröl versorgt, wobei dessen Versorgung mit Motoröl über die Schmierölzu- fuhr des Pleuellagers erfolgt. Hierzu ist eine Öldurchführung vom Kurbelwellenzapfen über das Pleuellager zum Pleuel und dort über die Rückschlagventile des Verstellmechanismus in die Druckräume erforderlich.

Ist die Pleuelstange in der langen Stellung, befindet sich kein Motoröl im oberen Druckraum. Der untere Druckraum hingegen ist vollständig mit Motoröl gefüllt. Während des Betriebs wird die Pleuelstange aufgrund der Gas- und Massenkräfte alternierend auf Zug und Druck belas- tet. In der langen Stellung des Pleuels wird eine Zugkraft durch den mechanischen Kontakt mit einem oberen Anschlag des Verstellkolbens aufgenommen. Die Pleuellänge ändert sich dadurch nicht. Eine einwirkende Druckkraft wird über die Kolbenfläche auf den ölgefüllten un- teren Druckraum übertragen. Da das Rückschlagventil dieser Kammer den Ölrücklauf unter- bindet, steigt der Öldruck an, wobei in dem unteren Druckraum sehr hohe dynamische Drücke von deutlich über 1 .000 bar entstehen können. Die Pleuellänge ändert sich nicht. Das Pleuel ist durch den Systemdruck in dieser Richtung hydraulisch gesperrt. In der kurzen Stellung des Pleuels drehen sich die Verhältnisse um. Der untere Druckraum ist leer, der obere Druckraum ist mit Motoröl gefüllt. Eine Zugkraft bewirkt einen Druckanstieg in dem oberen Druckraum. Eine Druckkraft wird durch einen mechanischen Anschlag aufgenom- men.

Die in einem Verbrennungsmotor von einer Pleuelstange zu übertragenden Kräfte sind be- trächtlich, weshalb bei einer Exzenterverstellung die mechanische Belastung der Exzenterein- heit und bei einer hydraulischen Verstellung die Drücke in dem Druckräumen der Zylinder- Kolben-Einheit erheblich sein können. Angesichts der hohen mechanischen oder hydrauli schen Belastung der jeweiligen Verstellmechanismen ist die Dauerfestigkeit der verwendeten Werkstoffe die Belastbarkeit der Komponenten sowie die Einbindung in den Verbrennungs- motor kritisch. Diese Gesamt-Problematik impliziert die Gefahr einer Fehlfunktion bei der Län- genverstellung der Pleuelstange, was zu Schäden am Verbrennungsmotor bis hin zu einem Totalversagen führen kann.

Obwohl in vielen Bereichen der Technik Kolbenhubmaschinen hinlänglich bekannt sind und im Bereich der Automobilindustrie Hubkolben-Motoren beständig optimiert, verbessert und weiterentwickelt werden, sind die hydraulischen Verstell- und Versorgungsmechanismen von Zylinder-Kolben-Einheiten längenverstellbarer Pleuelstangen trotz umfangreicher Entwick- lungs- und Forschungsarbeiten weiterhin entwicklungsbedürftig, insbesondere im Hinblick auf die notwendige Funktionssicherheit längenverstellbarer Pleuelstangen in der gesamten Lauf- zeit von Verbrennungsmotoren. In modernen Verbrennungsmotoren ermöglicht der Einsatz von Klopfsensoren und die Messung von hochfrequenten Schallschwingungen in Verbindung mit einer Klopfsteuerung und der Verstellung des Zündzeitpunkts eine Optimierung der Motor- leistung im jeweiligen Lastbereichs des Motors. Weiter kann ein Klopfsensor auch Rück- schlüsse auf die Lage des Hubkolbens oder die korrekte Funktion der längenverstellbaren Pleuelstange geben. In Kombination mit einer Klopfsteuerung kann ein Klopfsensor jedoch eine Fehlfunktion der längenverstellbaren Pleuelstange nicht sicher detektieren, was nicht nur zu dauerhaften Defekten an der längenverstellbaren Pleuelstange sondern auch zu einem To- talausfall des Motors führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für einen Ver- brennungsmotor mit einer längenverstellbaren Pleuelstange bereit zu stellen, die einen siche- ren Betrieb des Motors und der längenverstellbaren Pleuelstange ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Sensorein- richtung für die Erfassung der Längenverstellung der Pleuelstange umfasst, wobei die Sen- soreinrichtung einen Sensor und einen an der längenverstellbaren Pleuelstange vorgesehe- nen Indexbereich aufweist, und wobei mittels dem Sensor eine von der Längenverstellung der Pleuelstange abhängige Eigenschaft des Indexbereichs erfassbar ist. Die Erfassung der Län- genverstellung der Pleuelstange im Verbrennungsmotor ermöglicht es im Betrieb der längen- verstellbaren Pleuelstange die Schaltstellung des Pleuels zu ermitteln, d.h. ob sich die Pleuel- stange in der langen Stellung oder in der kurzen Stellung befindet. In Abhängigkeit der kurzen oder langen Stellung der Pleuelstange verändert sich die Lage des Hubkolbens im Zylinder des Verbrennungsmotors und vergrößert bzw. verkleinert so das Kompressionsvolumen der Brennkammer. Dadurch ist sowohl eine Optimierung des Wirkungsgrads des Motors im Teil- last- und Volllastbetrieb als auch eine Überwachung der Funktion der längenverstellbaren Pleuelstange möglich, um Schäden am Motor zu vermeiden. Der Indexbereich an der längen- verstellbaren Pleuelstange dient dabei als passiver oder aktiver Signalgeber für den Sensor. In Abhängigkeit des Sensors ist der Indexbereich derart angeordnet und ausgebildet, dass er eine von der Längenverstellung abhängige physikalische, chemische, geometrische oder stoff- liche Eigenschaft des Indexbereichs oder der Pleuelstange im Indexbereich für den Sensor erfassbar macht. Die Form oder Struktur des Indexbereichs ist abhängig von dem gewählten Sensor und der damit verbundenen Empfindlichkeit und Auflösung des Sensors. Da sich die Lage der Pleuelstange im Betrieb des Verbrennungsmotors regelmäßig ändert, müssen die vom Sensor erfassten Werte in Abhängigkeit der Lage des Kurbelwellenzapfens ausgewertet oder Messdaten nur bei einer definierten Stellung des Kurbelwellenzapfens erfasst werden.

Eine zweckmäßige Ausbildung sieht vor, dass der Sensor ein optischer, induktiver, kapazitiver oder akustischer Sensor ist. Derartige Sensoren sind in unterschiedlichen Bauformen, Quali- täten und Genauigkeiten erhältlich und entsprechende Messkonzepte sind in der Technik ver- fügbar. Trotz der Möglichkeit, kostengünstige Sensoren aus dem Bereich optischer, induktiver, kapazitiver oder akustischer Sensoren einzusetzen, ermöglichen diese Sensoren eine prob- lemlose und genaue Messung der Längenverstellung der Pleuelstange. Insbesondere kann der Sensor dabei ein berührungsloser, bevorzugt ein optischer, induktiver, kapazitiver oder akustischer Abstandssensor sein, um so mit der Sensoreinrichtung ein einfach erfassbares und weiter verarbeitbares Signal zu erhalten.

Eine sinnvolle Ausgestaltung sieht vor, dass der Indexbereich an einer Oberfläche der längen- verstellbaren Pleuelstange ausgebildet ist. Ein an der Oberfläche der längenverstellbaren Pleuelstange ausgebildeter Indexbereich kann sowohl kostengünstig bei der Herstellung der längenverstellbaren Pleuelstange vorgesehen, aber auch in einem nachträglichen Arbeits- schritt angebracht werden. Dabei kann der Indexbereich insbesondere in einem Bereich der Pleuelstange vorgesehen werden, der bei einer Längenverstellung der Pleuelstange eine sig- nifikante Lageänderung gegenüber dem Sensor aufweist. Entsprechend der bei der Längen- verstellung der Pleuelstange vom Sensor erfassten, physikalischen, chemischen, geometri- schen, oder stofflichen Eigenschaft des Indexbereichs, kann der Indexbereich eine einfache Oberfläche der Pleuelstange, eine besonders ausgebildete oder nachbearbeitete Kontur, eine an der Pleuelstange vorgesehene oder dort hindurchgehende geometrische Struktur, ein in der Pleuelstange eingebetteter induktiver Widerstand, ein in der Pleuelstange eingebetteter Magnet oder eine andere, alternative Ausgestaltung des Indexbereichs sein.

Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass der Indexbereich an der längenverstellbaren Pleuelstange eine strukturierte Oberfläche aufweist, bevorzugt eine Oberfläche mit in Richtung des Abstandssensors vorstehenden Vorsprüngen. Eine strukturierte Oberfläche ermöglicht gerade in Verbindung mit einem berührungslosen optischen oder akustischen Abstandssensor eine klare und eindeutige Erfassung des Indexbereichs. Dabei können in Richtung des Ab- standssensors vorstehende Vorsprünge in kritischen Messbereichen der Längenverstellung der Pleuelstange eine größere Divergenz des Messsignals erzeugen und damit eine genauere Messung ermöglichen. Beispielsweise kann eine Oberfläche mit einem Rechteckprofil, insbe- sondere im Bereich eines Übergangs zwischen ausreichender und nicht ausreichender Län- genverstellung eine Stufe aufweisen, die zu einem eindeutigen Messsignal führen

Für eine sichere und dauerhafte Funktion der Längenverstellung der Pleuelstange in einem Verbrennungsmotor kann die längenverstellbare Pleuelstange zumindest ein erstes Pleuelteil mit dem ersten Pleuelauge und ein zweites Pleuelteil mit dem zweiten Pleuelauge aufweisen, wobei das erstes Pleuelteil gegenüber dem zweiten Pleuelteil in Längsrichtung der Pleuel- stange belegbar ist, um den Abstand zwischen dem Kolbenbolzen und dem Kurbelwellenzap- fen zu verstellen, und wobei der Indexbereich an dem zweiten Pleuelteil zur Aufnahme des Kurbelwellenzapfens angeordnet ist. Solche zueinander in Längsrichtung bewegbare, bevor- zugt teleskopierbare, Pleuelteile vermeiden eine translatorische Bewegung des ersten Pleu- elteils im Bereich des Kolbenbolzens, eine entsprechende Exzenteraufnahme des Kolbenbol- zens und eine hohe Lagerbelastung. Durch die exzenterfreie Aufnahme des Kolbenbolzens im ersten Pleuelteil, erfolgt die Längenverstellung ausschließlich im Bereich des Pleuels, so dass sich in Abhängigkeit der Längenverstellung der Pleuelstange dessen Lage bei gleicher Win- kelstellung des Kurbelwellenzapfens gegenüber dem Motorgehäuse verändert. Diese Lage- änderung in Abhängigkeit der Lage des Kurbelwellenzapfens kann durch den Sensor klar er- fasst und daraus die Pleuellänge unabhängig von anderen Motorkennwerten bestimmt wer- den. Weiterhin führt die Längenverstellung der Pleuelstange auch zu einer anderen Winkel- lage, insbesondere des zweiten Pleuelteils gegenüber der gleichen Winkelstellung des Kur- belwellenzapfens, die durch einen geeigneten Sensor erfasst und zur Bestimmung der Pleu- ellänge verwendet werden kann. Alternativ kann die Pleuelstange auch einen Exzenterab- schnitt aufweisen, insbesondere in dem kleinen Pleuelauge zur Aufnahme des Kolbenbolzens, um den Abstand zwischen dem Kolbenbolzen und dem Kurbelwellenzapfen zu verstellen, wo bei der Indexbereich an der Pleuelstange selbst oder an den Stellhebeln des Exzenterab- schnitts angeordnet sein kann.

Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass mindestens eine Zylinder-Kolben-Einheit vorge- sehen ist, um das erste Pleuelteil relativ zum zweiten Pleuelteil zu bewegen, wobei das erste Pleuelteil mit einem Verstellkolben der Zylinder-Kolben-Einheit verbunden ist und das zweite Pleuelteil eine Zylinderbohrung der Zylinder-Kolben-Einheit aufweist. Eine solche Zylinder-Kol- ben-Einheit ermöglicht nicht nur eine hydraulisch betätigte Verstellung der Pleuelstange mit einer Aktivierung über den Motorölkreislauf des Verbrennungsmotors, sondern auch eine ein- fache Ausbildung des Indexbereichs an der Oberfläche der Pleuelstange, an der Kontur oder geometrischen Struktur der Pleuelstange oder innerhalb der Pleuelstange selbst. Zur Anord- nung und Aufnahme des Verstellkolbens in der Zylinderbohrung kann das zweite Pleuelteil ein entsprechendes Zylindergehäuse aufweisen, an dem eine einfache, reproduzierbare Anord- nung des Indexbereichs während der Herstellung oder im Anschluss daran möglich ist. Weiter kann das mit dem Verstellkolben verbundene erste Pleuelteil optional eine Kolbenstange auf- weisen.

Eine weitere Modifikation sieht vor, dass die Sensoreinrichtung eine Steuereinrichtung auf- weist, die mit dem Sensor gekoppelt ist, um die von der Längenverstellung der Pleuelstange abhängige Eigenschaft des Indexbereichs zu erfassen. Über die Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit des Messwerts des Sensors und der Stellung des Kurbelwellenzapfens nicht nur die Stellung, bzw. die Länge der Pleuelstange bestimmt werden, sondern die Steuereinheit kann auch aktiv die Messung der Sensoreinrichtung steuern. Dazu kann die Steuereinrichtung bei einer bestimmten Winkelstellung des Kurbelwellenzapfens die Messung des Sensors aus- lösen. In Abhängigkeit der von einer Motorsteuerung bereitgestellten Motorleistung, kann die Steuereinrichtung zusätzlich überprüfen, ob die Längenverstellung der Pleuelstange den vor- gegebenen Betriebseinstellungen entspricht. Sollte die Steuereinrichtung eine Abweichung er- mittein, die über eine bestimmte Anzahl von Zyklen nicht korrigiert wird, kann über eine Schnitt- steile die Ausgabe eines entsprechenden Signals auf den Defekt hinweisen bzw., je nach Art des Defekts, den Motor in eine sichere Betriebsstellung bringen.

Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung einer Sensoreinrichtung zur Er- fassung der Längenverstellung einer längenverstellbaren Pleuelstange mit einem an der län- genverstellbaren Pleuelstange vorgesehenen Indexbereich und einem Sensor, bevorzugt ei- nem berührungslosen Abstandssensor, wobei die längenverstellbare Pleuelstange ein erstes Pleuelteil zur Aufnahme eines Kolbenbolzens und ein zweites Pleuelteil zur Aufnahme eines Kurbelwellenzapfens aufweist, und wobei der Längenabstand zwischen dem Kolbenbolzen dem Kurbelwellenzapfen verstellbar ist und der Sensor eine von der Längenverstellung der Pleuelstange abhängige Eigenschaft des Indexbereichs, bevorzugt den Abstand zwischen dem Indexbereich und dem Sensor, erfasst. Eine solche Sensoreinrichtung ermöglicht es im Betrieb des Verbrennungsmotors die Schaltstellung der Pleuelstange zu ermitteln. Für einen Einsatz eines Abstandssensors ist der Indexbereich bevorzugt an der Oberfläche der Pleuel- stange ausgebildet. In Verbindung mit einer geeigneten Steuereinheit kann so die Längenver- stellung der Pleuelstange unabhängig von weiteren Leistungsdaten des Verbrennungsmotors ermittelt werden.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung einer längenverstellbaren Pleuel- stange mit einem Indexbereich in einem Verbrennungsmotor, wobei ein Sensor, bevorzugt ein berührungsloser Abstandssensor, eine von der Längenverstellung der Pleuelstange abhän- gige Eigenschaft des Indexbereichs, bevorzugt den Abstand zwischen dem Indexbereich an der längenverstellbaren Pleuelstange und dem gegenüber dem Verbrennungsmotor fixierten Abstandssensor, erfasst. Dies ermöglicht nicht nur eine Verstellung des Verdichtungsverhält- nisses in dem Verbrennungsmotor, sondern gleichzeitig auch eine sichere Überwachung der Funktion der längenverstellbaren Pleuelstange.

In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Verbrennungsmotor mit min- destens einem Zylinder oder einem sich in dem Zylinder bewegenden Hubkolben, sowie mit mindestens einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis in einem Zylinder, einer mit dem Hub- kolben verbundenen längenverstellbaren Pleuelstange und einer Sensoreinrichtung entspre- chend der vorbeschriebenen Vorrichtung. Bevorzugt sind sämtliche Hubkolben eines Verbren- nungsmotors mit einer derartigen längenverstellbaren Pleuelstange und einer Sensoreinrich- tung ausgestattet, erforderlich ist dies jedoch nicht. Die Kraftstoffeinsparung eines solchen Verbrennungsmotors kann beträchtlich sein, wenn in Abhängigkeit von dem jeweiligen Be- triebszustand das Verdichtungsverhältnis entsprechend eingestellt wird. Zweckmäßigerweise kann eine Zylinder-Kolben-Einheit der längenverstellbaren Pleuelstange an die Motorölhyd- raulik des Verbrennungsmotors angeschlossen sein, um die Längenverstellung der Pleuel- stange zu bewirken. Mittels der Sensoreinrichtung kann die Längenverstellung der Pleuel- stange erfasst werden und gegebenenfalls über eine Steuereinrichtung verarbeitet werden.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Längenverstellung einer längenverstellbare Pleuelstange mit einem an der längenverstellbare Pleuelstange vorgese- henen Indexbereich, einem Sensor, insbesondere einem berührungslosen Abstandssensor, und einer Steuereinrichtung, umfassend das Erfassen einer von der Längenverstellung der Pleuelstange abhängigen Eigenschaft des Indexbereichs mittels dem Sensor, insbesondere Erfassen des Abstands zwischen dem Indexbereich und dem Abstandssensor, Vergleichen der erfassten Eigenschaft des Indexbereichs mit einem Referenzwert in der Steuereinrichtung, und Berechnen der Längenverstellung, bzw. der Schaltstellung der Pleuelstange mittels der Steuereinrichtung. Neben der einfachen Erfassung der aktuellen Schaltstellung der längen- verstellbaren Pleuelstange kann gleichzeitig auch eine Abweichung von der zu erwartenden Schaltstellung in Abhängigkeit von Kennwerten und Leistungsdaten des Verbrennungsmotors bestimmt und ein entsprechendes Warnsignal erzeugt werden. Weiter kann mittels der Kenn- werte und der Leistungsdaten des Verbrennungsmotors eine lagegenaue Messung der Eigen- schaft des Indexbereichs in Abhängigkeit der Winkellage der Kurbelwelle ermöglicht werden.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Verbrennungsmotor, und

Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen Verbrennungs- motor mit einer längenverstellbaren Pleuelstange und einer Sensoreinrichtung,

Fig. 3 eine Schnittansicht durch den Verbrennungsmotor aus Fig. 1 entlang einer längen- verstellbaren Pleuelstange in einer kurzen Stellung und

Fig. 4 eine Schnittansicht durch den Verbrennungsmotor aus Fig. 1 entlang einer längen- verstellbaren Pleuelstange in einer langen Stellung.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Verbrennungsmotor (Ottomotor) 1 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 1 hat drei Zylinder 2.1 , 2.2 und 2.3, in denen sich jeweils ein Hubkol- ben 3.1 , 3.2, 3.3 auf und ab bewegt. Des Weiteren umfasst der Verbrennungsmotor 1 eine Kurbelwelle 4, die mittels Kurbelwellenlager 5.1 , 5.2, 5.3 und 5.4 drehbar gelagert ist. Die Kur- belwelle 4 ist mittels der Pleuelstangen 6.1 , 6.2 und 6.3 jeweils mit dem zugehörigen Hubkol- ben 3.1 , 3.2 und 3.3 verbunden. Für jede Pleuelstange 6.1 , 6.2 und 6.3 weist die Kurbelwelle 4 einen exzentrisch angeordneten Kurbelwellenzapfen 7.1 , 7.2 und 7.3 auf. Das zweite Pleu- elauge 8.1 , 8.2, und 8.3 ist jeweils auf dem zugehörigen Kurbelwellenzapfen 7.1 , 7.2 und 7.3 gelagert. Das erste Pleuelauge 9.1 , 9.2 und 9.3 ist jeweils auf einem Kolbenbolzen 10.1 , 10.2 und 10.3 gelagert und so mit dem zugehörigen Hubkolben 3.1 , 3.2 und 3.3 schwenkbar ver- bunden. Im technischen Sprachgebrauch wird den die Kolbenbolzen 10.1 , 10.2 und 10.3 auf- nehmenden ersten Pleuelaugen 9.1 , 9.2 und 9.3 der Begriff kleines Pleuelauge und den die Kurbelwellenzapfen 7.1 , 7.2 und 7.3 aufnehmenden zweiten Pleuelaugen 8.1 , 8.2, und 8.3 der Begriff großes Pleuelauge zugeordnet, wobei diesen Begriffen weder eine absolute noch rela- tive Größenzuordnung zu entnehmen ist, sondern sie lediglich zur Unterscheidung der Bau- teile und Zuordnung zu dem in Fig. 1 dargestellten Verbrennungsmotor dienen. Entsprechend können die Abmessungen der Durchmesser der ersten Pleuelaugen 9.1 , 9.2 und 9.3 kleiner, gleich groß oder größer als die Abmessungen der Durchmesser der zweiten Pleuelaugen 8.1 ,

8.2 und 8.3 sein.

Die Kurbelwelle 4 ist mit einem Kurbelwellenkettenrad 1 1 versehen und mittels einer Steuer- kette 12 mit einem Nockenwellenkettenrad 13 gekoppelt. Das Nockenwellenkettenrad 13 treibt eine Nockenwelle 14 mit ihren zugehörigen Nocken zur Betätigung der Ein- und Auslassventile (nicht näher dargestellt) eines jeden Zylinders 2.1 , 2.2 und 2.3 an. Das Leertrum der Steuer- kette 12 wird mittels einer schwenkbar angeordneten Spannschiene 15 gespannt, die mittels eines Kettenspanners 16 an diese angedrückt wird. Das Zugtrum der Steuerkette 12 kann entlang einer Führungsschiene gleiten. Die wesentliche Funktionsweise dieses Steuertriebs einschließlich der Kraftstoffeinspritzung und Zündung mittels Zündkerze wird nicht näher er- läutert und als bekannt vorausgesetzt. Die Exzentrizität der Kurbelwellenzapfen 7.1 , 7.2 und

7.3 gibt maßgeblich den Hubweg HK vor, insbesondere wenn, wie im vorliegenden Fall, die Kurbelwelle 4 exakt zentrisch unter den Zylindern 2.1 , 2.2 und 2.3 angeordnet ist. Der Hubkol- ben 3.1 ist in Fig. 1 in seiner untersten Stellung dargestellt, während der Hubkolben 3.2 in seiner obersten Stellung dargestellt ist. Die Differenz ergibt im vorliegenden Fall den Hubweg HK. Die verbleibende Höhe Hc (siehe Zylinder 2.2) ergibt die verbleibende Kompressionshöhe im Zylinder 2.2. In Verbindung mit dem Durchmesser des Hubkolbens 3.1 , 3.2 oder 3.3 bzw. der zugehörigen Zylinder 2.1 , 2.2 und 2.3 ergibt sich aus dem Hubweg HK das Hubvolumen V _h und aus der verbleibenden Kompressionshöhe Hc errechnet sich das Kompressionsvolu- men V _c . Selbstverständlich hängt das Kompressionsvolumen V _c maßgeblich von der Gestal- tung des Zylinderdeckels ab. Aus diesen Volumen V _h und V _c ergibt sich das Verdichtungsver- hältnis e. Im Detail errechnet sich das Verdichtungsverhältnis e aus der Summe des Hubvolu- mens V _h und des Kompressionsvolumens V _c dividiert durch das Kompressionsvolumen V _c . Heute übliche Werte für Ottomotoren liegen für s zwischen 10 und 14.

Damit in Abhängigkeit vom Betriebspunkt (Drehzahl n, Temperatur T, Drosselklappenstellung) des Verbrennungsmotors 1 das Verdichtungsverhältnis e angepasst werden kann, sind die Pleuelstangen 6.1 , 6.2 und 6.3 in ihrer Länge verstellbar ausgestaltet. Hierdurch kann im Teil- lastbereich mit einem höheren Verdichtungsverhältnis gefahren werden als im Volllastbereich.

In Fig. 2 ist beispielhaft eine Seitenansicht der längenverstellbaren Pleuelstange 6.1 darge- stellt, die identisch zu den Pleuelstangen 6.2 und 6.3 des Verbrennungsmotors aus Fig. 1 ausgestaltet ist. Die Beschreibung gilt daher entsprechend. Die Pleuelstange 6.1 weist ein erstes Pleuelteil 18.1 auf mit einem Pleuelstangenkopf 17.1 und dem besagten ersten Pleu- elauge 9.1 , wobei das erste Pleuelteil 18.1 teleskopierbar in einem zweiten Pleuel 19.1 geführt ist. Die relative Bewegung des ersten Pleuelteils 18.1 in Längsrichtung zum zweiten Pleuelteil

19.1 erfolgt insbesondere mittels einer im zweiten Pleuelteil 19.1 integrierten Zylinder-Kolben- Einheit (nicht gezeigt) mit einem Verstellkolben der in einer Zylinderbohrung bewegbar aufge- nommen ist, sowie einer Dichtungseinrichtung zwischen dem Verstellkolben und der Zylinder- bohrung. Am zweiten Pleuelteil 19.1 ist eine untere Lagerschale 20.1 angeordnet, die zusam- men mit dem unteren Bereich des zweiten Pleuelteils 19.1 das zweite Pleuelauge 8.1 umgibt. Die untere Lagerschale 20.1 und das zweite Pleuelteil 19.1 werden mittels Befestigungsbolzen

21.1 miteinander verbunden. Das erste Pleuelteil 18.1 weist zwischen dem Pleuelstangenkopf

17.1 und dem zweiten Pleuelteil 19.1 eine Kolbenstange 22.1 auf, die am unteren Ende des ersten Pleuelteils 18.1 üblicherweise mit dem Verstellkolben der Zylinder-Kolben-Einheit ver- bunden ist. Am oberen Ende des zweiten Pleuelteils 19.1 wird die Kolbenstange 22.1 durch eine entsprechend abgedichtete Bohrung verschiebbar in das zweite Pleuelteil 19.1 eingeführt. Zur Veränderung der Länge der Pleuelstangen 6.1 mittels der Zylinder-Kolben-Einheit ist ein hydraulischer Verstellmechanismus (nicht gezeigt) vorgesehen, der den Zu- und Ablauf des Motoröls in und aus der Zylinder-Kolben-Einheit steuert und damit eine Fixierung der Pleuel- stange 6.1 in der kurzen und langen Stellung bewirkt.

In Fig. 2 sind die längenverstellbare Pleuelstange 6.1 sowie eine Sensoreinrichtung 24 als Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 23 dargestellt. Die Sensoreinrichtung 24 umfasst einen Sensor 25 und einen am zweiten Pleuelteil 19.1 vorgesehenen Indexbereich 26. Die Form und Struktur des Indexbereichs 26 ist dabei von der gewählten Sensoreinrichtung 24 und deren Anordnung, Funktionsweise und Empfindlichkeit abhängig. Wie durch den Doppel- pfeil zwischen dem Sensor 25 und dem Indexbereich 26 angedeutet, erfasst der Sensor 25 den Abstand zum Indexbereich 26. Entsprechend ist in der dargestellten Ausführungsform der Sensor 25 als berührungsloser Abstandssensor ausgebildet. In der in Fig. 2 dargestellten Aus- führungsform ist der Indexbereich 26 auf der dem Sensor 25 zugewandten Seite des zweiten Pleuelteils 19.1 als strukturierte Oberfläche 27 mit mehreren rechteckförmig in Richtung des Sensors 25 vorstehenden Vorsprüngen 28 ausgebildet.

Die Schnittdarstellung durch den Verbrennungsmotor 1 in Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 23 mit der längenverstellbaren Pleuelstange 6.1 in einer kurzen Stellung. Der Sen- sor 25 ist positionsfest im Verbrennungsmotor 1 fixiert und erfasst den Abstand zum Indexbe- reich 26 auf dem zweiten Teil 19.1 der längenverstellbaren Pleuelstange 6.1. In Fig. 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 23 aus Fig. 3 mit der längenverstellbaren Pleuelstange 6.1 in einer langen Stellung gezeigt.

Wie durch den Vergleich zwischen Fig. 3 und 4 gut zu erkennen, ist bei einer langen Stellung der Pleuelstange 6.1 der Hubkolben 3.1 bei gleicher Winkellage der Kurbelwelle 4 bzw. des Kurbelwellenzapfens 7.1 , tiefer in den Zylinder 2.1 eingeführt, so dass sich im Betrieb im Zy - linder 2.1 der Fig. 4 ein höheres Verdichtungsverhältnis ergibt. Neben der Differenz zwischen der Position des Hubkolbens 3.1 im Zylinder 2.1 durch die Längenverstellung der Pleuelstange 6.1 in die ausgefahrene, lange Stellung, ist in Fig. 4 sehr deutlich auch der sich verändernde Abstand zwischen dem zweiten Pleuelteil 19.1 und dem im Verbrennungsmotor 1 fixierten Sensor 25 zu erkennen. Über eine mit dem Sensor 25 verbundene Steuereinrichtung (nicht gezeigt) können die Messwerte des Sensors 25, insbesondere eine Abstandsmessung zum Indexbereich 26 auf dem zweiten Pleuelteil 19.1 , erfasst und mit einem Referenzprofil vergli- chen werden. Gleichzeitig kann die Steuereinrichtung die Messung der Sensoreinrichtung 24 so steuern, dass diese nur bei einer bestimmten Winkellage der Kurbelwelle 4 erfolgt. Neben der Erfassung der aktuellen Stellung der längenverstellbaren Pleuelstange 6.1 kann die Steu- ereinrichtung die Stellung der Pleuelstange 6.1 auch in Abhängigkeit von Kennwerten und Leistungsdaten des Verbrennungsmotors 1 aus der Motorsteuerung auswerten und bei einer Abweichung der zu erwartenden Schaltstellung über eine bestimmte Anzahl von Zyklen unab- hängig von der Motorsteuerung ein entsprechendes Signal zur Information des Fahrers und zur Berücksichtigung bei der Betriebssicherheit des Verbrennungsmotors 1 erzeugen. Bezugszeichenliste

1 Verbrennungsmotor

2.1.2.2.2.3 Zylinder

3.1.3.2.3.3 Hubkolben

4 Kurbelwelle

5.1 ,5.2, 5.3, 5.4 Kurbelwellenlager

6.1.6.2.6.3 Pleuelstange

7.1.7.2.7.3 Kurbelwellenzapfen

8.1.8.2.8.3 zweites Pleuelauge

9.1.9.2.9.3 erstes Pleuelauge

10.1.10.2.10.3 Kolbenbolzen

1 1 Kurbelwellenketterad

12 Steuerkette

13 Nockenwellenkettenrad

14 Nockenwelle

15 Spannschiene

16 Kettenspanner

17.1 Pleuelstangenkopf

18.1 erstes Pleuelteil

19.1 zweites Pleuelteil

20.1 Lagerschale

21.1 Befestigungsbolzen 22.1 Kolbenstange

23 Vorrichtung

24 Sensoreinrichtung

25 Sensor

26 Indexbereich

27 strukturierte Oberfläche

28 Vorsprünge V _h Hubvolumen

V _c Kompressionsvolumen

Hc Kompressionshöhe

HK Hubweg

e Verdichtungsverhältnis n Drehzahl

T Temperatur