DE102006014965A1 - Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben dieser - Google Patents

Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben dieser Download PDF

Info

Publication number
DE102006014965A1
DE102006014965A1 DE102006014965A DE102006014965A DE102006014965A1 DE 102006014965 A1 DE102006014965 A1 DE 102006014965A1 DE 102006014965 A DE102006014965 A DE 102006014965A DE 102006014965 A DE102006014965 A DE 102006014965A DE 102006014965 A1 DE102006014965 A1 DE 102006014965A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cam
gas exchange
internal combustion
combustion engine
exchange valves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006014965A
Other languages
English (en)
Inventor
Ekkehard Dr.-Ing. Pott
Jörg Dr.-Ing. Theobald
Paul Gnegel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102006014965A priority Critical patent/DE102006014965A1/de
Publication of DE102006014965A1 publication Critical patent/DE102006014965A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L13/0047Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction the movement of the valves resulting from the sum of the simultaneous actions of at least two cams, the cams being independently variable in phase in respect of each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08Shape of cams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0257Independent control of two or more intake or exhaust valves respectively, i.e. one of two intake valves remains closed or is opened partially while the other is fully opened
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00Valve arrangements comprising rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/06Timing or lift different for valves of same cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F02D13/0219Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261Controlling the valve overlap
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere Ottomotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Nockenwelle (48, 50), welche wenigstens einen Nocken (56) zum Steuern von Gaswechselventilen trägt, wobei wenigstens ein Nocken (56) relativ zur Nockenwelle verstellbar ist, um eine Ventilsteuerzeit des diesem Nocken (56) zugeordneten Gaswechselventils zu variieren, wobei der wenigstens eine verstellbare Nocken (56) ein erstes und ein zweites jeweils relativ zur Nockenwelle und/oder relativ zueinander verschwenkbar ausgebildetes Nockenteil (58, 60) aufweist. Hierbei steuert jeder verstellbare Nocken (56) jeweils zwei Gaswechselventile eines Arbeitszylinders (12) der Brennkraftmaschine an, wobei das erste Nockenteil (58) ein erstes Gaswechselventil und das zweite Nockenteil (60) ein zweites Gaswechselventil der beiden Gaswechselventile eines Arbeitszylinders (12) ansteuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere Ottomotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Nockenwelle, welche wenigstens einen Nocken zum Steuern von Gaswechselventilen trägt, wobei wenigstes ein Nocken relativ zur Nockenwelle verstellbar ist, um eine Ventilsteuerzeit des diesem Nocken zugeordneten Gaswechselventils zu variieren, wobei der wenigstens eine verstellbare Nocken ein erstes und ein zweites jeweils relativ zur Nockenwelle und/oder relativ zueinander verschwenkbar ausgebildetes Nockenteil aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
  • Bei aufgeladenen Motoren, insbesondere aufgeladenen Ottomotoren, haben die Ventilsteuerzeiten einen entscheidenden Einfluss auf das Drehmomentverhalten. Anders als bei freisaugenden Motoren sind die Steuerzeiten der Auslass-Ventile wichtiger als die Steuerzeiten der Einlass-Ventile. Für einen möglichst frühen Drehmomentanstieg, d.h. bereits bei niedrigen Drehzahlen, sind kurze Ventilsteuerzeiten insbesondere für die Auslassventile erforderlich. Für eine hohe Leistung bei hohen Drehzahlen sind hingegen lange Ventilsteuerzeiten insbesondere für die Auslassventile erforderlich. Zur Lösung dieses Konfliktes sind beispielsweise vollvariable Ventiltriebe mit zumeist gleichzeitiger Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer oder auch Nockenkonturumschalter, die 2- oder 3-stufig unterschiedliche Ventilerhebungskurven abbilden können, bekannt. Bevorzugt werden diese Technologien an Motoren mit 2 oder mehr Auslassventilen eingesetzt.
  • Aus der DE 42 15 057 A1 ist eine Nockenwelle bekannt, bei der geteilte Nocken vorgesehen sind. Der Nocken ist in zwei Segmente aufgeteilt, die jeweils verschwenkt werden können. Ein Segment bestimmt dabei die Ventilöffnungszeit und das andere Segment bestimmt die Ventilschließzeit.
  • Aus der US 4 771 742 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Verändern der Phasenlage eines Nockens bekannt. Hierbei ist ein Nocken in einen feststehenden und einen verschwenkbaren Nockenteil aufgeteilt. Der verschwenkbare Nockenteil kann relativ zum feststehenden Nockenteil verschwenkt werden, wodurch sich der Verlauf der Nockenfläche über eine Umdrehung des Nockenwelle und somit eine Ventilsteuerzeit verändert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der o.g. Art bzgl. der Variabilität von Ventilsteuerzeiten zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 6 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Dazu ist es bei einer Brennkraftmaschine der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeder verstellbare Nocken mindestens jeweils zwei Gaswechselventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine ansteuert, wobei das erste Nockenteil ein erstes Gaswechselventil und das zweite Nockenteil ein zweites Gaswechselventil eines Zylinders ansteuert.
  • Dies hat den Vorteil, dass bei konstantem Ventilhub auf einfache und funktionssichere Weise die Ventilsteuerzeit bzgl. der Länge der Öffnung der Ventile für zwei Ventilgruppen variiert werden kann. Hierdurch kann durch gezielte Veränderung der Ventilsteuerzeiten beispielsweise der Auslassventile ein Drehmomentanstieg bereits bei niedrigen Drehzahlen realisiert werden, so dass ein so genanntes, unerwünschtes Turboloch vermindert werden.
  • Zweckmäßigerweise weisen beide Nockenteile des verstellbaren Nockens eine identische Kontur auf.
  • Beispielsweise sind die beiden von jeweils einem verstellbaren Nocken angesteuerten Gaswechselventile Einlassventile oder Auslassventile eines einzigen Arbeitszylinders der Brennkraftmaschine.
  • Eine Minderung der Belastung der Übertragungsglieder zwischen dem verstellbaren Nocken und den diesem zugeordneten Gaswechselventilen erzielt man dadurch, dass der wenigstens eine verstellbare Nocken zusätzlich ein relativ zur Nockenwelle feststehendes drittes Nockenteil aufweist, welches eine identische Kontur aufweist, wie das erste und zweite Nockenteil, und welches eines oder beide diesem verstellbaren Nocken zugeordnete Gaswechselventile ansteuert.
  • Eine zusätzliche Erweiterung der Variabilität der Ventilöffnungszeiten eines Gaswechselventils erzielt man dadurch, dass wenigstens eines der ersten und/oder zweiten Nockenteile in ein inneres, feststehendes Nockensegment und zwei dieses in axialer Richtung der Nockenwelle einrahmende und relativ zum inneren Nockensegment verschwenkbare äußere Nockensegmente geteilt ist, wobei das innere Nockensegment und die äußeren Nockensegmente eine identische Kontur aufweisen.
  • Zweckmäßigerweise ist die Kontur der Nockenteile derart ausgebildet, dass diese eine kürzeste, gewünschte Öffnungsdauer des zugeordneten Gaswechselventils abbildet, so dass durch eine Verstellung der verstellbaren Nockenteile eine Öffnungsdauer der jeweils zugeordneten Gaswechselventile erhöht wird.
  • Bei einem Verfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei niedrigen Drehzahlen die beiden Nockenteile derart geschwenkt werden, dass deren Konturen in axialer Richtung der Nockenwelle gesehen miteinander fluchten und dass in Abhängigkeit von einer zunehmenden Drehzahl der Brennkraftmaschine die beiden ersten und zweiten Nockenteile zunehmend gegeneinander verschwenkt werden, so dass die maximale Öffnungsdauer der von einem verstellbaren Nocken angesteuerten Gaswechselventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine steigt.
  • Dies hat den Vorteil, dass bereits bei niedrigen Drehzahlen ein Drehmomentanstieg erzielt wird und bei hohen Drehzahlen und hoher Last die erforderlichen langen Ventilöffnungszeiten zur Verfügung stehen. Bei Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader kann auf diese Weise ein so genanntes Turboloch vermieden werden.
  • Zweckmäßigerweise werden bei niedrigen Drehzahlen die beiden Nockenteile derart geschwenkt, dass die Öffnungsdauer vom ersten Öffnen eines der Gaswechselventile bis zum letzten Schließen eines der Gaswechselventile der beiden von einem verstellbaren Nocken angesteuerten Gaswechselventile <190°KW, insbesondere <180°KW oder <175°KW beträgt.
  • Vorzugsweise werden bei hohen Drehzahlen und hoher Last die beiden Nockenteile derart geschwenkt, dass die gesamte Öffnungsdauer vom ersten Öffnen eines der Gaswechselventile bis zum letzten Schließen eines der Gaswechselventile der beiden von einem verstellbaren Nocken angesteuerten Gaswechselventile >190°KW, insbesondere >195°KW oder >200°KW beträgt.
  • Die maximale Verstellung der ersten und zweiten Nockenteile gegeneinander beträgt vorzugsweise >20°KW, insbesondere >30°KW oder >40°KW.
  • Die Erfindung ist nicht notwendiger Weise auf Brennkraftmaschinen mit nur zwei von der jeweiligen verstellbaren Nocken angesteuerten Gaswechselventilen beschränkt. Denkbar ist auch, dass das erste und/oder zweite relativ zur Nockenwelle verschwenkbare Nockenteil auf zwei oder mehr Gaswechselventile wirkt. Ebenso können mehr als zwei schwenkbare Nockenteile je Nocken vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
  • 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine als schematisches Blockschaltbild,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Motorblocks der Brennkraftmaschine gemäß 1 mit Einlass- und Auslassöffnungen,
  • 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten, verstellbaren Nockens der Brennkraftmaschine gemäß 1 in schematischer Schnittansicht, wobei erstes und zweites Nockenteil miteinander fluchten,
  • 4 den verstellbaren Nocken gemäß 3 in schematischer Schnittansicht mit gegeneinander verschwenkten Nockenteilen,
  • 5 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine als schematisches Blockschaltbild,
  • 6 eine schematische Darstellung eines Motorblocks der Brennkraftmaschine gemäß 5 mit Einlass- und Auslassöffnungen,
  • 7 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Nockenteils eines verstellbaren Nockens der Brennkraftmaschine gemäß 5 in schematischer Seitenansicht,
  • 8 das Nockenteil gemäß 7 in schematischer Schnittansicht, wobei verstellbare Nockensegmente miteinander fluchten und
  • 9 das Nockenteil gemäß 7 in schematischer Schnittansicht mit gegeneinander verschwenkten Nockensegmenten.
  • Die in 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umfasst einen Motorblock 10 mit Arbeitszylindern 12. Der Motorblock 10 ist einlassseitig mit einer Frischluftversorgungsanlage verbunden, die in Strömungsrichtung einer den Arbeitszylindern 12 zugeführten Frischluft gesehen folgendes aufweist, einen Luftfilter 14, einen Verdichter 16 eines Abgasturboladers 18, einen Luftkühler 20 und ein Saugrohr 22, welches über Einlasskanäle 24 im Motorblock 10 mit den Arbeitszylindern 12 verbunden ist. Auslassseitig ist der Motorblock 10 über Auslasskanäle 26 mit einer Abgasanlage verbunden, die in Strömungsrichtung von aus den Arbeitszylindern 12 abgeführten Abgasen 28 gesehen folgendes umfasst, einen mit den Auslasskanälen 26 verbundenen Abgaskrümmer 30, eine Turbine 32 des Abgasturboladers 18 und ein Abgasrohr 34, welches zu weiteren, nicht dargestellten Bauteilen der Abgasanlage führt, wie beispielsweise zu einem Katalysator.
  • Die Brennkraftmaschine umfasst weiterhin ein Ladedruckkontaktventil 36, ein Schubumluftventil 38, eine Waste-Gate-Dose 40 und einen Bypasskanal 42 für den Verdichter 16, die über Überdruck führende Leitungen 44 miteinander verbunden sind. Das Ladedruckkontaktventil 36 ist ferner über eine Unterdruck führende Leitung 46 mit einer Frischluftleitung zwischen dem Verdichter 16 und dem Luftfilter 14 verbunden.
  • Jedem Einlasskanal 24 und jedem Auslasskanal 26 ist ein Gaswechselventil (nicht dargestellt) zugeordnet. Die Gaswechselventile der Auslasskanäle 26 werden von einer Auslassnockenwelle 48 betätigt und die Gaswechselventile der Einlasskanäle 24 werden über eine Einlassnockenwelle 50 betätigt. Der Auslassnockenwelle 48 ist ein Auslassphasensensor 52 und der Einlassnockenwelle 50 ist ein Einlassphasensensor 54 zugeordnet. Jede Nockenwelle 48, 50 trägt Nocken 56, die die Gaswechselventile in bekannter und deshalb vorliegend nicht dargestellter Weise über Rollenschlepphebel, Tassenstößel oder Kipphebel betätigen. Die Nocken 56 sind in ein erstes Nockenteil 58 und ein zweites Nockenteil 60 aufgeteilt, die relativ zueinander bzw. zur Nockenwelle 48, 50 verschwenkbar ausgebildet sind.
  • Wie aus 2 ersichtlich, sind jedem Arbeitszylinder 12 zwei Auslasskanäle 26 und zwei Einlasskanäle 24 zugeordnet. Jeder Nocken 56 betätigt zwei Gaswechselventile von zwei einem Arbeitszylinder 12 zugeordneten Kanäle 24, 26, wobei jedes Nockenteil 58, 60 jeweils eines dieser beiden Gaswechselventile betätigt. Mit anderen Worten betätigt ein Nocken 56 zwei Auslassventile oder zwei Einlassventile eines einzigen Arbeitszylinders 12. Somit sind alle Auslassventile bzw. Einlassventile in zwei Gruppen aufgeteilt. Die erste Gruppe 64 der Auslassventile bzw. Einlassventile wird von den ersten Nockenteilen 58 der Nocken 54 betätigt und die zweite Gruppe 66 der Auslassventile bzw. Einlassventile wird von den zweiten Nockenteilen 60 der Nocken 54 betätigt.
  • Wie aus 3 und 4 ersichtlich, sind die ersten und zweiten Nockenteile 58, 60 mit identischer Kontur ausgebildet. Bei niedrigen Drehzahlen werden die beiden Nockenteile 58, 60 derart verschwenkt, dass diese miteinander fluchten, wie in 3 dargestellt. Beispielsweise haben die beiden Auslassventile eines Arbeitszylinders 12 in diesem Fall identische Ventilsteuerzeiten.
  • Die Kontur der ersten und zweiten Nockenteile 58, 60 ist jeweils derart ausgebildet, dass diese die kürzeste gewünschte Dauer abbilden. Bei sinkender Nockenbreite auf der Auslassnockenwelle 50 sinkt der Zylinderinnendruck während einer Ventilüberschneidungsphase, wodurch ein Restgasgehalt im Arbeitszylinder 12 sinkt und höhere Drehmomente bei bereits sehr niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine erreicht werden (low-end-torque). Mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine werden die Nockenkonturen stärker gegeneinander verschwenkt, so dass die maximale Öffnungszeit der Auslassventile ansteigt, jedoch zu Beginn und am Ende der Öffnungsphase nicht alle Auslassventile eines Arbeitszylinders 12 geöffnet sind.
  • Die Verstellung der Nockengruppen 58, 60 gegeneinander kann durch bekannte stufenlose Nockenwellen-Phasensteiler oder durch zweistufig schaltbare Umschalter erfolgen. Die maximale Verdrehung bzw. Verschwenkung der beiden Nockenteile 58, 60 gegeneinander, wie in 4 dargestellt, beträgt dabei >20°KW, besser >30°KW, optimal >40°KW.
  • Bei der in 5 dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie in 1, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 verwiesen wird.
  • Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform gemäß 1 weist die zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 5 lediglich eine Nockenwelle 70 auf, die sowohl die Gaswechselventile in den Auslasskanälen 26 als auch in den Einlasskanälen 24 betätigt. Der Nockenwelle 70 ist ein Phasensensor 72 zugeordnet. Wie aus 6 ersichtlich, ist jedem Arbeitszylinder 12 ein Einlasskanal 24 und ein Auslasskanal 26 zugeordnet.
  • Erfindungsgemäß wird das Auslassventil eines Arbeitszylinders 12 über einen in 7 dargestellten, geteilten Nocken 74 betätigt. Der Nocken 74 ist in einen inneren Nocken 76 sowie zwei diesen in axialer Richtung der Nockenwelle 70 gesehen einrahmende äußere Nocken 78 geteilt. Die Nocken 76, 78 geben ihre Ventilerhebung in bekannter Art über Rollenschlepphebel, Tassenstößel oder Kipphebel (in 7 mit Bezugszeichen 80 angedeutet) an das Auslassventil ab. Die Nockenkontur des inneren und der äußeren Nocken 76, 78 ist identisch ausgeführt, wie aus 8 ersichtlich, in der alle Nocken miteinander in axialer Richtung der Nockenwelle 70 fluchtend ausgerichtet sind. Die Kontur bildet hinsichtlich Erhebung und Öffnungsdauer die kürzeste gewünschte Öffnungsdauer der Gaswechselventile ab. In dieser Stellung ist ein Betrieb vorzugsweise bei niedrigen Drehzahlen sinnvoll. Ein Bereich 82 auf der Nockenkontur bildet einen Abschnitt konstanten Öffnungshubes des Gaswechselventils für einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkel.
  • Mit steigender Drehzahl werden die Nockenkonturen der äußeren Nocken 78 gegenläufig immer stärker gegeneinander verschwenkt, so dass die maximale Öffnungszeit des Auslassventiles ansteigt. Mit anderen Worten verändert einer der äußeren Nocken 78 den Öffnungszeitpunkt in Richtung früh und der entsprechend andere äußere Nocken 78 den Schließzeitpunkt in Richtung spät.
  • Durch den feststehenden inneren Nocken 76 bleibt der Ventilhub auch bei maximaler Verschwenkung der äußeren Nocken 78 konstant, wodurch die Belastung des Übertragungsgliedes 80 (z.B. Rollenschlepphebel) im Winkelbereich der maximalen Verschwenkung gemindert ist und die Nocken 76, 78 ohne Belastungsspitzen auf dem Übertragungsglied 80 abrollen.
  • Beispielhaft kann es auch vorgesehen sein, dass die beiden äußeren Nocken 78 jeweils unterschiedliche Gaswechselventile eines Arbeitszylinders 12 ansteuern. Hierbei wirkt der feststehende innere Nocken 76 entweder auf beide Gaswechselventile oder nur eines der beiden von diesem Nocken 78 angesteuerten Gaswechselventile. Alternativ ist es vorgesehen, dass jeweils wenigstens eines der Nockenteile 58, 60 der ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 4 wie ein Nocken 74 gemäß der zweiten Ausführungsform gemäß 5 bis 9 ausgebildet ist.
  • Die Verstellung der äußeren Nocken 78 gegeneinander kann durch bekannte stufenlose Nockenwellen-Phasensteller oder durch zweistufig schaltbare Umschalter erfolgen. Die maximale sinnvolle Verdrehung beträgt dabei >20°KW, besser >30°KW, optimal >40°KW. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Ottomotoren mit vier einen Turbolader beaufschlagenden Zylindern 12 (d.h. 4-, 8- und 16-Zylindermotoren), vorzugsweise als Direkteinspritzer ausgeführt. Der Hubraum pro Turbolader liegt dabei bevorzugt bei <2Litern, ideal <1,6Litern, optimal <1,3 Litern. Als Kraftstoff kann neben den bekannten Otto- und Dieselkraftstoffen nach EN228 verdichtetes Erdgas (CNG) oder druckverflüssigtes Autogas (LPG) sowie alkoholhaltige Vergaserkraftstoffe mit >20% Ethanolanteil zum Einsatz kommen.

Claims (10)

  1. Brennkraftmaschine, insbesondere Ottomotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Nockenwelle (48, 50; 70), welche wenigstens einen Nocken (56; 74) zum Steuern von Gaswechselventilen trägt, wobei wenigsten ein Nocken (56; 74) relativ zur Nockenwelle verstellbar ist, um eine Ventilsteuerzeit des diesem Nocken (56; 74) zugeordneten Gaswechselventils zu variieren, wobei der wenigstens eine verstellbare Nocken (56; 74) mindestens ein erstes und ein zweites jeweils relativ zur Nockenwelle und/oder relativ zueinander verschwenkbar ausgebildetes Nockenteil (58, 60; 76, 78) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder verstellbare Nocken (56; 74) mindestens jeweils zwei Gaswechselventile eines Arbeitszylinders (12) der Brennkraftmaschine ansteuert, wobei das erste Nockenteil (58; 78) ein erstes Gaswechselventil und das zweite Nockenteil (60; 78) ein zweites Gaswechselventil eines Arbeitszylinders (12) ansteuert.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Nockenteile (58, 60; 76, 78) des verstellbaren Nockens (56; 74) eine identische Kontur aufweisen.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden von jeweils einem verstellbaren Nocken (56; 74) angesteuerten Gaswechselventile Einlassventile oder Auslassventile eines Arbeitszylinders (12) der Brennkraftmaschine sind.
  4. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine verstellbare Nocken (56; 74) zusätzlich ein relativ zur Nockenwelle feststehendes drittes Nockenteil (76) aufweist, welches eine identische Kontur aufweist, wie das erste und zweite Nockenteil (58, 69; 78), und welches eines oder beide diesem verstellbaren Nocken (56; 74) zugeordnete Gaswechselventile ansteuert.
  5. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der ersten und/oder zweiten Nockenteile (58, 60; 74) in ein inneres, feststehendes Nockensegment (76) und zwei dieses in axialer Richtung der Nockenwelle (70) einrahmende und relativ zum inneren Nockensegment (76) verschwenkbare äußere Nockensegmente (78) geteilt ist, wobei das innere Nockensegment (76) und die äußeren Nockensegmente (78) eine identische Kontur aufweisen.
  6. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Nockenteile (58, 60; 76, 78) derart ausgebildet ist, dass diese eine kürzeste, gewünschte Öffnungsdauer des bzw. der zugeordneten Gaswechselventile abbildet.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, welche gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei niedrigen Drehzahlen die beiden Nockenteile derart geschwenkt werden, dass deren Konturen in axialer Richtung der Nockenwelle gesehen miteinander fluchten und dass in Abhängigkeit von einer zunehmenden Drehzahl der Brennkraftmaschine die beiden ersten und zweiten Nockenteile zunehmend gegeneinander verschwenkt werden, so dass die maximale Öffnungsdauer der von einem verstellbaren Nocken angesteuerten Gaswechselventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine steigt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei niedrigen Drehzahlen die beiden Nockenteile derart geschwenkt werden, dass die gesamte Öffnungsdauer vom ersten Öffnen eines der Gaswechselventile bis zum letzten Schließen eines der Gaswechselventile der beiden von einem verstellbaren Nocken angesteuerten Gaswechselventile <190°KW, insbesondere <180°KW oder <175°KW beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei hohen Drehzahlen und hoher Last die beiden Nockenteile derart geschwenkt werden, dass die gesamte Öffnungsdauer vom ersten Öffnen eines der Gaswechselventile bis zum letzten Schließen eines der Gaswechselventile der beiden von einem verstellbaren Nocken angesteuerten Gaswechselventile >190°KW, insbesondere >195°KW oder >200°KW beträgt.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Verstellung der ersten und zweiten Nockenteile gegeneinander >20°KW, insbesondere >30°KW oder >40°KW beträgt.
DE102006014965A 2006-03-31 2006-03-31 Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben dieser Withdrawn DE102006014965A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006014965A DE102006014965A1 (de) 2006-03-31 2006-03-31 Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben dieser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006014965A DE102006014965A1 (de) 2006-03-31 2006-03-31 Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben dieser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006014965A1 true DE102006014965A1 (de) 2007-10-11

Family

ID=38513181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006014965A Withdrawn DE102006014965A1 (de) 2006-03-31 2006-03-31 Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben dieser

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006014965A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007042053A1 (de) * 2007-09-05 2009-03-12 Mahle International Gmbh Kolbenmotor
DE102008051453A1 (de) * 2008-10-13 2010-04-15 Woco Industrietechnik Gmbh Schubumluftventil und Verfahren zur Steuerung eines Schubumluftventils
DE102013103338A1 (de) 2013-04-03 2014-10-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verbrennungskraftmaschine
DE102015226323A1 (de) 2015-12-21 2017-06-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
JP2019167942A (ja) * 2018-03-26 2019-10-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変バルブタイミング装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007042053A1 (de) * 2007-09-05 2009-03-12 Mahle International Gmbh Kolbenmotor
US8857177B2 (en) 2007-09-05 2014-10-14 Mahle International Gmbh Piston engine
DE102008051453A1 (de) * 2008-10-13 2010-04-15 Woco Industrietechnik Gmbh Schubumluftventil und Verfahren zur Steuerung eines Schubumluftventils
DE102013103338A1 (de) 2013-04-03 2014-10-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verbrennungskraftmaschine
DE102015226323A1 (de) 2015-12-21 2017-06-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
EP3196446A1 (de) 2015-12-21 2017-07-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine
JP2019167942A (ja) * 2018-03-26 2019-10-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変バルブタイミング装置
WO2019188479A1 (ja) * 2018-03-26 2019-10-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変バルブタイミング装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1754872B1 (de) Ottomotor mit variabler Ventilsteuerung und einem Betrieb im Atkinsonzyklus
DE102005015852A1 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine
DE102016209957A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
EP1747366B1 (de) Verfahren zum betrieb eines verbrennungsmotors sowie verbrennungsmotor zur ausführung des verfahrens
DE102017206266A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102006014965A1 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben dieser
DE102004041607B4 (de) Verbrennungsmotor
EP1331382B1 (de) Verfahren, Computerprogramm und Steuer und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE102010033493A1 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102014208950A1 (de) Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betreiben eines solchen Verbrennungsmotors
EP1094210B1 (de) Sauganlage zur Verbrennungsluftversorgung einer Brennkraftmaschine
EP1306527B1 (de) Dieselmotor mit variablem Kompressionsverhältnis
WO2015036092A1 (de) Brennkraftmaschine und zugehöriges betriebsverfahren
DE102008036494A1 (de) Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102010062319B4 (de) Zylinderabschaltung bei einem Verbrennungsmotor mit hubvariablen Ventilen
DE4300337C2 (de) Restgassteuerung bei Brennkraftmaschinen
DE102004024727B4 (de) Verfahren zum drehmomentneutralen Umschalten einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zur Ausführung des Verfahrens
DE10359058A1 (de) Gaswechselventilvorrichtung und Verfahren zur Betreibung derselben
EP1674672B1 (de) Variable Ventilsteuerungseinrichtung
DE102019124961B4 (de) Antriebsanordnung mit schaltbaren Auslassventilen
DE102016125302B4 (de) Brennkraftmaschine
DE202015106072U1 (de) Brennkraftmaschine mit variablem Ventiltrieb
DE102015219414A1 (de) Brennkraftmaschine mit variablem Ventiltrieb und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102015200598A1 (de) Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit variablem Ventiltrieb und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102022004788A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8105 Search report available
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20130205

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee