DE102007030484A1 - Valve control system for internal combustion engine, particularly in motor vehicle, has valve shield screen, which is arranged at intake valve in stroke-adjustable manner - Google Patents

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Abstract

The valve control system has a valve shield screen (11), which is arranged at an intake valve (2) in a stroke-adjustable manner. The valve shield screen is switched between two switching conditions. The valve shield screen is laid in its switching condition, with the shield inner side (14) at the valve disk outer side (15) and is stroke-adjusted together with the intake valve. The valve shield screen in another switching condition, is axially fixed in the closing position of the intake valve relative to the valve seat (8). An independent claim is also included for a method for operating a gas exchange process in an internal combustion engine, particularly in a motor vehicle.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein zugehöriges Betriebsverfahren.The The present invention relates to a valve controller for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, with the features of the preamble of claim 1. The invention also relates an associated operating procedure.
  • Aus der DE 94 82 05 ist eine derartige Ventilsteuerung bekannt, die zumindest ein Einlassventil umfasst, das relativ zu einem Ventilsitz mittels eines Ventiltriebs zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung hubverstellbar ist. Das Einlassventil weist eine Ventilschirmblende auf, die einen einem Ventilteller des Einlassventils zugewandten Schirm aufweist. Der Schirm ist an einer dem Ventilteller zugewandten Innenseite komplementär zu einem dem Schirm zugewandten Außenseite des Ventiltellers geformt und weist eine in Umfangsrichtung begrenzte und radial offene Aussparung auf. Bei der bekannten Ventilsteuerung ist die Ventilschirmblende axial fest am Einlassventil angebracht und weist an ihrem Schirm außerhalb der Aussparung einen Kragen auf, der an einer von der Schirminnenseite abgewandten Schirmaußenseite axial absteht. Dieser ringsegmentförmige Kragen erzeugt in Verbindung mit der Aussparung bei geöffnetem Einlassventil eine Rotationsströmung in einem dem Einlassventil zugeordneten Brennraum. Eine derartige Rotationsströmung kann zur Verkürzung des Verbrennungsprozesses im Brennraum genutzt werden, was hinsichtlich der Schadstoffemissionen vorteilhaft ist.From the DE 94 82 05 Such a valve control is known, which comprises at least one inlet valve which is adjustable in height relative to a valve seat by means of a valve drive between an open position and a closed position. The inlet valve has a valve screen which has a screen facing a valve disk of the inlet valve. The screen is formed on an inner side facing the valve plate complementary to a screen facing the outside of the valve disk and has a circumferentially limited and radially open recess. In the known valve control, the valve screen is fixed axially fixed to the inlet valve and has on its screen outside the recess on a collar which protrudes axially on a side remote from the screen inside the screen outside. This annular segment-shaped collar, in conjunction with the recess when the inlet valve is open, generates a rotational flow in a combustion chamber associated with the inlet valve. Such a rotational flow can be used to shorten the combustion process in the combustion chamber, which is advantageous in terms of pollutant emissions.
  • Aus der FR 991 274 ist eine Ventilsteuerung bekannt, bei der einem Einlassventil ebenfalls eine Ventilschirmblende zugeordnet ist, die am Einlassventil hubverstellbar angeordnet ist. Dabei ist die Ventilschirmblende unabhängig vom Einlassventil hubverstellbar angetrieben. Die Hubantriebe von Einlassventil und Ventilschirmblende sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass das Einlassventil und die Ventilschirmblende simultan hubverstellt werden, jedoch mit unterschiedlichen Hüben. Der Schirm dieser Ventilschirmblende besitzt keine randseitige Aussparung, sondern mehrere Durchgangsöffnungen.From the FR 991 274 a valve control is known in which an inlet valve is also associated with a valve screen, which is arranged to be adjustable in stroke at the inlet valve. The valve screen is driven in a stroke-adjustable manner independently of the inlet valve. The linear actuators of the inlet valve and the valve screen are coordinated so that the inlet valve and the valve screen are simultaneously stroke-adjusted, but with different strokes. The shield of this valve shield has no edge-side recess, but a plurality of through holes.
  • Aus der FR 2 588 041 A1 ist eine weitere Ventilsteuerung bekannt, bei der einem Einlassventil eine Ventilschirmblende zugeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Ventilschirmblende mit dem Einlassventil antriebsgekoppelt, wobei ein Kopplungsglied vorgesehen ist, das es ermöglicht, die axiale Relativlage zwischen der Ventilschirmblende und dem Einlassventil zu verändern. Hierdurch ist es möglich, auch bei konstanten Ventilhüben die Ventildrosselung zu variieren.From the FR 2 588 041 A1 Another valve control is known in which an intake valve is assigned a valve screen. In this embodiment, the valve screen is drivingly coupled to the inlet valve, wherein a coupling member is provided, which makes it possible to change the axial relative position between the valve screen and the inlet valve. This makes it possible to vary the valve throttling even with constant valve strokes.
  • Eine weitere Ventilsteuerung, bei der durch Verändern der Relativlage zwischen Ventilschirmblende und Einlassventil die Ventildrosselung einstellbar ist, geht aus der DE 27 46 717 A1 her.Another valve control, in which the valve throttling can be set by changing the relative position between the valve screen and the inlet valve, starts from the DE 27 46 717 A1 ago.
  • Die DE 691 10 895 T2 zeigt eine Ventilsteuerung, bei der eine Ventilschirmblende zusammen mit dem zugehörigen Einlassventil hubverstellbar ist, wobei jedoch für die Ventilschirmblende eine einstellbare Hubbegrenzung vorgesehen ist. Auch bei dieser Bauweise lässt sich die Ventildrosselung einstellen.The DE 691 10 895 T2 shows a valve control in which a valve screen is stroke-adjustable together with the associated inlet valve, but with an adjustable stroke limiter is provided for the valve screen. Even with this construction, the valve throttling can be adjusted.
  • Aus der US 4,094,277 , aus der US 3,903,855 und aus der DE 460 151 sind Ventilsteuerungen bekannt, bei denen die Einlassventile mit Ventilschirmblenden ausgestattet sind, die als Rückschlagsperrventile wirken.From the US 4,094,277 , from the US 3,903,855 and from the DE 460 151 Valve controls are known in which the intake valves are equipped with valve shields, which act as non-return valves.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ventilsteuerung sowie für ein zugehöriges Betriebsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die Anpassung des Beladungsvorgangs an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine verbessert.The The present invention addresses the problem of for a valve control and for an associated Operating method to provide an improved embodiment, in particular the adaptation of the loading process to the operating state the internal combustion engine improved.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Ventilsteuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by a valve control with the features of claim 1 and by an operating method solved with the features of claim 5. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung ist die Ventilschirmblende hubverstellbar am jeweiligen Einlassventil angeordnet und ist zwischen zwei Schaltzuständen umschaltbar.at the valve control according to the invention is the Ventilschirmblende arranged hubverstellbar the respective inlet valve and is switchable between two switching states.
  • In einem ersten Schaltzustand liegt die Ventilschirmblende mit ihrer Schirminnenseite an der Ventiltelleraußenseite an und ist mit dem Einlassventil gemeinsam hubverstellbar. Auf diese Weise ist die Ventilschirmblende im ersten Schaltzustand deaktiviert. In einem zweiten Schaltzustand ist die Ventilschirmblende in der Schließstellung des Einlassventils relativ zum Ventilsitz zumindest axial fixiert. Auf diese Weise ist die Ventilschirmblende in ihrem zweiten Schaltzustand aktiviert. Im ersten Schaltzustand bewegt sich die Ventilschirmblende mit dem Einlassventil, wodurch sich ein herkömmlicher Einströmvorgang so einstellt, als wäre keine Ventilschirmblende vorhanden. Im zweiten Schaltzustand befindet sich der Schirm mit seiner Aussparung im Bereich des Ventilsitzes, wodurch eine orientierte Einströmung erzeugt werden kann, die sich insbesondere zur Ausbildung einer Rotationsströmung im jeweiligen Brennraum ausnutzen lässt. Durch die Schaltbarkeit der Ventilschirmblende lassen sich die den beiden Schaltzuständen zugeordneten, unterschiedlichen Einströmzustände unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zuordnen. Hierdurch kann das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden. Beispielsweise lassen sich Emissionswerte verbessern.In a first switching state is the valve screen with their Screen inside on the valve disk outside and on with the inlet valve together stroke adjustable. In this way the valve shield is deactivated in the first switching state. In a second switching state, the valve screen is in the Closed position of the inlet valve relative to the valve seat fixed at least axially. In this way, the valve screen is activated in their second switching state. Moved in the first switching state the valve shield with the inlet valve, causing a conventional inflow setting so as if there were no valve screen. In the second Switching state is the screen with its recess in the Area of the valve seat, whereby an oriented inflow generated can be, in particular, to form a rotational flow exploit in each combustion chamber. Due to the switchability of Diaphragm shield can be the two switching states assigned, different inflow conditions different operating conditions of the internal combustion engine assign. This can improve the operating behavior of the internal combustion engine become. For example, emissions can be improved.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Ventiltrieb zur Ansteuerung des jeweiligen Einlassventils variabel ausgestaltet ist, so dass für das jeweilige Einlassventil zumindest zwei verschiedene Ventilhübe einstellbar sind, nämlich ein kleiner Ventilhub und ein großer Ventilhub. Das Schalten der Ventilschirmblende kann nun mit dem Variieren der Ventilhübe so gekoppelt werden, dass bei den großen Ventilhüben des Einlassventils der erste Schaltzustand der Ventilschirmblende vorliegt, während bei den kleinen Ventilhüben der zweite Schaltzustand vorliegt. Durch diese Bauweise lassen sich unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine unterschiedliche Ventilhübe und die beiden verschiedenen Schaltzustände der Ventilschirmblende zuordnen. Beispielsweise kann für einen Bereich großer Drehzahlen und/oder großer Lasten, die oberhalb einer Schaltdrehzahl beziehungsweise oberhalb einer Schaltlast liegen, der erste Schaltzustand der Ventilschirmblende eingestellt werden. Zusätzlich kann bei Vorliegen einer variablen Ventilsteuerung diesem oberen Betriebszustandsbereich der große Ventilhub zugeordnet werden. Im Unterschied dazu wird einem Bereich von Drehzahlen und/oder Lasten, die unterhalb der Schaltdrehzahl beziehungsweise der Schaltlast liegen, der zweite Schaltzustand zugeordnet. Optional kann bei Vorliegen einer variablen Ventilsteuerung diesem unteren Betriebszustandsbereich der kleine Ventilhub zugeordnet werden. Especially advantageous is an embodiment in which the valve train configured to be variable for controlling the respective intake valve is, so that for the respective intake valve at least two different valve lifts are adjustable, namely a small valve lift and a large valve lift. The switching the valve screen can now vary with the valve strokes be coupled so that at the big valve lifts the inlet valve, the first switching state of the valve screen is present, while at the small valve strokes the second switching state is present. Through this construction can be different operating conditions of the internal combustion engine different valve strokes and the two different ones Assign switching states to the valve screen. For example can work for a range of high speeds and / or large loads above a switching speed respectively are above a switching load, the first switching state of the valve screen be set. In addition, in the presence of a variable valve timing this upper operating state range the large valve lift can be assigned. In contrast, it will a range of speeds and / or loads below the shift speed or the switching load, the second switching state assigned. Optionally, in the presence of a variable valve timing this lower operating state range associated with the small valve lift become.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Ventilsteuerung beziehungsweise des Betriebsverfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the valve control respectively of the operating procedure result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei gleiche Komponenten in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen aufweisen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein like components in the drawings are the same Have reference numerals.
  • 1 und 2 zeigen jeweils eine vereinfachte Schnittansicht einer Brennkraftmaschine im Bereich einer Ventilsteuerung, bei verschiedenen Betriebszuständen. 1 and 2 each show a simplified sectional view of an internal combustion engine in the field of valve control, in various operating conditions.
  • Entsprechend den 1 und 2 umfasst eine Ventilsteuerung 1 zumindest ein Einlassventil 2 und wenigstens ein Auslassventil 3 für jeden Brennraum 4 einer Brennkraftmaschine 5, die hier nur teilweise dargestellt ist und die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Es ist klar, dass für den jeweiligen Brennraum 4 auch mehrere Einlassventile 2 und/oder mehrere Auslassventile 3 vorgesehen sein können. Zumindest eines dieser gegebenenfalls mehreren Einlassventile 2 ist wie in den 1 und 2 dargestellt ausgestaltet.According to the 1 and 2 includes a valve control 1 at least one inlet valve 2 and at least one exhaust valve 3 for every combustion chamber 4 an internal combustion engine 5 , which is only partially shown here and which is arranged in particular in a motor vehicle. It is clear that for the respective combustion chamber 4 also several inlet valves 2 and / or multiple exhaust valves 3 can be provided. At least one of these possibly several inlet valves 2 is like in the 1 and 2 designed configured.
  • Das jeweilige Einlassventil 2 weist in herkömmlicher Weise einen Ventilschaft 6 und einen Ventilteller 7 auf, der mit einem Ventilsitz 8 zusammenwirkt. Das Einlassventil 2 ist dabei in üblicher Weise relativ zum Ventilsitz 8 mit Hilfe eines Ventiltriebs 9, von dem hier lediglich eine Nockenwelle 10 symbolisch angedeutet ist, zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung hubverstellbar. In der Offenstellung ist der Ventilteller 7 vom Ventilsitz 8 in axialer Richtung beabstandet. Diese Offenstellung ist in den 1 und 2 wiedergegeben. Im Unterschied dazu liegt der Ventilteller 7 in der Schließstellung im Ventilsitz 8 an, wodurch der Einlass von Frischgas in den Brennraum 4 unterbrochen ist.The respective inlet valve 2 has a valve stem in a conventional manner 6 and a valve plate 7 on that with a valve seat 8th interacts. The inlet valve 2 is in the usual way relative to the valve seat 8th with the help of a valvetrain 9 , of which here only a camshaft 10 is indicated symbolically, adjustable between an open position and a closed position. In the open position is the valve plate 7 from the valve seat 8th spaced in the axial direction. This open position is in the 1 and 2 played. In contrast to this is the valve disk 7 in the closed position in the valve seat 8th causing the intake of fresh gas into the combustion chamber 4 is interrupted.
  • Dem hier gezeigten Einlassventil 2 ist eine Ventilschirmblende 11 zugeordnet. Die Ventilschirmblende 11 ist dabei koaxial zum Ventilschaft 6 angeordnet und außerdem am Einlassventil 2 hubverstellbar angeordnet. Die Ventilschirmblende 11 umfasst eine Hülse 12, die den Ventilschaft 6 mit Spiel umschließt, sowie einen Schirm 13, der an einem dem Ventilteller 7 zugewandten Ende an der Hülse 12 angeordnet ist. Der Schirm 13 weist eine Innenseite 14 auf, die dem Ventilteller 7 zugewandt ist. Der Ventilteller 7 weist seinerseits eine Außenseite 15 auf, die dem Schirm 13 zugewandt ist. Die Schirminnenseite 14 ist komplementär zur Ventiltelleraußenseite 15 ausgestaltet, so dass sich der Schirm 13 großflächig am Ventilteller 7 anlegen kann. Der Schirm 13 weist eine Aussparung 16 auf, die bezüglich einer Längsmittelachse 17 des Einlassventils 2 radial offen ist und in der Umfangsrichtung begrenzt ist. Beispielsweise erstreckt sich diese Aussparung 16 über etwa 90° des Gesamtumfangs des Schirms 13. Die Formgebung für diese Aussparung 16 ist grundsätzlich beliebig wählbar.The inlet valve shown here 2 is a valve shield 11 assigned. The valve screen 11 is coaxial with the valve stem 6 arranged and also at the inlet valve 2 arranged adjustable in height. The valve screen 11 includes a sleeve 12 holding the valve stem 6 with game encloses, as well as a screen 13 , which at a the valve disk 7 facing the end of the sleeve 12 is arranged. The screen 13 has an inside 14 on top of the valve plate 7 is facing. The valve plate 7 in turn has an outside 15 on top of the screen 13 is facing. The screen inside 14 is complementary to the valve disc outside 15 designed so that the screen 13 large area on the valve plate 7 can create. The screen 13 has a recess 16 on, with respect to a longitudinal central axis 17 of the inlet valve 2 is radially open and limited in the circumferential direction. For example, this recess extends 16 over about 90 ° of the total circumference of the screen 13 , The shape of this recess 16 is basically arbitrary.
  • Erfindungsgemäß ist nun die Ventilschirmblende 11 zwischen zwei Schaltzuständen umschaltbar. 1 zeigt einen ersten Schaltzustand der Ventilschirmblende 11. In diesem ersten Schaltzustand ist die Ventilschirmblende 11 bewegungsmäßig mit dem zugehörigen Einlassventil 2 gekoppelt. Das bedeutet, dass die Ventilschirmblende 11 zusammen mit dem Einlassventil 2 hubverstellbar ist. Ferner ist die Relativlage der Ventilschirmblende 11 bezüglich des Einlassventils 2 im ersten Schaltzustand so gewählt, dass die Ventilschirmblende 11 mit ihrer Schirminnenseite 14 an der Ventiltelleraußenseite 15 anliegt. In diesem ersten Schaltzustand ist die Ventilschirmblende 11 quasi deaktiviert, so dass sich eine übliche, umfangsmäßig allseitige Umströmung des Schirms 13 und des Ventiltellers 7 einstellt. Eine entsprechende Frischgaseinströmung ist in 1 durch Pfeile 18 wiedergegeben.According to the invention is now the valve screen 11 switchable between two switching states. 1 shows a first switching state of the valve screen 11 , In this first switching state, the valve screen is 11 in movement with the associated inlet valve 2 coupled. This means that the valve screen 11 together with the inlet valve 2 is adjustable in stroke. Furthermore, the relative position of the valve screen is 11 with respect to the intake valve 2 in the first switching state selected so that the valve screen 11 with her screen inside 14 on the valve disc outside 15 is applied. In this first switching state, the valve screen is 11 quasi deactivated, so that a usual, circumferentially all-around flow around the screen 13 and the valve disk 7 established. A corresponding Frischgaseinströmung is in 1 through arrows 18 played.
  • Im Unterschied dazu zeigt 2 einen zweiten Schaltzustand der Ventilschirmblende 11. In diesem zweiten Schaltzustand ist die Ventilschirmblende 11 relativ zum Ventilsitz 8 zumindest in axialer Richtung fixiert, und zwar so, dass sich der Schirm 13 im Bereich des Ventilsitzes 8 befindet. Die Position der Ventilschirmblende 11 beziehungsweise ihres Schirms 13 in diesem zweiten Schaltzustand ergibt sich beispielsweise dann, wenn das Einlassventil 2 seine Schließstellung einnimmt und der Schirm 13 mit seiner Innenseite 14 an der Ventiltelleraußenseite 15 anliegt. Der Schirm 13 ist radial so dimensioniert, dass er einen kleineren Querschnitt aufweist als der Ventilsitz 8, so dass die Schließfunktion ausschließlich durch den Ventilteller 7 realisiert wird. Allerdings ist der Querschnitt des Schirms 13 so groß gewählt, dass außerhalb der Aussparung 16 radial zwischen dem Schirm 13 und einer zum Ventilsitz 8 führenden Kanalwand 19 ein Drosselspalt 20D ausgebildet ist. Dieser Drosselspalt 20 behindert die Umströmung des Schirms 13 bei geöffnetem Einlassventil 2. Hierdurch kommt es zu einer konzentrierten Ausströmung von Frischgas entsprechend Pfeilen 21 durch die Aussparung 16. Hierdurch lässt sich eine gezielte, orientierte Frischgaseinströmung in den Brennraum 4 generieren.In contrast, shows 2 a second switching state of the valve screen 11 , In this second switching state is the Ventilschirmblen de 11 relative to the valve seat 8th fixed at least in the axial direction, in such a way that the screen 13 in the area of the valve seat 8th located. The position of the valve shield 11 or her umbrella 13 in this second switching state results, for example, when the inlet valve 2 its closed position occupies and the screen 13 with its inside 14 on the valve disc outside 15 is applied. The screen 13 is radially dimensioned so that it has a smaller cross-section than the valve seat 8th , so that the closing function only by the valve plate 7 is realized. However, the cross section of the screen 13 chosen so big that outside the recess 16 radially between the screen 13 and one to the valve seat 8th leading canal wall 19 a throttle gap 20D is trained. This throttle gap 20 hinders the flow around the screen 13 with the inlet valve open 2 , This results in a concentrated outflow of fresh gas according to arrows 21 through the recess 16 , This allows a targeted, oriented Frischgaseinströmung in the combustion chamber 4 to generate.
  • Die Ventilschirmblende 11 kann relativ zum Ventilsitz 8 drehfest gehaltert sein. Hierdurch kann für die umfangsmäßige Ausrichtung der Aussparung 16 gezielt eine gewünschte Richtung eingestellt und eingehalten werden. Optional kann die Aussparung 16 so dimensioniert und ausgerichtet sein, dass sich bei der in 2 gezeigten Offenstellung im zweiten Schaltzustand eine Rotationsströmung im Brennraum 4 ausbildet, wenn das Frischgas über die Aussparung 16 in den Brennraum 4 gelangt. Sofern nur ein Einlassventil 2 vorgesehen ist oder wenn nur eines von mehreren Einlassventilen 2 mit einer solchen Ventilschirmblende 11 ausgestattet ist, lässt sich im Brennraum 4 mit Hilfe des zweiten Schaltzustands beispielsweise eine Drallströmung erzeugen, bei welcher das Frischgas um eine Längsmittelachse des Brennraums 4 rotiert. Sofern zumindest zwei Einlassventile 2 mit einer solchen Ventilschirmblende 11 ausgestattet sind, lässt sich mit Hilfe des zweiten Schaltzustands eine Tumble-Strömung im Brennraum 4 erzeugen, bei welcher die Frischgasströmung um eine quer zur Längsmittelachse des Brennraums 4 verlaufende Achse rotiert.The valve screen 11 Can be relative to the valve seat 8th be held non-rotatably. This allows for the circumferential alignment of the recess 16 selectively set a desired direction and adhered to. Optionally, the recess 16 be dimensioned and aligned so that at the in 2 shown open position in the second switching state, a rotational flow in the combustion chamber 4 trains when the fresh gas over the recess 16 in the combustion chamber 4 arrives. If only one inlet valve 2 is provided or if only one of several intake valves 2 with such a valve screen 11 equipped, settles in the combustion chamber 4 generate with the help of the second switching state, for example, a swirl flow, wherein the fresh gas about a longitudinal center axis of the combustion chamber 4 rotates. If at least two intake valves 2 with such a valve screen 11 equipped, can be using the second switching state, a tumble flow in the combustion chamber 4 generate, in which the fresh gas flow around a transverse to the longitudinal center axis of the combustion chamber 4 extending axis rotates.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Ventiltrieb 9 variabel ausgestaltet sein, derart, dass für das jeweilige Einlassventil 2 zumindest zwei verschiedene Ventilhübe einstellbar sind, nämlich ein kleiner Ventilhub und ein großer Ventilhub. Mit Hilfe eines solchen, an sich bekannten variablen Ventiltriebs 9 kann der Ladungswechselvorgang beispielsweise an Betriebszustände der Brennkraftmaschine 5 adaptiert werden. In a particularly advantageous embodiment, the valve train 9 be configured variable, such that for the respective inlet valve 2 at least two different valve lifts are adjustable, namely a small valve lift and a large valve lift. With the help of such, known per se variable valve train 9 For example, the charge exchange process may be at operating conditions of the internal combustion engine 5 be adapted.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der hier gezeigten Ventilsteuerung 1 kann nun der kleine Ventilhub mit dem zweiten Schaltzustand der Ventilschirmblende 11 gekoppelt sein. Das bedeutet, dass die Ventilschirmblende 11 während der Hubverstellungen des Einlassventils 2 relativ zum Ventilsitz 8 zumindest axial fixiert ist. Das Einlassventil 2 wird demnach in dem in 2 gezeigten zweiten Schaltzustand nur mit seinem kleinen Ventilhub zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellt. In diesem zweiten Schaltzustand bewirkt die Ventilschirmblende 13 somit eine Ausrichtung der Frischgasströmung im Brennraum 4. Dementsprechend ist die Ventilschirmblende 11 im zweiten Schaltzustand aktiv. In a preferred embodiment of the valve control shown here 1 Now can the small valve lift with the second switching state of the valve screen 11 be coupled. This means that the valve screen 11 during the stroke adjustments of the intake valve 2 relative to the valve seat 8th at least axially fixed. The inlet valve 2 is therefore in the in 2 shown second switching state adjusted only with its small valve lift between the closed position and the open position. In this second switching state causes the valve screen 13 thus an alignment of the fresh gas flow in the combustion chamber 4 , Accordingly, the valve screen is 11 active in the second switching state.
  • Zusätzlich ist dann der große Ventilhub mit dem ersten Schaltzustand der Ventilschirmblende 11 gekoppelt. Dies hat zur Folge, dass die Ventilschirmblende 11 während der Hubverstellungen des Einlassventils 2 relativ zum Einlassventil 2 zumindest axial fixiert ist und mit seiner Schirminnenseite 14 an der Ventiltelleraußenseite 15 flächig anliegt. Im Hinblick auf 1 bedeutet dies, dass die Ventilschirmblende 11 im deaktivierten Zustand gemeinsam mit dem Einlassventil 2 zur Realisierung des großen Ventilhubs zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellt wird.In addition, then the large valve lift with the first switching state of the valve screen 11 coupled. This has the consequence that the valve screen 11 during the stroke adjustments of the intake valve 2 relative to the inlet valve 2 at least axially fixed and with its screen inside 14 on the valve disc outside 15 lies flat. With regard 1 this means that the valve screen 11 in the deactivated state together with the inlet valve 2 to realize the large valve lift between the closed position and the open position is adjusted.
  • Vorzugsweise wird die hier gezeigte Ventilsteuerung 1 wie folgt betrieben. Die Brennkraftmaschine 5 kann in verschiedenen Betriebszuständen betrieben werden. Die Betriebszustände definieren sich bevorzugt durch Last- und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine 5. Zum Schalten der jeweiligen Ventilschirmblende 11 zwischen ihren Schaltzuständen ist eine geeignete, hier nicht näher dargestellte Schalteinrichtung vorgesehen, die bei einer vorbestimmten Schaltlast und/oder bei einer vorbestimmen Schaltdrehzahl das Umschalten zwischen den Schaltzuständen bewirkt. Die Schaltlast trennt einen oberen Lastbereich mit Lasten oberhalb der Schaltlast von einem unteren Lastbereich mit Lasten unterhalb der Schaltlast. In entsprechender Weise trennt die Schaltdrehzahl einen oberen Drehzahlbereich mit Drehzahlen oberhalb der Schaltdrehzahl von einem unteren Drehzahlbereich mit Drehzahlen unterhalb der Schaltdrehzahl. Wird die Brennkraftmaschine 5 mit einer Last beziehungsweise Drehzahl aus dem jeweiligen oberen Bereich betrieben, ist die Ventilschirmblende 11 in ihren ersten Schaltzustand gemäß 1 verstellt. In diesem ersten Schaltzustand ist somit die Ventilschirmblende 11 deaktiviert und die Frischgaseinströmung kann in allen Richtungen um den Ventilteller 7 herum erfolgen. Gleichzeitig kann dem jeweiligen oberen Bereich auch der große Ventilhub zugeordnet werden, sofern ein variabler Ventiltrieb 9 vorgesehen ist. Das bedeutet, dass bei höheren Lasten beziehungsweise höheren Drehzahlen das jeweilige Einlassventil 2 die jeweilige Einlassöffnung 22 besonders weit öffnet.Preferably, the valve control shown here 1 operated as follows. The internal combustion engine 5 can be operated in different operating states. The operating states are preferably defined by the load and / or speed of the internal combustion engine 5 , For switching the respective valve shield 11 between their switching states, a suitable, not shown here switching device is provided which causes the switching between the switching states at a predetermined switching load and / or at a predetermined switching speed. The shift load separates an upper load range with loads above the shift load from a lower load range with loads below the shift load. In a corresponding manner, the shift speed separates an upper speed range with speeds above the shift speed of a lower speed range with speeds below the shift speed. Will the internal combustion engine 5 operated with a load or speed from the respective upper range, the valve screen is 11 in their first switching state according to 1 adjusted. In this first switching state is thus the valve screen 11 deactivated and the fresh gas inflow can in all directions around the valve disk 7 done around. At the same time the large valve lift can be assigned to the respective upper area, if a variable valve train 9 is provided. This means that at higher loads or higher speeds, the respective intake valve 2 the respective inlet opening 22 opens wide.
  • Wird jedoch die Brennkraftmaschine 5 im jeweiligen unteren Bereich betrieben, wird die Ventilschirmblende 11 in ihrem zweiten Schaltzustand überführt, wodurch sich der in 2 gezeigte Zustand ergibt. In der Folge strömt das Frischgas bei niedrigeren Lasten beziehungsweise Drehzahlen durch die Aussparung 16 im Schirm 13 der Ventilschirmblende 11 in den Brennraum 4 ein, wodurch insbesondere eine Rotationsströmung generiert werden kann. Durch die Rotationsströmung kann der Verbrennungsvorgang zeitlich verkürzt werden, was hinsichtlich der Schadstoffentwicklung vorteilhaft ist. Optional kann für den unteren Drehzahlbereich beziehungsweise für den unteren Lastbereich der kleine Ventilhub eingestellt werden, sofern ein variabler Ventiltrieb 9 vorgesehen ist. Beim kleinen Ventilhub ergibt sich in der Offenstellung des Einlassventils 2 einerseits ein verkleinerter Öffnungsquerschnitt für die Einlassöffnung 22. Andererseits kann der Ventilteller 7 mit seiner Außenseite 15 gezielt mit der Aussparung 16 zur Ausbildung einer Umlenk- oder Ablenkfläche zusammenwirken, was die Ausbildung der gewünschten Rotationsströmung unterstützt.However, the internal combustion engine 5 operated in the respective lower area, the valve screen is 11 transferred in their second switching state, causing the in 2 shown state results. As a result, the fresh gas flows at lower loads or speeds through the recess 16 in the screen 13 the valve screen 11 in the combustion chamber 4 a, whereby in particular a rotational flow can be generated. Due to the rotational flow of the combustion process can be shortened in time, which is advantageous in terms of pollutant development. Optionally, for the lower speed range or for the lower load range of the small valve lift can be set, if a variable valve train 9 is provided. The small valve lift results in the open position of the intake valve 2 on the one hand, a reduced opening cross-section for the inlet opening 22 , On the other hand, the valve plate 7 with its outside 15 specifically with the recess 16 cooperate to form a deflection or deflection, which supports the formation of the desired rotational flow.
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  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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    • - DE 460151 [0007] - DE 460151 [0007]

Claims (7)

  1. Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine (5), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – mit wenigstens einem Einlassventil (2), das relativ zu einem Ventilsitz (8) mittels eines Ventiltriebs (9) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung hubverstellbar ist, – wobei das Einlassventil (2) eine Ventilschirmblende (11) aufweist, die einen einem Ventilteller (7) zugewandten Schirm (13) aufweist, – wobei der Schirm (13) an einer dem Ventilteller (7) zugewandten Innenseite (14) komplementär zu einer dem Schirm (13) zugewandten Außenseite (15) des Ventiltellers (7) geformt ist, – wobei der Schirm (13) eine in Umfangsrichtung begrenzte, radial offene Aussparung (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Ventilschirmblende (11) am Einlassventil (2) hubverstellbar angeordnet ist, – dass die Ventilschirmblende (11) zwischen zwei Schaltzuständen umschaltbar ist, – dass die Ventilschirmblende (11) in ihrem ersten Schaltzustand mit der Schirminnenseite (14) an der Ventiltelleraußenseite (15) anliegt und zusammen mit dem Einlassventil (2) hubverstellbar ist, – dass die Ventilschirmblende (11) in ihrem zweiten Schaltzustand in der Schließstellung des Einlassventils (2) relativ zum Ventilsitz (8) zumindest axial fixiert ist.Valve control for an internal combustion engine ( 5 ), in particular in a motor vehicle, - with at least one inlet valve ( 2 ), which is relative to a valve seat ( 8th ) by means of a valve drive ( 9 ) is adjustable in height between an open position and a closed position, - wherein the inlet valve ( 2 ) a valve shield ( 11 ) having a valve disc ( 7 ) facing screen ( 13 ), the screen ( 13 ) on a valve disc ( 7 ) facing inside ( 14 ) complementary to the screen ( 13 ) facing outside ( 15 ) of the valve disk ( 7 ), the screen ( 13 ) a circumferentially limited, radially open recess ( 16 ), characterized in that - the valve shield ( 11 ) at the inlet valve ( 2 ) is arranged adjustable in stroke, - that the valve screen ( 11 ) is switchable between two switching states, - that the valve shield ( 11 ) in its first switching state with the screen inside ( 14 ) on the valve disk outside ( 15 ) and together with the inlet valve ( 2 ) is adjustable in stroke, - that the valve screen ( 11 ) in its second switching state in the closed position of the inlet valve ( 2 ) relative to the valve seat ( 8th ) is fixed at least axially.
  2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Ventiltrieb (9) variabel ausgestaltet ist, so dass für das jeweilige Einlassventil (2) zumindest zwei verschiedene Ventilhübe einstellbar sind, nämlich ein kleiner Ventilhub und ein großer Ventilhub, – dass der kleine Ventilhub mit dem zweiten Schaltzustand der Ventilschirmblende (11) gekoppelt ist, so dass die Ventilschirmblende (11) während der Hubverstellungen des Einlassventils (2) relativ zum Ventilsitz (8) zumindest axial fixiert ist, – dass der große Ventilhub mit dem ersten Schaltzustand der Ventilschirmblende (11) gekoppelt ist, so dass die Ventilschirmblende (11) während der Hubverstellungen des Einlassventils (2) relativ zum Einlassventil (2) zumindest axial fixiert ist.Valve control according to claim 1, characterized in that - the valvetrain ( 9 ) is configured variable, so that for the respective inlet valve ( 2 ) at least two different valve strokes are adjustable, namely a small valve lift and a large valve lift, - that the small valve lift with the second switching state of the valve shield ( 11 ), so that the valve shield ( 11 ) during the stroke adjustments of the inlet valve ( 2 ) relative to the valve seat ( 8th ) is at least axially fixed, - that the large valve lift with the first switching state of the valve shield ( 11 ), so that the valve shield ( 11 ) during the stroke adjustments of the inlet valve ( 2 ) relative to the inlet valve ( 2 ) is fixed at least axially.
  3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschirmblende (11) relativ zum Ventilsitz (8) drehfest gehaltert ist.Valve control according to claim 1 or 2, characterized in that the valve screen ( 11 ) relative to the valve seat ( 8th ) is held rotatably.
  4. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (7) so dimensioniert und so ausgerichtet ist, dass sich beim Einströmen von Frischgas in einen Brennraum (4) im zweiten Schaltzustand eine Rotationsströmung im Brennraum (4) ausbildet.Valve control according to one of claims 1 to 3, characterized in that the recess ( 7 ) is dimensioned and aligned so that when flowing fresh gas into a combustion chamber ( 4 ) in the second switching state, a rotational flow in the combustion chamber ( 4 ) trains.
  5. Verfahren zum Betreiben von Ladungswechselvorgängen in einer Brennkraftmaschine (5), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – bei dem bei einer Last- und/oder Drehzahl, die oberhalb einer Schaltlast und/oder Schaltdrehzahl liegt/liegen, zumindest bei einem Einlassventil (2) eine am Einlassventil (2) hubverstellbar angeordnete Ventilschirmblende (11) in einem ersten Schaltzustand betrieben wird, in dem ein Schirm (13) der Ventilschirmblende (11), der eine komplementär zu einer dem Schirm (13) zugewandten Außenseite (15) eines Ventiltellers (7) des Einlassventils (2) geformte, dem Ventilteller (7) zugewandte Innenseite (14) aufweist und der eine in Umfangsrichtung begrenzte, radial offene Aussparung (16) aufweist, mit der Schirminnenseite (14) an der Ventiltelleraußenseite (15) anliegt und in dem die Ventilschirmblende (11) zusammen mit dem Einlassventil (2) hubverstellt wird, – bei dem bei einer Last und/oder Drehzahl, die unterhalb der Schaltlast und/oder Schaltdrehzahl liegt/liegen, zumindest bei einem Einlassventil (2) die Ventilschirmblende (11) in einem zweiten Schaltzustand betrieben wird, in dem der Schirm (13) in einer der Schließstellung des Einlassventils (2) zugeordneten Lage relativ zu einem Ventilsitz (8) des Einlassventils (2) zumindest axial fixiert ist.Method for operating charge exchange processes in an internal combustion engine ( 5 ), in particular in a motor vehicle, - in which at a load and / or speed, which is above a shift load and / or shift speed, at least at an intake valve ( 2 ) one at the inlet valve ( 2 ) adjustable in height valve shield ( 11 ) is operated in a first switching state in which a screen ( 13 ) the valve shield ( 11 ), which is complementary to the umbrella ( 13 ) facing outside ( 15 ) of a valve disk ( 7 ) of the inlet valve ( 2 ), the valve plate ( 7 ) facing inside ( 14 ) and of a circumferentially limited, radially open recess ( 16 ), with the screen inside ( 14 ) on the valve disk outside ( 15 ) and in which the valve shield ( 11 ) together with the inlet valve ( 2 ) is strokeverstellt, - in which at a load and / or speed, which is below the shift load and / or shift speed / lie, at least at an intake valve ( 2 ) the valve shield ( 11 ) is operated in a second switching state in which the screen ( 13 ) in one of the closed position of the inlet valve ( 2 ) associated position relative to a valve seat ( 8th ) of the inlet valve ( 2 ) is fixed at least axially.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, – dass das jeweilige Einlassventil (2) bei einer Last- und/oder Drehzahl oberhalb der Schaltlast und/oder der Schaltdrehzahl mit einem großen Ventilhub zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung verstellt wird, – dass das jeweilige Einlassventil (2) bei einer Last- und/oder Drehzahl unterhalb der Schaltlast und/oder der Schaltdrehzahl mit einem kleinen Ventilhub zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung verstellt wird.Method according to claim 5, characterized in that - the respective inlet valve ( 2 ) is adjusted at a load and / or speed above the shift load and / or the shift speed with a large valve lift between its closed position and its open position, - that the respective intake valve ( 2 ) is adjusted at a load and / or speed below the shift load and / or the shift speed with a small valve lift between its closed position and its open position.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschirmblende (11) im zweiten Schaltzustand durch die Aussparung (16) im Schirm (13) eine Rotationsströmung im jeweiligen Brennraum (4) generiert.Method according to claim 5 or 6, characterized in that the valve shield ( 11 ) in the second switching state through the recess ( 16 ) in the screen ( 13 ) a rotational flow in the respective combustion chamber ( 4 ) generated.
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