DE102008027205A1 - Valve operating mechanism for internal combustion engine, has two equally acting gas-exchange valves for every cylinder, where lifting height of gas exchange valve is adjusted in two different lift heights - Google Patents

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Abstract

The valve operating mechanism has two equally acting gas-exchange valves for every cylinder. A lifting height of the gas exchange valve is adjusted in two different lift heights. A zero-stroke and an average stroke are provided for the former gas exchange valve, where a zero-stroke and a complete-stroke are provided for the latter gas exchange valve. An independent claim is included for an operating method for a valve of an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Betriebsverfahren für den Ventiltrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The The invention relates to a valve train for an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1 and an operating method for the valve train with the features from the preamble of claim 5.

Sie geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 12 327 A1 aus, in der ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine beschrieben ist. Der Ventiltrieb weist mindestens zwei Ein- und/oder Auslassventile pro Zylinder auf, die durch eine Einlass- und/oder Auslassnockenwelle betätigbar sind, sowie mit zwischen den Nocken der Einlass- und/oder Auslassnockenwelle angeordneten Hubübertragungselementen und mit Mitteln zur Änderung des Ventilhubs der Einlass- und/oder Auslassventile. Mindestens zwei Einlass- und/oder zwei Auslassventile pro Zylinder wirken mit mindestens zwei verschiedenen Hubkurven aufweisenden Teilnocken zusammen, wobei die Hubübertragungselemente dieser Gaswechselventile mindestens zwei Hubelemente aufweisen, die jeweils mit den Teilnocken zusammenwirken sowie mit hydraulischen Versorgungsleitungen für die Ventilhubumschaltung.It starts from the German publication DE 102 12 327 A1 from, in which a valve train for an internal combustion engine is described. The valvetrain has at least two intake and / or exhaust valves per cylinder operable by an intake and / or exhaust camshaft, and lift transfer elements disposed between the cams of the intake and / or exhaust camshafts and means for changing the valve lift of the intake - and / or exhaust valves. At least two intake and / or two exhaust valves per cylinder cooperate with at least two different lift cam having partial cam, wherein the Hubübertragungselemente of these gas exchange valves have at least two lifting elements, which cooperate respectively with the partial cam and with hydraulic supply lines for the valve lift.

In der DE 102 12 372 A1 wird vorgeschlagen, dass die Versorgungsleitungen für die Ventilhubumschaltung eines ersten Ein- oder Auslassventils getrennt sind von der Versorgungsleitung für die Ventilhubumschaltung eines zweiten Ein- oder Auslassventils, so dass das erste Ein- oder Auslassventil unabhängig vom zweiten Ein- oder Auslassventil schaltbar ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine zweistufige Ventilhubumschaltung erweitert werden.In the DE 102 12 372 A1 It is proposed that the supply lines for the valve lift of a first inlet or outlet valve are separated from the supply line for the valve lift of a second inlet or outlet valve, so that the first inlet or outlet valve is independent of the second inlet or outlet valve switchable. As a result, a two-stage valve lift can be extended in a simple manner.

Weiter ist aus der DE 196 02 013 A1 ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein von zwei gleichwirkenden Gaswechselventilen über einen Nockenfolger beaufschlagt wird, wobei der Nockenfolger auf einen Großventilhub und einen Null-Hub umschaltbar ist. Dabei ist ein zweites Gaswechselventil gleichzeitig vom einem weiteren Nockenfolger beaufschlagt, der ebenfalls auf einen großen Ventilhub, jedoch alternativ auf einen kleinen Ventilhub koppelbar ist. Weiterhin kann eine Umschaltung derart erfolgen, dass lediglich einer der Nockenfolger geschaltet wird und der andere Nockenfolger in einer bis dahin eingestellten Koppelposition verbleibt.Next is from the DE 196 02 013 A1 a valve train for an internal combustion engine, in which one of two equally acting gas exchange valves is acted upon by a cam follower, wherein the cam follower is switchable to a Großventilhub and a zero stroke. In this case, a second gas exchange valve is simultaneously acted upon by another cam follower, which is also coupled to a large valve lift, but alternatively to a small valve lift. Furthermore, a changeover can take place such that only one of the cam followers is switched and the other cam follower remains in a previously set coupling position.

Werden gattungsgemäße Brennkraftmaschinen in Verbindung mit Elektromotoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt, d. h. als Hybridsystem bzw. Hybridantrieb, so besteht der Wunsch, die elektrische Energierückgewinnung, auch Rekuperation genannt, zu verbessern, um für den Elektromotor immer ausreichende Energiereserven vorliegen zu haben.Become generic internal combustion engine in conjunction used with electric motors in motor vehicles, d. H. as a hybrid system or hybrid drive, so there is a desire, the electrical energy recovery, also called recuperation, to improve, for the electric motor always have sufficient energy reserves available.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Rekuperationsfähigkeit einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine zu verbessern.task The present invention is the recuperation ability to improve a generic internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the features in the characterizing part of the claim 1 solved.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist eine Null-Hubfähigkeit, d. h. das Abschalten der gleich wirkenden Gaswechselventile eines Zylinders möglich, was zu einer deutlichen Schleppmomentreduzierung im Schubbetrieb führt. Hieraus resultiert eine signifikante Rekuperationsverbesserung.By the embodiment according to the invention is a zero lifting capability, d. H. the shutdown of the same acting gas exchange valves of Cylinder possible, resulting in a significant Schleppmomentreduzierung in overrun mode. This results in a significant Rekuperationsverbesserung.

Durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist auch eine vollständige Zylinderabschaltung möglich, wodurch das Schleppmoment nochmals signifikant reduziert wird.By the embodiment according to claim 2 is also a complete cylinder deactivation possible, whereby the drag torque is significantly reduced again.

Die Änderungsmöglichkeiten der Hubhöhe der Gaswechselventile gemäß Patentanspruch 3 sind besonders bevorzugte Ausführungsvarianten.The possibilities of change the lifting height of the gas exchange valves according to claim 3 are particularly preferred embodiments.

Die Steuerung der Hubhöhenverstellung der Gaswechselventile gemäß Patentanspruch 4 ist ebenfalls eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante.The Control of the stroke height adjustment of the gas exchange valves according to claim 4 is also a particularly preferred embodiment.

Mit dem Betriebsverfahren gemäß Patentanspruch 5 ist die vollständige Steuerung einer Brennkraftmaschine möglich. Beispielsweise können in einfacher Weise Schaltschlepphebel eingesetzt werden, um verschiedene Stufen von Ein- und Auslassventilhüben zu emulieren. Die Feinsteuerung und der Zylinderabgleich können über Drosselglieder im Saugtrakt erfolgen, beispielsweise mit Einzeldrosselklappen oder einer zentralen Drosselklappe oder auch mit Hilfe von Durchflussreduzierstellern (z. B. Schieber o. ä.) in den Einzelsaugrohren. Durch die Verwendung eigener Nocken je Hubkurve kann der Hauptspreizungsunterschied bereits auf diesen geschliffen sein, so dass ein konventioneller Phasensteller, auch Vanos genannt, mit relativ geringem Verstellweg ausreicht.With the operating method according to claim 5 the complete control of an internal combustion engine possible. For example, easily switch cam followers be used to different stages of intake and exhaust valve lifts to emulate. The fine control and the cylinder adjustment can over Throttle members in the intake tract take place, for example, with individual throttle valves or a central throttle or with the help of flow reducers (eg slide or similar) in the individual intake manifolds. By use own cam per stroke curve, the main difference in spread already be ground on this, so that a conventional phaser, also called Vanos, with a relatively small adjustment range.

Um die Rekuperationsfähigkeit, d. h. die Rückgewinnung elektrischer Energie, einer Brennkraftmaschine, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, signifikant zu verbessern, wird ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem ersten und eine zweiten gleichwirkenden Gaswechsel ventil je Zylinder vorgeschlagen, wobei eine Hubhöhe der Gaswechselventile in zumindest zwei unterschiedlichen Hubhöhen einstellbar ist und wobei für das erste Gaswechselventil ein Null-Hub und ein Mittel-Hub und für das zweite Gaswechselventil ein Null-Hub und ein Voll-Hub vorgesehen ist. Unter Null-Hub wird hierbei eine vollständige Abschaltung des Gaswechselventils verstanden. Unter Voll-Hub wird hierbei ein maximaler Hub eines Gaswechselventils verstanden. Unter Mittel-Hub wird ein Hub des Gaswechselventils verstanden, der zwischen 10% und 90% des Voll-Hubs liegt. Um eine vollständige Ventiltriebsabschaltung je Zylinder zu realisieren, kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung sowohl einlassseitig als auch auslassseitig angeordnet werden. Besonders bevorzugt wird die Hubhöhe der Gaswechselventile mechanisch und/oder elektrisch und/oder hydraulisch verstellt.To the Rekuperationsfähigkeit, ie the recovery of electrical energy, an internal combustion engine, as known from the prior art, significantly improve, a valve train for an internal combustion engine, with at least a first and a second equivalent gas exchange valve per cylinder proposed, wherein a Lifting height of the gas exchange valves is adjustable in at least two different lift heights and wherein for the first gas exchange valve, a zero stroke and a center stroke and the second gas exchange valve, a zero stroke and a full stroke is provided. Under zero stroke is understood here a complete shutdown of the gas exchange valve. Under full-stroke is here a maximum stroke of a gas change valves understood. The mean lift is understood to mean a lift of the gas exchange valve which is between 10% and 90% of the full stroke. In order to realize a complete valve train shutdown per cylinder, the embodiment according to the invention can be arranged both on the inlet side and on the outlet side. Particularly preferably, the lifting height of the gas exchange valves is mechanically and / or electrically and / or hydraulically adjusted.

Beispielsweise können in einfacher Weise Schaltschlepphebel eingesetzt werden, um verschiedene Stufen von Ein- und Auslassventilhüben zu emulieren. Die Feinsteuerung und der Zylinderabgleich können über Drosselglieder im Saugtrakt erfolgen, beispielsweise mit Einzeldrosselklappen oder einer zentralen Drosselklappe oder auch mit Hilfe von Durchflussreduzierstellern (z. B. Schieber o. ä.) in den Einzelsaugrohren. Durch die Verwendung eigener Nocken je Hubkurve kann der Hauptspreizungsunterschied bereits auf diesen geschliffen sein, so dass ein konventioneller Phasensteller, auch Vanos genannt, mit relativ geringem Verstellweg ausreicht.For example can be used in a simple way switching cam followers be to different stages of intake and exhaust valve lifts to emulate. The fine control and the cylinder adjustment can over Throttle members in the intake tract take place, for example, with individual throttle valves or a central throttle or with the help of flow reducers (eg slide or similar) in the individual intake manifolds. By the Using own cams per lift curve can be the main difference in spread already be ground on this, so that a conventional Phaser, also called Vanos, with relatively little adjustment sufficient.

Auf derartige bekannte Verstellmechanismen wird in dieser Schrift nicht weiter näher eingegangen. Derartige Verstellmechanismen sind beispielsweise in der DE 196 01 587 A1 oder DE 195 28 505 A1 näher erläutert und beschrieben. Ein weiterer Schaltmechanismus ist beispielsweise auch aus der eingangs erwähnten DE 196 02 013 A1 bekannt. Weiter wird besonders bevorzugt die Hubhöhenverstellung der Gaswechselventile von einem Steuergerät gesteuert.On such known adjustment mechanisms will not be discussed in more detail in this document. Such adjustment mechanisms are for example in the DE 196 01 587 A1 or DE 195 28 505 A1 explained and described in detail. Another switching mechanism is for example also from the above-mentioned DE 196 02 013 A1 known. Further, the stroke height adjustment of the gas exchange valves is particularly preferably controlled by a control unit.

Für den erfindungsgemäßen Ventiltrieb wird ein Betriebsverfahren vorgeschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

  • – während eines Schubbetriebes für das erste und das zweite Gaswechselventil ein Null-Hub einstellbar ist,
  • – während eines unteren Teillastbetriebes für das erste Gaswechselventil ein Mittel-Hub und für das zweite Gaswechselventil ein Null-Hub einstellbar ist,
  • – während eines oberen Teillastbetriebes für das erste Gaswechselventil ein Null-Hub und für das zweite Gaswechselventil ein Voll-Hub einstellbar ist,
  • – während eines Volllastbetriebes für das erste Gaswechselventil ein Mittel-Hub und für das zweite Gaswechselventil ein Voll-Hub einstellbar ist.
For the valve drive according to the invention an operating method is prescribed, which is characterized in that
  • A zero stroke is adjustable during a pushing operation for the first and the second gas exchange valve,
  • A center stroke and for the second gas exchange valve a zero stroke is adjustable during a lower partial load operation for the first gas exchange valve,
  • A zero stroke and for the second gas exchange valve a full stroke is adjustable during an upper partial load operation for the first gas exchange valve,
  • - During a full load operation for the first gas exchange valve, a center-stroke and for the second gas exchange valve, a full-stroke is adjustable.

Im Schubbetrieb, wenn beide Gaswechselventile einen Null-Hub aufweisen, führt dies zu einer Schleppmomentreduzierung im Schubbetrieb und somit zu einer signifikanten Rekuperationsverbesserung. Ist beispielsweise das eine Gaswechselventil schaltbar zwischen 0 und 5 mm, und das zweite Gaswechselventil schaltbar zwischen 0 und 11 mm, so ergibt sich ein Gasdurchfluss zum Zylinder gemittelt für die o. g. gewünschten Fälle: Schubbetrieb: Abschaltung beider gleich wirkenden Gaswechselventile zwecks Rekuperation. Untere Teillast: Gaswechselventil 1, Hubhöhe 5 mm, Gaswechsel 2: Hubhöhe: 0 mm, dies entspricht einer durchschnittlichen Strömungsquerschnittsfläche entsprechend einem mittleren Ventilhub von 2,5 mm für beide Gaswechselventile. Obere Teillast: Gaswechselventil 1, Hubhöhe 0 mm, Gaswechsel 2: Hubhöhe: 11 mm, dies entspricht einer durchschnittlichen Strömungsquerschnittsfläche entsprechend einem mittleren Ventilhub von 5,5 mm für beide Gaswechselventile. Obere Teillast: Gaswechselventil 1, Hubhöhe 5 mm, Gaswechsel 2: Hubhöhe: 11 mm, dies entspricht einer durchschnittlichen Strömungsquerschnittsfläche entsprechend einem mittleren Ventilhub von 8 mm für beide Gaswechselventile. In overrun, when both gas exchange valves have a zero stroke, this leads to a drag torque reduction in overrun mode and thus to a significant Rekuperationsverbesserung. For example, if the one gas exchange valve switchable between 0 and 5 mm, and the second gas exchange valve switchable between 0 and 11 mm, the result is a gas flow to the cylinder averaged for the above-mentioned desired cases: Coasting: Shutdown of both equally acting gas exchange valves for the purpose of recuperation. Lower part load: Gas exchange valve 1, lifting height 5 mm, gas change 2: Lifting height: 0 mm, this corresponds to an average flow cross-sectional area corresponding to a mean valve lift of 2.5 mm for both gas exchange valves. Upper part load: Gas exchange valve 1, lifting height 0 mm, gas change 2: lifting height: 11 mm, this corresponds to an average flow cross-sectional area corresponding to a mean valve lift of 5.5 mm for both gas exchange valves. Upper part load: Gas exchange valve 1, lifting height 5 mm, gas change 2: Lifting height: 11 mm, this corresponds to an average flow cross-sectional area corresponding to an average valve lift of 8 mm for both gas exchange valves.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung und das erfindungsgemäße Betriebsverfahren wird nicht nur die Hybridfähigkeit der Brennkraftmaschine wesentlich verbessert, sondern es werden auch Bauraum- und Kostenvorteile sowie Verbrauchsvorteile durch optimierten Betrieb der Brennkraftmaschine erzielt. Beispielsweise ist mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch ein HCCI-Betrieb (homogenious charge compression ignition), auch Raumbrennverfahren genannt, möglich. Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, sowie das Betriebsverfahren sowohl einlassseitig als auch auslassseitig einer Brennkraftmaschine zum Einsatz kommen.The inventive design and the invention Operating method is not only the hybrid ability of Internal combustion engine significantly improved, but it will be too Space and cost advantages as well as consumption advantages through optimized Operation of the internal combustion engine achieved. For example, with the inventive design also a HCCI operation (homogeneous charge compression ignition), also room firing method called, possible. Of course, the inventive Valve train for an internal combustion engine, as well as the operating method both the inlet side and the exhaust side of an internal combustion engine be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10212327 A1 [0002] - DE 10212327 A1 [0002]
  • - DE 10212372 A1 [0003] - DE 10212372 A1 [0003]
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  • - DE 19601587 A1 [0015] - DE 19601587 A1 [0015]
  • - DE 19528505 A1 [0015] DE 19528505 A1 [0015]

Claims (5)

Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem ersten und einem zweiten gleich wirkenden Gaswechselventil je Zylinder, wobei eine Hubhöhe der Gaswechselventile in zumindest zwei unterschiedlichen Hubhöhen einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für das erste Gaswechselventil ein Null-Hub und ein Mittel-Hub und für das zweite Gaswechselventil ein Null-Hub und ein Voll-Hub vorgesehen ist.Valve gear for an internal combustion engine, with at least a first and a second equal acting gas exchange valve per cylinder, wherein a lifting height of the gas exchange valves in at least two different lift heights is adjustable, characterized in that for the first gas exchange valve, a zero stroke and a center stroke and for the second gas exchange valve is provided with a zero stroke and a full stroke. Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, wobei die Brennkraftmaschine eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventiltrieb einlassseitig und auslassseitig anordenbar ist.Valve gear according to claim 1, wherein the internal combustion engine an inlet side and an outlet side, characterized that the valve gear can be arranged on the inlet side and on the outlet side is. Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubhöhe der Gaswechselventile mechanisch und/oder elektrisch und/oder hydraulisch verstellbar ist.Valve gear according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the lifting height of the gas exchange valves mechanically and / or electrically and / or hydraulically adjustable is. Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung der Hubhöhe der Gaswechselventile von einem Steuergerät steuerbar ist.Valve gear according to one of the claims 1 to 3, characterized in that an adjustment of the lifting height the gas exchange valves can be controlled by a control unit. Betriebsverfahren für einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem ersten und einem zweiten gleich wirkenden Gaswechselventil je Zylinder, wobei eine Hubhöhe der Gaswechselventile in zumindest zwei unterschiedlichen Hubhöhen einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – während eines Schubbetriebes für das erste und das zweite Gaswechselventil ein Null-Hub einstellbar ist, – während eines unteren Teillastbetriebes für das erste Gaswechselventil ein Mittel-Hub und für das zweite Gaswechselventil ein Null-Hub einstellbar ist, – während eines oberen Teillastbetriebes für das erste Gaswechselventil ein Null-Hub und für das zweite Gaswechselventil ein Voll-Hub einstellbar ist, – während eines Volllastbetriebes für das erste Gaswechselventil ein Mittel-Hub und für das zweite Gaswechselventil ein Voll-Hub einstellbar ist.Operating method for a valve train for an internal combustion engine, with at least a first and a second equal acting gas exchange valve per cylinder, wherein a lifting height of the gas exchange valves in at least two different Lift heights is adjustable, characterized, that During a push operation for the first and the second gas exchange valve is a zero stroke adjustable, - while a lower part load operation for the first gas exchange valve a central hub and for the second gas exchange valve Zero stroke is adjustable, - during one upper part load operation for the first gas exchange valve a zero stroke and for the second gas exchange valve a full-stroke is adjustable, -  during a full load operation for the first gas exchange valve a middle-stroke and for the second gas exchange valve is a full-stroke adjustable.
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