DE102011054218B4 - Internal combustion engine and valve train for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern,wobei zur Betätigung von Gaswechselventilen mehrerer Zylinder einer Zylindergruppe mindestens eine drehbar gelagerte Nockenwelle (1) vorgesehen ist, auf welcher für jeden Zylinder ein Schiebenocken (2a, 2b, 2c) axial verschiebbar angeordnet ist,wobei zur Bewirkung einer axialen Verschiebung der auf der jeweiligen Nockenwelle (1) axial verschiebbar gelagerten Schiebenocken (2a, 2b, 2c) für die Schiebenocken (2a, 2b, 2c) ein gemeinsamer Aktuator (7) vorgesehen ist,mit einer Kopplungseinrichtung (8) für die Schiebenocken (2a, 2b, 2c) der jeweiligen Nockenwelle (1), dadurch gekennzeichnet, dasseiner der Schiebenocken (2b) der jeweiligen Nockenwelle (1) einen Kulissenabschnitt (5) mit mindestens einer an einer äußeren Mantelfläche des Kulissenabschnitts (5) ausgebildeten Nut (6) aufweist, mit der zur Bewirkung einer axialen Verschiebung dieses Schiebenockens (2b) der Aktuator (7) zusammenwirkt,die anderen Schiebenocken (2a, 2c) der jeweiligen Nockenwelle (1) mit dem Schiebenocken (2b), mit dessen Kulissenabschnitt (5) der Aktuator (7) zusammenwirkt, über die Kopplungseinrichtung (8) gekoppelt sind,die Kopplungseinrichtung (8) eine Kopplungsstange (9) umfasst, die über eine Schaltgabel (10) fest mit dem Schiebenocken (2b), der mit Hilfe des Aktuators (7) unmittelbar verschiebbar ist, verbunden ist, und wobei die Kopplungseinrichtung (8) für jeden der anderen Schiebenocken (2a, 2c) eine mit der Kopplungsstange (9) fest verbundene Kulisse (10) aufweist, die zur mittelbaren axialen Verschiebung des jeweiligen anderen Schiebenockens (2a, 2c) mit einem dem jeweiligen anderen Schiebenocken (2a, 2c) zugeordneten Vorsprung (12) zusammenwirkt.Internal combustion engine with several cylinders, wherein at least one rotatably mounted camshaft (1) is provided for the actuation of gas exchange valves of several cylinders of a cylinder group, on which a sliding cam (2a, 2b, 2c) is arranged for each cylinder in an axially displaceable manner, whereby to effect an axial displacement a common actuator (7) is provided for the sliding cams (2a, 2b, 2c) on the respective camshaft (1) so as to be axially displaceable, with a coupling device (8) for the sliding cams (2a, 2b, 2c) of the respective camshaft (1), characterized in that one of the sliding cams (2b) of the respective camshaft (1) has a gate section (5) with at least one groove (6) formed on an outer lateral surface of the gate section (5), with which the actuator (7) interacts to bring about an axial displacement of this sliding cam (2b), the other sliding cams (2a, 2c) of the respective cams shaft (1) are coupled to the sliding cam (2b), with the gate section (5) of which the actuator (7) interacts, via the coupling device (8), the coupling device (8) comprises a coupling rod (9) which has a shift fork ( 10) fixedly connected to the sliding cam (2b) directly displaceable by means of the actuator (7), and wherein the coupling device (8) for each of the other sliding cams (2a, 2c) is fixed to the coupling rod (9). connected connecting link (10) which cooperates with a projection (12) assigned to the respective other sliding cam (2a, 2c) for the indirect axial displacement of the respective other sliding cam (2a, 2c).
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 bzw. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of
Bei Brennkraftmaschinen werden zur Optimierung der Ladungsbewegung im Brennraum variable Ventiltriebe verwendet, mit denen bei den Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine unterschiedliche Ventilhübe eingestellt werden können.In internal combustion engines, variable valve drives are used to optimize charge movement in the combustion chamber, with which different valve lifts can be set in the gas exchange valves of the internal combustion engine.
Aus der
Aus der
Den aus dem Stand der Technik bekannten Brennkraftmaschinen bzw. Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen ist gemeinsam, dass für jeden axial verschiebbaren Schiebenocken ein separater Aktuator vorhanden ist. Hierdurch wird einerseits ein relativ hoher konstruktiver Aufwand bedingt, andererseits erfordert eine solche Lösung einen relativ großen Bauraum und resultiert in einem relativ hohen Gewicht.What is common to the internal combustion engines or valve trains of internal combustion engines known from the prior art is that there is a separate actuator for each axially displaceable sliding cam. On the one hand, this necessitates a relatively high structural outlay, and on the other hand such a solution requires a relatively large installation space and results in a relatively high weight.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 3 sowie einen Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 bzw. 6 so zu verbessern, dass der konstruktive Aufwand derselben verringert und der benötigte Bauraum derselben reduziert wird.The object of the invention is to improve an internal combustion engine according to the preamble of
Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3, einen Ventiltrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 und einen Ventiltrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöstThis object is achieved by an internal combustion engine having the features of
Nach Anspruch 1 bzw. 5 weist einer der Schiebenocken der jeweiligen Nockenwelle einen Kulissenabschnitt mit mindestens einer an einer äußeren Mantelfläche des Kulissenabschnitts ausgebildeten Nut auf, mit der zur Bewirkung einer axialen Verschiebung dieses Schiebenockens der Aktuator zusammenwirkt, wobei die anderen Schiebenocken der jeweiligen Nockenwelle mit dem Schiebenocken, mit dessen Kulissenabschnitt der Aktuator zusammenwirkt, über eine Kopplungseinrichtung gekoppelt sind. Hiernach wird einer der Schiebenocken der Nockenwelle von dem gemeinsamen Aktuator unmittelbar betätigt und damit verschoben, wobei die Betätigung bzw. Verschiebung der anderen Schiebenocken mittelbar über die Kopplungseinrichtung erfolgt. Die Kopplungseinrichtung umfasst eine Kopplungsstange, die über eine Schaltgabel fest mit dem Schiebenocken, der mit Hilfe des Aktuators unmittelbar verschiebbar ist, verbunden ist, wobei die Kopplungseinrichtung für jeden der anderen Schiebenocken eine mit der Kopplungsstange fest verbundene Kulisse aufweist, die zur mittelbaren axialen Verschiebung des jeweiligen anderen Schiebenockens mit einem dem jeweiligen anderen Schiebenocken zugeordneten Vorsprung zusammenwirkt. Diese Lösung ist einfach und zuverlässig.According to
Nach Anspruch 3 und 6 sind die Schiebenocken der jeweiligen Nockenwelle über eine Kopplungseinrichtung gekoppelt, wobei der Aktautor die Kopplungseinrichtung und über die Kopplungseinrichtung die Schiebenocken betätigt. Hiernach betätigt der Aktuator unmittelbar die Kopplungseinrichtung und die Schiebenocken mittelbar über die Kopplungseinrichtung. Die Kopplungseinrichtung umfasst eine Kopplungsstange, die vom Aktuator unmittelbar axial verschiebbar ist, wobei die Kopplungsstange über eine Schaltgabel fest mit einem der Schiebenocken der jeweiligen Nockenwelle zur mittelbaren Verschiebung desselben über den Aktuator und die Kopplungseinrichtung verbunden ist, und wobei die Kopplungseinrichtung für jeden der anderen Schiebenocken eine mit der Kopplungsstange fest verbundene Kulisse aufweist, die zur ebenfalls mittelbaren axialen Verschiebung des jeweiligen anderen Schiebenockens über den Aktuator und die Kopplungseinrichtung mit einem dem jeweiligen anderen Schiebenocken zugeordneten Vorsprung zusammenwirkt. Auch diese Weiterbildung ist konstruktiv einfach und zuverlässig.According to
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine; -
2 den Ventiltrieb der1 in einer Explosionsdarstellung; -
3 ein Detail des Ventiltriebs der1 ; -
4 den Ventiltrieb der1 bis3 in einem ersten Zustand; -
5 den Ventiltrieb der1 bis3 in einem zweiten Zustand; -
6 den Ventiltrieb der1 bis3 in einem dritten Zustand; -
7 den Ventiltrieb der1 bis3 in einem vierten Zustand; -
8 den Ventiltrieb der1 bis3 in einem fünften Zustand; -
9 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine; und -
10 ein Detail des Ventiltriebs der9 .
-
1 a perspective view of a first embodiment of a valve train of an internal combustion engine; -
2 thevalve train 1 in an exploded view; -
3 a detail of thevalve train 1 ; -
4 thevalve train 1 until3 in a first state; -
5 the valve train1 until3 in a second state; -
6 the valve train1 until3 in a third state; -
7 the valve train1 until3 in a fourth state; -
8th thevalve train 1 until3 in a fifth state; -
9 a perspective view of a second embodiment of a valve train of an internal combustion engine; and -
10 a detail of the valve train9 .
So umfasst der Ventiltrieb der
Bei der in
Pro Zylinder einer Brennkraftmaschine sind vorzugsweise zwei Einlassventile und zwei Auslassventile vorgesehen. Die Einlassventile werden von der Einlassnockenwelle in bekannter Weise gesteuert betätigt. Die Auslassventile werden von der Auslassnockenwelle in bekannter Weise gesteuert betätigt.Two intake valves and two exhaust valves are preferably provided for each cylinder of an internal combustion engine. The intake valves are actuated in a known manner by the intake camshaft. The exhaust valves are actuated in a known manner by the exhaust camshaft.
Die in
Jeder der Schiebenocken 2a, 2b und 2c verfügt im gezeigten Ausführungsbeispiel über zwei Nockenabschnitte 3, wobei jeder Nockenabschnitt 3 drei Nockenbahnen 4 bereitstellt, über die ein unterschiedlicher Ventilhub eingestellt werden kann. Jeder Schiebenocken 2a, 2b und 2c verfügt demnach für die von demselben zu betätigenden Gaswechselventile über einen Nockenabschnitt 3 mit mehreren Nockenbahnen 4.In the exemplary embodiment shown, each of the
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der
Das Zusammenwirken eines solchen Aktuatorstifts des Aktuators 7 mit einer Nut 6 des Kulissenabschnitts 5 eines Schiebenockens ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig.The interaction of such an actuator pin of the
Den auf der in
Im Ausführungsbeispiel der
Um die axiale Verschiebung des Schiebenockens 2b und der Kopplungsstange 9 auf die Schiebenocken 2a und 2b zu übertragen, ist mit der Kopplungsstange 9 der Kopplungseinrichtung 8 für jeden der mittelbar zu verschiebenden Schiebenocken 2a und 2c jeweils eine Kulisse 11 verbunden, die mit einem dem jeweiligen anderen Schiebenocken 2a und 2c zugeordneten Vorsprung 12 zusammen wirkt. Die Kulissen 11 der Kopplungseinrichtung 8 verfügen über Konturen 13, an welchen der jeweilige Vorsprung 12 des jeweiligen Schiebenockens 2a bzw. 2c bei seiner Drehung über den Schiebenocken 2a bzw. 2c abhängig von der axialen Verlagerung der Kopplungseinrichtung 8 entlang gleitet und so eine axiale Verschiebung des jeweiligen Schiebenockens 2a bzw. 2c auf der Nockenwelle 1 bewirkt.In order to transfer the axial displacement of the sliding
Die Vorsprünge 12 der Schiebenocken 2a und 2c sind in Umfangsrichtung gesehen zueinander versetzt, um ein phasenverschobenes, axiales Verschieben der Schiebenocken 2a und 2c zu gewährleisten. Die axiale Verschiebung der Schiebenocken 2a und 2c ist nicht nur untereinander phasenverschoben, sondern vielmehr auch zum Schiebenocken 2b, der über den Aktuator 7 unmittelbar axial verschoben werden kann, phasenverschoben.The
Die axiale Verschiebung der Schiebenocken 2a und 2c mittelbar über die Kopplungseinrichtung 8 ausgehend von der unmittelbaren axialen Verschiebung des Schiebenockens 2b über den Aktuator 7 erfolgt derart, dass die Verschiebung der Schiebenocken 2a und 2c während einer sogenannten Nockengrundkreisphase der Nockenabschnitte 3 der Schiebenocken 2a und 2b erfolgt. Die Nockengrundkreisphase der Nockenabschnitte 3 erstreckt sich außerhalb des Bereichs der Nockenabschnitte 3, in welchen sich die Nockenbahnen 4 für die unterschiedlichen Nocken erstrecken.The axial displacement of the sliding
Soll nun dieser Ventilhub geändert werden, so wird der Aktuator 7 aktiviert, sodass dessen nicht gezeigter Aktuatorstift in die Nut 6 des Kulissenabschnitts 5 des Schiebenockens 2b eintaucht und eine Drehung der Nockenwelle 1 und damit des auf der Nockenwelle 1 unverdrehbar positionierten Schiebenockens 2b in einer axialen Verlagerung des Schiebenockens 2b auf der Nockenwelle 1 resultiert, wobei diese axiale Verschiebung des Schiebenockens 2b auf der Nockenwelle 1 in
Nach dieser axialen Verschiebung wird die axiale Verschiebung des Schiebenockens 2b phasenverschoben auf die Schiebenocken 2a und 2c übertragen, nämlich zunächst auf den Schiebenocken 2a und anschließend auf den Schiebenocken 2c.After this axial displacement, the axial displacement of the shifting
Bei weiterer Drehung der Nockenwelle 1 wird dann im Sinne des Pfeils 18 der
Im Ausführungsbeispiel der
Die axiale Verschiebung des Schiebenockens 2b erfolgt unmittelbar durch den Aktuator 7 und die axiale Verschiebung der Schiebenocken 2a und 2c mittelbar ausgehend vom Aktuator 7 über die Kopplungseinrichtung 8.The axial displacement of the sliding
Einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach einer zweiten Variante der Erfindung zeigen
Im Ausführungsbeispiel der
Einer der Schiebenocken, gemäß
Im Ausführungsbeispiel der
Um eine axiale Verschiebung der Schiebenocken in der sogenannten Nockengrundkreisphase zu gewährleisten, ist gemäß
Dem Schiebenocken 2b ist eine Öffnung 21 zugeordnet, durch die sich ein Pin 22 von radial außen erstreckt, nämlich derart, dass der Pin 22 einerseits die Öffnung 21 des Schiebenockens 2b durchdringt und dabei in ein Langloch 23 in der Nockenwelle 1 hinein ragt. Dabei kann der Pin 22 mit unterschiedlichen Führungskonturen des Kulissenabschnitts 20 der Verschiebesicherungsstange 19 zusammen wirken, und zwar abhängig davon, welche Axialposition die Verschiebesicherungsstange 19 innerhalb der Nockenwelle 1 einnimmt.The sliding
Die Verschiebesicherungsstange 19 ist zwar unverdrehbar in der Nockenwelle 1 positioniert, jedoch zusammen mit der Kupplungsstange 9 der Kopplungseinrichtung 8 axial innerhalb der Nockenwelle 1 verlagerbar, wozu die Verschiebesicherungsstange 19 der Kopplungsstange 9 der Kopplungseinrichtung 8 gekoppelt ist, sodass über den Aktuator 7 sowohl die Kopplungsstange 9 als auch die Verschiebesicherungsstange 19 zeitgleich axial verschoben werden können.The
Der Kulissenabschnitt 20 der Verschiebesicherungsstange 19 lässt eine Verschiebung des Schiebenockens 2b auf der Nockenwelle 1 nur während der sogenannten Nockengrundkreisphase desselben zu.The connecting
Den beiden Ausführungsbeispielen der
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Nockenwellecamshaft
- 2a2a
- Schiebenockensliding cam
- 2b2 B
- Schiebenockensliding cam
- 2c2c
- Schiebenockensliding cam
- 33
- Nockenabschnittcam section
- 44
- Nockenbahncam track
- 55
- Kulissenabschnittscenery section
- 66
- Nutgroove
- 77
- Aktuatoractuator
- 88th
- Kopplungseinrichtungcoupling device
- 99
- Kopplungsstangecoupling rod
- 1010
- Schaltgabelshift fork
- 1111
- Kulissebackdrop
- 1212
- Vorsprung, Pinprojection, pin
- 1313
- Konturcontour
- 1414
- axiale Verschiebungaxial displacement
- 1515
- axiale Verschiebungaxial displacement
- 1616
- Drehungrotation
- 1717
- axiale Verschiebungaxial displacement
- 1818
- axiale Verschiebungaxial displacement
- 1919
- Verschiebesicherungsstangeanti-shift bar
- 2020
- Kulissenabschnittscenery section
- 2121
- Öffnungopening
- 2222
- PinPin code
- 2323
- LanglochLong hole
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