DE102012212250A1 - Internal combustion engine e.g. piston engine, for use in motor car, has inlet and exhaust valve-side cam shafts in drive-connection with each other within valve train in enforced manner and arranged at top of cylinder head of engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor mit interner Verbrennung, mit an seinen Brennräumen angeordneten Einlass- und Auslassventilen und einem zu deren Steuerung vorgesehenen Ventiltrieb mit einlass- und auslassseitigen Nockenwellen. The invention relates to a combustion engine with internal combustion, arranged at its combustion chambers intake and exhaust valves and provided for their control valve train with intake and exhaust side camshafts.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf die zugehörigen Ventiltriebe.In addition, the invention relates to the associated valve trains.
Derartige Verbrennungsmotoren und die zugehörigen Ventiltriebe sind grundsätzlich bekannt. Die einlassseitigen und auslassseitigen Nockenwellen sind dabei üblicherweise obenliegend am Zylinderkopf des regelmäßig als Kolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungsmotors angeordnet, so dass die Ventilbetätigung weitestgehend ohne Zwischenschaltung schwerer bzw. trägheitsbehafteter Teile erfolgen kann. Such internal combustion engines and the associated valve trains are known in principle. The inlet-side and outlet-side camshafts are usually arranged overhead on the cylinder head of the internal combustion engine designed regularly as a piston engine, so that the valve actuation can largely be done without the interposition of heavy or inertial parts.
Die Nockenwellen sind zu ihrem Antrieb mit der Kurbelwelle des Motors antriebsverbunden, wobei gegebenenfalls beide Nockenwellen über einen weitere Zusatzaggregate des Motors treibenden Zahnriemen angetrieben werden können. Grundsätzlich sind aber auch andere Antriebsverbindungen bekannt und möglich.The camshafts are drivingly connected to their drive with the crankshaft of the engine, wherein optionally both camshafts can be driven via a further auxiliary units of the motor driving toothed belt. In principle, however, other drive connections are known and possible.
Der Antrieb der Nockenwellen muss mit hoher Präzision erfolgen, um zu gewährleisten, dass die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile in präzise reproduzierbarer Weise mit vorgegebenen Drehlagen der Kurbelwelle bzw. Lagen der Kolben in den jeweiligen Verbrennungsräumen zusammenfallen. Der somit notwendige Montage- bzw. Justageaufwand ist entsprechend hoch. The drive of the camshaft must be done with high precision to ensure that the opening and closing times of the valves coincide in a precisely reproducible manner with predetermined rotational positions of the crankshaft or positions of the pistons in the respective combustion chambers. The thus necessary assembly or adjustment effort is correspondingly high.
Hier setzt die Erfindung an und stellt sich die Aufgabe, den für die geforderte Präzision der Ventilsteuerung notwendigen Aufwand nach Möglichkeit zu vermindern.This is where the invention comes in and sets itself the task of reducing the effort required for the required precision of the valve control as far as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die einlass- und auslassseitigen Nockenwellen innerhalb des Ventiltriebes miteinander antriebsverbunden sind.This object is achieved in that the intake and exhaust camshafts are drivingly connected to each other within the valve train.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Ventiltrieb mit direkt miteinander zwangsgekoppelten Nockenwellen vorzusehen, so dass bei der Montage bzw. Justage der Antriebsverbindung zwischen Ventiltrieb und Motor bzw. dessen Kurbelwelle keinerlei Aufwand zur Gewährleistung vorzugebender Relativlagen bzw. Relativdrehungen der Nockenwellen notwendig wird.The invention is based on the general idea to provide a valve train with directly coupled with each other camshafts, so that no effort to ensure predeterminable relative positions or relative rotation of the camshaft is necessary during assembly or adjustment of the drive connection between the valve train and the engine or its crankshaft.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass lediglich zwischen einer der Nockenwellen und dem Motor bzw. seiner Kurbelwelle eine Antriebsverbindung hergestellt werden muss und die jeweils andere Nockenwelle mittelbar durch die Antriebsverbindung zwischen den Nockenwellen innerhalb des Ventiltriebes erfolgt. In diesem Zusammenhang ist besonders vorteilhaft, dass der Ventiltrieb, gegebenenfalls mit dem Zylinderkopf der jeweiligen Zylinderreihe des Verbrennungsmotors, eine komplett vormontierbare Montageeinheit bilden und dann zum Antrieb des Ventiltriebes durch den Motor zwischen dessen Kurbelwelle und einer der beiden Nockenwellen an prinzipiell beliebiger Stelle eine Antriebsverbindung hergestellt werden kann.The invention has the advantage that only between one of the camshafts and the engine or its crankshaft, a drive connection must be made and the other camshaft is indirectly effected by the drive connection between the camshaft within the valve train. In this context, it is particularly advantageous that the valve train, possibly with the cylinder head of the respective row of cylinders of the engine, form a completely pre-assembled mounting unit and then made to drive the valve train by the engine between the crankshaft and one of the two camshafts on basically any point a drive connection can be.
Grundsätzlich können die Nockenwellen des Ventiltriebes miteinander in beliebiger Weise antriebsgekoppelt werden. In principle, the camshafts of the valve train can be drive-coupled with one another in any desired manner.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Nockenwellen zueinander gegenläufig drehend miteinander antriebsverbunden sind. Particularly advantageous is an embodiment in which the camshafts are drivingly connected to each other in opposite directions in rotation.
Hier kann der konstruktive Aufwand für die Antriebsverbindung innerhalb des Ventiltriebes besonders gering gehalten werden, indem die beiden Nockenwellen über an ihnen angeordnete und miteinander kämmende Zahnräder unmittelbar miteinander antriebsverbunden sind. Here, the design effort for the drive connection within the valve train can be kept particularly low by the two camshafts are directly connected to each other drive connected to them arranged and meshing gears.
Gemäß einer für den optimalen Verbrennungsbetrieb des Motors vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können in der Antriebsverbindung zwischen dem Motor bzw. seiner Kurbelwelle und dem Ventiltrieb und/oder zwischen den Nockenwellen des Ventiltriebes Phasensteller angeordnet sein, um die Lage der Öffnungszeitpunkte der Ventile relativ zur Drehstellung der Kurbelwelle des Motors und/oder die Öffnungszeiten der Einlass- und Auslassventile relativ zueinander steuerbar zu verändern.According to an advantageous for the optimal combustion operation of the engine embodiment of the invention can be arranged in the drive connection between the engine or its crankshaft and the valve train and / or between the camshaft of the valve train phaser to the position of the opening times of the valves relative to the rotational position of the crankshaft of the engine and / or the opening times of the intake and exhaust valves controllably relative to each other to change.
Soweit die Nockenwellen jeweils mehrere einem Verbrennungsraum zugeordnete Einlass- und/oder Auslassventile betätigen, kann des Weiteren vorgesehen sein, die jeweilige Nockenwelle als weiter unten anhand der
Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben werden.Incidentally, with regard to preferred features, reference is made to the claims and the following explanation of the drawing, are described in detail with reference to the particularly preferred embodiments of the invention.
Alle dargestellten Einzelmerkmale können dabei unabhängig von dem Zusammenhang, in dem sie erläutert werden, erfindungswesentlich sein. All individual features shown can be essential to the invention regardless of the context in which they are explained.
In der Zeichnung zeigen In the drawing show
Als „vorderes Ende“ der Nockenwellen wird bei einer traditionellen Einbaulage eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeugs, das heißt bei in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteter Kurbelwelle und entsprechend ausgerichteten Nockenwellen das in Fahrzeuglängsrichtung vordere Ende der Nockenwellen bezeichnet. Dementsprechend bezeichnet das „hintere Ende“ das bei dieser Einbaulage des Motors in Fahrzeuglängsrichtung hintere Ende der Nockenwellen. Bei Quereinbau des Motors im Fahrzeug bildet dann das „vordere Ende“ beispielsweise das rechte und das „hintere Ende“ das linke Ende der Nockenwellen. In the case of a traditional installation position of an internal combustion engine in a motor vehicle, that is to say in the case of a crankshaft aligned in the vehicle longitudinal direction and correspondingly aligned camshafts, the front end of the camshafts is referred to as the "front end" of the camshafts. Accordingly, the "rear end" refers to the rear in this installation position of the engine in the vehicle longitudinal direction of the camshaft. For transverse installation of the engine in the vehicle then forms the "front end", for example, the right and the "rear end" of the left end of the camshaft.
Bei allen nachfolgend erläuterten Ausführungsformen wird davon ausgegangen, dass der jeweils dargestellte Ventiltrieb für einen Vier-Zylinder-Reihenmotor vorgesehen ist, bei dem jedem Brennraum bzw. Zylinder zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, insgesamt also vier Ventile, zugeordnet sind. Dementsprechend besitzen die einlassseitige Nockenwelle
Erfindungsgemäß sind die Nockenwellen
Die
Bei Betätigung des Phasers
Die
Stattdessen ist es gemäß
Die
Die in den
Die in den
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen kann im Falle eines am Antriebseingangsrad
Schließlich kann als verstellbare Nockenwelle eine CIC (Cam-in-Cam) vorgesehen sein, die nachfolgend anhand der
Auf diese Weise können die Gaswechsel des jeweiligen Brennraumes während der Einlass- oder Auslassphase zeitlich verlängert oder verkürzt werden. Verlängerte Auslassphasen können insbesondere bei geringeren Drehzahlen des Motors in Kombination mit einem Abgasturbolader vorteilhaft sein, da sich auf diese Weise das sogenannte „Turboloch“ vermindern lässt. Im Übrigen lassen sich auf diese Weise Pulsationen auf der Einlass- und Auslassseite eines Motors in vorteilhafte Weise steuern. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass ein Verbrennungsmotor mit interner Verbrennung und ventilgesteuertem Gaswechsel auch eine Strömungsmaschine darstellt und deren Strömungsverhalten durch eine CIC beeinflusst werden kann.In this way, the gas changes of the respective combustion chamber during the inlet or outlet phase can be extended or shortened in time. Prolonged exhaust phases may be advantageous, in particular at lower speeds of rotation of the engine in combination with an exhaust-gas turbocharger, since in this way the so-called "turbo-hole" can be reduced. Incidentally, pulsations on the inlet and outlet sides of a motor can be advantageously controlled in this way. This takes into account the fact that a combustion engine with internal combustion and valve-controlled gas exchange also constitutes a turbomachine and whose flow behavior can be influenced by a CIC.
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