DE102013218777A1

DE102013218777A1 - Internal combustion engine with means for charge movement and method for operating such an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102013218777A1
Application number: DE201310218777
Authority: DE
Inventors: Jean-Philippe Pützer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf (7) und – mindestens einem Zylinder (7a), der mindestens eine Einlassöffnung (8a) zum Zuführen der Ladeluft via Ansaugsystem aufweist, und – einem Ventiltrieb (1) umfassend ein Hubventil (2a) für jede Einlassöffnung (8a) und eine Ventilbetätigungseinrichtung zur Betätigung des mindestens einen Hubventils (2a), die mindestens eine Nockenwelle mit mindestens einem Nocken umfasst, bei der – jedes Hubventil (2a) über einen Ventilschaft (4) verfügt, an dessen dem Zylinder (7a) zugewandten Ende ein zur Einlassöffnung (8a) korrespondierender Ventilteller (5) angeordnet ist und dessen anderes Ende der Ventilbetätigungseinrichtung zugewandt ist und der in einer buchsenartigen Ventilschaftführung (4a) translatorisch verschiebbar gelagert ist, so dass das Ventil (2) bei Betätigung und umlaufender Nockenwelle eine oszillierende Hubbewegung zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung in Richtung seiner Längsachse (3) vollzieht, um die Einlassöffnung (8a) freizugeben und zu versperren, wobei – im Ventilschaft (4) mindestens eines Ventils (2) ein Luftversorgungskanal (11) vorgesehen ist, der sich zumindest abschnittsweise entlang der Längsachse (3) des Ventils (2) erstreckt, wobei an einem zylinderseitigen Ende des Luftversorgungskanals (11) mindestens ein Kanal (11a) abzweigt und aus dem Ventil (2) austritt und der Luftversorgungskanal (11) hin zu einem zylinderabgewandten Ende via einer Leitung (9) mit dem Ansaugsystem zumindest verbindbar ist.The invention relates to an internal combustion engine having at least one cylinder head (7) and - at least one cylinder (7a) having at least one inlet opening (8a) for supplying the charge air via the intake system, and - a valve drive (1) comprising a lift valve (2a) for each inlet opening (8a) and a valve actuating device for actuating the at least one lift valve (2a), which comprises at least one camshaft with at least one cam, in which - each lift valve (2a) has a valve stem (4) at whose end the cylinder (7a ) facing the inlet opening (8a) valve plate (5) is arranged and the other end of the valve actuator facing and in a sleeve-like valve stem guide (4a) is mounted translationally displaceable, so that the valve (2) upon actuation and rotating camshaft an oscillating lifting movement between a valve closing position and a valve opening in the direction of its longitudinal axis (3) in order to open and obstruct the inlet opening (8a), wherein - an air supply channel (11) is provided in the valve stem (4) of at least one valve (2) which extends at least in sections along the longitudinal axis (FIG. 3) of the valve (2), wherein at a cylinder-side end of the air supply channel (11) at least one channel (11a) branches off and exits the valve (2) and the air supply channel (11) towards a cylinder-remote end via a line (9 ) is at least connectable to the intake system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf und

– mindestens einem Zylinder, der mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen der Ladeluft via Ansaugsystem aufweist, und
– einem Ventiltrieb umfassend ein Hubventil für jede Einlassöffnung und eine Ventilbetätigungseinrichtung zur Betätigung des mindestens einen Hubventils, die mindestens eine Nockenwelle mit mindestens einem Nocken umfasst, bei der
– jedes Hubventil über einen Ventilschaft verfügt, an dessen dem Zylinder zugewandten Ende ein zur Einlassöffnung korrespondierender Ventilteller angeordnet ist und dessen anderes Ende der Ventilbetätigungseinrichtung zugewandt ist und der in einer buchsenartigen Ventilschaftführung translatorisch verschiebbar gelagert ist, so dass das Ventil bei Betätigung und umlaufender Nockenwelle eine oszillierende Hubbewegung zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung in Richtung seiner Längsachse vollzieht, um die Einlassöffnung freizugeben und zu versperren.

The invention relates to an internal combustion engine with at least one cylinder head and

- At least one cylinder having at least one inlet opening for supplying the charge air via the intake system, and
A valve drive comprising a lift valve for each inlet opening and a valve actuation device for actuating the at least one lift valve, which comprises at least one camshaft with at least one cam, in which
- Each lifting valve has a valve stem, at the cylinder end facing a valve opening corresponding to the inlet valve is arranged and the other end of the valve actuator facing and which is mounted translationally displaceable in a sleeve-like valve stem guide, so that the valve when actuated and revolving camshaft oscillating stroke movement between a valve closed position and a valve open position in the direction of its longitudinal axis enforces to release the inlet opening and obstruct.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine. Furthermore, the invention relates to a method for operating such an internal combustion engine.

Eine Brennkraftmaschine der oben genannten Art wird beispielsweise als Antrieb für ein Kraftfahrzeug eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren, Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, d. h. Brennkraftmaschinen, die mit einem Hybrid-Brennverfahren betrieben werden, bzw. Brennkraftmaschinen, die über eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine verfügen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder zusätzlich Leistung abgibt. An internal combustion engine of the above type is used for example as a drive for a motor vehicle. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes diesel engines, gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines, d. H. Internal combustion engines, which are operated by a hybrid combustion process, or internal combustion engines, which have an electric motor which can be connected to the internal combustion engine, which receives power from the internal combustion engine or additionally delivers power.

Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der Zylinder, d. h. der Brennräume, miteinander verbunden werden, wozu im Zylinderkopf und im Zylinderblock Bohrungen vorgesehen sind. Der Zylinderkopf dient üblicherweise der Aufnahme des für den Ladungswechsel erforderlichen Ventiltriebs. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Abführen der Verbrennungsgase via Abgasleitung über die mindestens eine Auslassöffnung und das Zuführen der Ladeluft via Ansaugleitung über die mindestens eine Einlassöffnung des Zylinders. Dabei sind zumindest Teilstücke der mindestens einen Ansaugleitung bzw. der mindestens einen Abgasleitung im Zylinderkopf integriert. Nach dem Stand der Technik werden bei Viertaktmotoren zur Steuerung des Ladungswechsels nahezu ausschließlich Hubventile verwendet, die entlang ihrer Längsachse zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar sind und während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen, um die Einlass- und Auslassöffnungen freizugeben bzw. zu versperren. Internal combustion engines have a cylinder block and at least one cylinder head, which is used to form the cylinder, d. H. the combustion chambers, are interconnected, including holes in the cylinder head and cylinder block are provided. The cylinder head usually serves to accommodate the valve gear required for the charge cycle. In the context of the charge exchange, the removal of the combustion gases via the exhaust gas line via the at least one outlet opening and the feeding of the charge air via suction via the at least one inlet opening of the cylinder takes place. In this case, at least portions of the at least one intake pipe or the at least one exhaust pipe are integrated in the cylinder head. In the prior art four-stroke engines are used almost exclusively for controlling the gas exchange stroke valves which are movable along its longitudinal axis between a valve closed position and a valve open position and perform an oscillating lifting movement during operation of the internal combustion engine to release the inlet and outlet openings or to block.

Der erforderliche Betätigungsmechanismus einschließlich der Ventile wird als Ventiltrieb bezeichnet. Dabei ist es die Aufgabe des Ventiltriebes die Einlass- und Auslassöffnungen der Zylinder rechtzeitig freizugeben bzw. zu versperren, wobei eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung des Zylinders bzw. ein effektives, d. h. vollständiges Ausschieben der Verbrennungsgase zu gewährleisten. The required actuating mechanism including the valves is referred to as a valvetrain. It is the task of the valve train to open the intake and exhaust ports of the cylinder in time or to block, with a quick release of the largest possible flow cross sections is sought to keep the throttle losses in the incoming and outflowing gas flows low and the best possible filling of the cylinder or an effective, d. H. ensure complete expulsion of the combustion gases.

Zur Betätigung eines Ventils wird einerseits eine Ventilfeder vorgesehen, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und andererseits, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft dieser Ventilfeder zu öffnen, eine Ventilbetätigungseinrichtung. For actuating a valve, on the one hand a valve spring is provided to bias the valve in the direction of valve closing position, and on the other hand, in order to open the valve against the biasing force of this valve spring, a valve actuator.

Die Ventilbetätigungseinrichtung umfasst mindestens eine Nockenwelle mit einem Nocken für jedes Ventil und für jedes Ventil mindestens ein Nockenfolgeelement, das im Kraftfluss zwischen der Nockenwelle und dem dazugehörigen Ventil angeordnet ist. The valve actuating device comprises at least one camshaft with a cam for each valve and for each valve at least one cam follower element which is arranged in the power flow between the camshaft and the associated valve.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Zwischenelemente der Ventilbetätigungseinrichtung, d. h. Ventiltriebsbauteile, die im Kraftfluss zwischen Nocken und Ventil liegen, d. h. angeordnet sind, als Nockenfolgeelement bezeichnet, d. h. unter diesem Begriff zusammengefasst. In the context of the present invention, intermediate elements of the valve actuating device, i. H. Valve train components that are in the power flow between cam and valve, d. H. are arranged, referred to as a cam follower, d. H. summarized under this term.

In der Regel wird für die Einlassventile und die Auslassventile jeweils eine Nockenwelle vorgesehen, die beispielsweise mittels eines Zugmitteltriebes von der Kurbelwelle in der Art in Drehung versetzt wird, dass die Nockenwelle und mit dieser die Nocken mit der halben Kurbelwellendrehzahl umlaufen. Grundsätzlich wird dabei zwischen einer untenliegenden Nockenwelle und einer obenliegenden Nockenwelle unterschieden, wobei auf die Trennebene zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf Bezug genommen wird. In general, a camshaft is provided in each case for the intake valves and the exhaust valves, which is rotated, for example, by means of a traction drive of the crankshaft in such a way that the cam shaft and rotate with this the cams at half the crankshaft speed. In principle, a distinction is made between an underlying camshaft and an overhead camshaft, reference being made to the parting plane between the cylinder block and the cylinder head.

Häufig werden obenliegende Nockenwellen zur Betätigung hängender Ventile verwendet. Eine obenliegende Nockenwelle wird vom Zylinderkopf aufgenommen, wozu Lager bzw. Lagerblöcke vorzusehen sind. Frequently, overhead camshafts are used to operate overhead valves. An overhead camshaft is received by the cylinder head, including bearings or bearing blocks are provided.

Die voranstehenden Ausführungen machen deutlich, dass die Auslegung eines Zylinderkopfes maßgeblich durch die für den Ladungswechsel erforderlichen Elemente bzw. Bauteile mitbestimmt und beeinflusst wird, wobei sowohl Ladungswechselkanäle, nämlich Ansaugleitungen zum Zuführen der Ladeluft bzw. des Frischgemisches und Abgasleitungen zum Abführen der Verbrennungsgase, vorgesehen werden müssen, als auch ein Ventiltrieb zur Steuerung des Ladungswechsels, welcher die Ventile und die Ventilbetätigungseinrichtung umfasst, erforderlich ist. The above explanations make it clear that the design of a cylinder head decisively influenced and influenced by the elements or components required for the charge exchange, whereby both charge exchange channels, namely intake lines for supplying the charge air or the fresh mixture and exhaust lines for discharging the combustion gases, must be provided, as well as a valve drive for controlling the charge exchange, which includes the valves and the valve actuator is required.

Zu berücksichtigen ist dabei insbesondere, dass die erforderlichen Elemente bzw. Bauteile nicht in beliebiger Weise im bzw. am Zylinderkopf anzuordnen sind, sondern in der Regel eine bewusst gewählte Anordnung und Ausbildung der Einlass- und Auslassöffnungen, insbesondere aber der Ladungswechselkanäle angestrebt wird. Die Geometrie der Einlasskanäle, d. h. der Ansaugleitungen, hat nämlich maßgeblichen Einfluss auf die Ladungsbewegung und damit auf die Gemischbildung, insbesondere bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen. It should be noted in particular that the required elements or components are not to be arranged in any manner in or on the cylinder head, but in general a deliberately chosen arrangement and design of the inlet and outlet openings, but in particular the charge exchange channels is sought. The geometry of the inlet channels, d. H. the intake pipes, namely has a significant influence on the charge movement and thus on the mixture formation, especially in direct-injection internal combustion engines.

Beispielsweise kann die Erzeugung eines sogenannten Tumbles oder einer Drallströmung die Gemischbildung beschleunigen und unterstützen. Ein Tumble ist ein Luftwirbel um eine gedachte Achse, welche parallel zur Längsachse der Kurbelwelle verläuft, im Gegensatz zu einem Drall, der einen Luftwirbel darstellt, dessen Achse parallel zur Kolben- bzw. Zylinderlängsachse verläuft. For example, the generation of a so-called tumbles or swirling flow can accelerate and assist mixture formation. A tumble is an air vortex about an imaginary axis which is parallel to the longitudinal axis of the crankshaft, as opposed to a swirl which is an air vortex whose axis is parallel to the piston or cylinder longitudinal axis.

Die Problematik hinsichtlich des sehr begrenzten Bauraums im und am Zylinderkopf wird dadurch verstärkt, dass moderne Konzepte für Brennkraftmaschinen vier oder fünf Ventile je Zylinder vorsehen, was eine entsprechende Anzahl an Zylinderöffnungen und Ladungswechselkanälen erfordert bzw. bedingt. The problem with regard to the very limited space in and on the cylinder head is reinforced by the fact that modern concepts for internal combustion engines provide four or five valves per cylinder, which requires or requires a corresponding number of cylinder openings and charge exchange channels.

Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ist zudem die erforderliche Zündvorrichtung und darüber hinaus, insbesondere bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen, die Einspritzeinrichtung im Zylinderkopf anzuordnen. Hierzu muss nicht nur der erforderliche Bauraum bereitgestellt werden. Vielmehr wird häufig – zur Optimierung der Gemischbildung und des Verbrennungsprozesses – eine bestimmte Anordnung der Zündvorrichtung bzw. der Einspritzeinrichtung im Brennraum und zueinander angestrebt. In spark-ignited internal combustion engines is also the required ignition device and beyond, especially in direct-injection internal combustion engines, to arrange the injector in the cylinder head. For this not only the required space must be provided. Rather, a particular arrangement of the ignition device or the injection device in the combustion chamber and each other is often sought - to optimize the mixture formation and the combustion process.

So kann bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen ein gegen den Tumble gerichteter Einspritzstrahl zielführend sein, falls eine möglichst weiträumige Verteilung des Kraftstoffes im gesamten Brennraum angestrebt wird. Dies setzt eine entsprechende Positionierung der Einspritzdüse voraus. Des Weiteren muss sichergestellt werden, dass neben den Ventilen auch die Zündvorrichtung und die Einspritzvorrichtung zu Montagezwecken zugänglich sind. Thus, in the case of direct-injection internal combustion engines, an injection jet directed against the tumble can be effective in the event that the widest possible distribution of the fuel in the entire combustion chamber is sought. This requires a corresponding positioning of the injection nozzle. Furthermore, it must be ensured that in addition to the valves, the ignition device and the injection device are accessible for assembly purposes.

Verfügt die Brennkraftmaschine über eine Flüssigkeitskühlung, werden in der Regel mehrere Kühlmittelkanäle im Zylinderkopf vorgesehen, die das Kühlmittel durch den Zylinderkopf hindurchführen. Die Anordnung von Kühlmittelkanälen führt zu einer überaus komplexen Struktur der Zylinderkopfkonstruktion. Dabei wird der mechanisch und thermisch hochbelastete Zylinderkopf durch das Einbringen der Kühlmittelkanäle in seiner Festigkeit geschwächt. Andererseits muss die Wärme nicht wie bei der Luftkühlung erst an die Zylinderkopfoberfläche geleitet werden, um abgeführt zu werden. Aufgrund der wesentlich höheren Wärmekapazität einer Flüssigkeit gegenüber Luft können mit einer Flüssigkeitskühlung wesentlich größere Wärmemengen abgeführt werden, weshalb in der Praxis die Flüssigkeitskühlung von wesentlich höherer Relevanz ist als die Luftkühlung, denn die thermische Belastung der Motoren nimmt zu. If the internal combustion engine has liquid cooling, a plurality of coolant channels are generally provided in the cylinder head, which guide the coolant through the cylinder head. The arrangement of coolant channels leads to a very complex structure of the cylinder head construction. In this case, the mechanically and thermally highly stressed cylinder head is weakened by the introduction of the coolant channels in its strength. On the other hand, the heat does not have to be directed to the cylinder head surface, as in the case of air cooling, in order to be dissipated. Due to the much higher heat capacity of a liquid over air can be dissipated with liquid cooling much larger amounts of heat, which is why in practice, the liquid cooling of much higher relevance than the air cooling, because the thermal load of the motors increases.

Die einzelnen oben dargelegten Anforderungen, welche sich aus den jeweiligen Bauteilen und ihrer Funktion ableiten, stehen in Wechselwirkung zueinander und können nicht isoliert voneinander betrachtet werden, so dass beispielsweise eine Optimierung der Einlasskanäle in Bezug auf die Gemischbildung und den Ladungswechsel gegebenenfalls nicht oder aber nicht vollumfänglich in der gewünschten Weise vorgenommen werden kann. Aber selbst wenn die Geometrie der Einlasskanäle hinsichtlich der Ladungsbewegung bzw. der Gemischbildung optimiert ausgelegt werden kann bzw. ausgelegt wird, ergeben sich im Hinblick auf den Ladungswechsel Nachteile. Zu berücksichtigen ist dabei, dass die Einlasskanäle zur Erzeugung eines Tumbles oder eines Dralls mit Strömungsleitelementen, beispielsweise mit Strömungsleitflächen, ausgestattet bzw. ausgebildet werden, die nicht nur die gewünschte Ladungsbewegung generieren, sondern auch zu einem Druckverlust in der angesaugten Ladeluft bzw. im angesaugten Frischgemisch führen, da die Strömungsleitelemente strömungstechnisch als Widerstände zu werten sind, die die Ladeluftströmung umlenken und zwangsweise leiten und damit ein ungehindertes Durchströmen der Ansaugleitungen nicht zulassen bzw. verhindern. The individual requirements set out above, which are derived from the respective components and their function, interact with each other and can not be considered in isolation from each other, so that, for example, an optimization of the inlet channels with respect to the mixture formation and the charge exchange may not be complete or not complete can be made in the desired manner. But even if the geometry of the inlet channels with respect to the charge movement or mixture formation can be designed optimized or designed, resulting in terms of the charge cycle disadvantages. It should be noted that the inlet channels for generating a tumble or a swirl with flow guide, for example, with flow control surfaces, are provided, which not only generate the desired charge motion, but also to a pressure drop in the sucked charge air or in the sucked fresh mixture lead, since the Strömungsleitelemente are fluidly to evaluate as resistors, which redirect the charge air flow and forcibly conduct and thus do not allow or prevent unimpeded flow through the intake lines.

Die mit der Erzeugung eines Tumbles oder eines Dralls einhergehenden Druckverluste führen zu einer Verschlechterung der Füllung eines Zylinders, d. h. zu einer geringeren Zylinderfrischladung. Die Druckverluste sind wie die Drosselverluste eines Ottomotors im Teillastbetrieb thermodynamisch von Nachteil. The associated with the generation of a tumbles or a twist pressure losses lead to a deterioration of the filling of a cylinder, d. H. to a lower fresh cylinder charge. The pressure losses are thermodynamically disadvantageous as the throttle losses of a gasoline engine in partial load operation.

Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die hinsichtlich der Gemischbildung optimiert ist. Against the background of the above, it is an object of the present invention, a To provide internal combustion engine according to the preamble of claim 1, which is optimized in terms of mixture formation.

Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen. A further sub-task of the invention is to show a method for operating such an internal combustion engine.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf und

– mindestens einem Zylinder, der mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen der Ladeluft via Ansaugsystem aufweist, und
– einem Ventiltrieb umfassend ein Hubventil für jede Einlassöffnung und eine Ventilbetätigungseinrichtung zur Betätigung des mindestens einen Hubventils, die mindestens eine Nockenwelle mit mindestens einem Nocken umfasst, bei der
– jedes Hubventil über einen Ventilschaft verfügt, an dessen dem Zylinder zugewandten Ende ein zur Einlassöffnung korrespondierender Ventilteller angeordnet ist und dessen anderes Ende der Ventilbetätigungseinrichtung zugewandt ist und der in einer buchsenartigen Ventilschaftführung translatorisch verschiebbar gelagert ist, so dass das Ventil bei Betätigung und umlaufender Nockenwelle eine oszillierende Hubbewegung zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung in Richtung seiner Längsachse vollzieht, um die Einlassöffnung freizugeben und zu versperren, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass
– im Ventilschaft mindestens eines Ventils ein Luftversorgungskanal vorgesehen ist, der sich zumindest abschnittsweise entlang der Längsachse des Ventils erstreckt, wobei an einem zylinderseitigen Ende des Luftversorgungskanals mindestens ein Kanal abzweigt und aus dem Ventil austritt und der Luftversorgungskanal hin zu einem zylinderabgewandten Ende via einer Leitung mit dem Ansaugsystem zumindest verbindbar ist.

The first sub-task is solved by an internal combustion engine with at least one cylinder head and

- At least one cylinder having at least one inlet opening for supplying the charge air via the intake system, and
A valve drive comprising a lift valve for each inlet opening and a valve actuation device for actuating the at least one lift valve, which comprises at least one camshaft with at least one cam, in which
- Each lifting valve has a valve stem, at the cylinder end facing a valve opening corresponding to the inlet valve is arranged and the other end of the valve actuator facing and which is mounted translationally displaceable in a sleeve-like valve stem guide, so that the valve when actuated and revolving camshaft oscillating stroke movement between a valve closed position and a valve open position in the direction of its longitudinal axis to release the inlet opening and obstruct, and which is characterized in that
- In the valve stem of at least one valve, an air supply channel is provided, which extends at least partially along the longitudinal axis of the valve, wherein at a cylinder-side end of the air supply duct at least one channel branches off and exits the valve and the air supply channel towards a cylinder-remote end via a line with the intake system is at least connectable.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist einlassseitig mindestens eine Leitung vorgesehen, mit der Ladeluft in einen Luftversorgungskanal eingebracht werden kann. Der Luftversorgungskanal selbst ist im Ventilschaft eines Ventils vorgesehen und dient der Erzeugung von Turbulenzen in der Ansaugleitung, d. h. einer Ladungsbewegung. Hierzu zweigt mindestens ein Kanal vom Luftversorgungskanal am zylinderseitigen Ende ab und tritt aus dem Ventil bzw. dem Ventilschaft aus. Stromaufwärts, hin zum zylinderabgewandten Ende, d. h. hin zum der Ventilbetätigungseinrichtung zugewandten Ende, ist der Luftversorgungskanal via eingangs erwähnter Leitung mit dem Ansaugsystem verbunden bzw. verbindbar. In the internal combustion engine according to the invention at least one line is provided on the inlet side, can be introduced with the charge air into an air supply duct. The air supply passage itself is provided in the valve stem of a valve and serves to generate turbulence in the intake passage, i. H. a charge movement. For this purpose, at least one channel branches off from the air supply channel at the cylinder-side end and exits from the valve or the valve stem. Upstream, towards the cylinder end, d. H. towards the end facing the valve actuator, the air supply duct is connected via the aforementioned line with the intake system or connectable.

Erfindungsgemäß wird zur Erzeugung einer Ladungsbewegung ein separater Kanal verwendet, so dass der Einlasskanal diese Aufgabe nicht mehr zu übernehmen braucht und allein im Hinblick auf ein möglichst ungehindertes verlustfreies, d. h. druckverlustfreies, Zuführen von Ladeluft bzw. Frischgemisch ausgelegt und ausgebildet werden kann. According to the invention, a separate channel is used to generate a charge movement, so that the inlet channel need not take over this task and only with regard to a loss-free as possible, d. H. pressure loss-free, supplying charge air or fresh mixture can be designed and formed.

Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitgestellt, die hinsichtlich der Gemischbildung optimiert ist. With the internal combustion engine according to the invention, the first object underlying the invention is achieved, namely an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 is provided, which is optimized in terms of mixture formation.

Ein Hubventil eignet sich zur Aufnahme eines Luftversorgungskanals besonders, weil der Schaft des Hubventils sich geradlinig entlang der Längsachse des Ventils erstreckt und daher in vorteilhafter Weise die Möglichkeit bietet, einen ebenfalls geradlinigen Luftversorgungskanal aufzunehmen bzw. auszubilden. A lift valve is particularly suitable for receiving an air supply duct, because the stem of the lift valve extends in a straight line along the longitudinal axis of the valve and therefore advantageously provides the possibility of accommodating or forming a likewise rectilinear air supply duct.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen sowohl eine Einlassnockenwelle für das mindestens eine Einlassventil als auch eine Auslassnockenwelle für das mindestens eine Auslassventil vorgesehen sind. Embodiments of the internal combustion engine in which both an intake camshaft for the at least one intake valve and an exhaust camshaft for the at least one exhaust valve are provided are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine Nockenwelle eine obenliegende Nockenwelle ist. Vorteilhaft bei der Verwendung von obenliegenden Nockenwellen ist, dass insbesondere durch den Wegfall der Stoßstange die bewegte Masse des Ventiltriebes reduziert wird und der Ventiltrieb starrer, d. h. weniger elastisch ist. Embodiments of the internal combustion engine in which the at least one camshaft is an overhead camshaft are advantageous. It is advantageous in the use of overhead camshafts that in particular by the elimination of the bumper, the moving mass of the valve train is reduced and the valve gear rigid, d. H. less elastic.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß den Unteransprüchen werden im Folgenden erörtert. Further advantageous embodiments of the internal combustion engine according to the invention according to the subclaims are discussed below.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens zwei Kanäle von dem Luftversorgungskanal abzweigen. Dann können die die Turbulenzen in der Ansaugleitung erzeugenden Kanäle gemäß einem symmetrischen Muster im Ventil vorgesehen und ausgebildet werden. Embodiments of the internal combustion engine in which at least two ducts branch off from the air supply duct are advantageous. Then, the channels generating the turbulence in the intake passage can be provided and formed according to a symmetrical pattern in the valve.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Kanal, der vom Luftversorgungskanal abzweigt, geradlinig ausgebildet ist. Die geradlinige Ausführung des mindestens einen Kanals hat gleich mehrere Vorteile. Zum einen kann ein solcher Kanal in einfacher Weise, beispielsweise mittels Bohren, in das Ventil bzw. den Ventilschaft eingebracht werden, wodurch sich die Herstellung vereinfacht. Zum anderen kann der aus dem Kanal austretende Luftstrahl mit einem hohen Impuls versehen werden, was die Erzeugung von Turbulenzen in besonders vorteilhafter Weise unterstützt. Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the at least one channel which branches off from the air supply channel, is formed in a straight line. The straight-line design of the at least one channel has several advantages. On the one hand, such a channel can be introduced in a simple manner, for example by means of drilling, into the valve or the valve stem, which simplifies the production. On the other hand, the air jet emerging from the channel with a high impulse, which supports the generation of turbulence in a particularly advantageous manner.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Kanal, der vom Luftversorgungskanal abzweigt, hin zum Ventilteller ausgerichtet ist, so dass der Kanal mit der Längsachse des Ventils einen spitzen Winkel bildet. Hinsichtlich des Winkels wird sowohl im Kanal als auch im – entlang der Längsachse des Ventils verlaufenden – Luftversorgungskanal von der jeweils vorliegenden Strömungsrichtung ausgegangen. Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the at least one channel which branches off from the air supply channel, is aligned towards the valve disk, so that the channel forms an acute angle with the longitudinal axis of the valve. With regard to the angle, the flow direction in each case is assumed both in the channel and in the air supply channel running along the longitudinal axis of the valve.

Vorliegend ist der aus dem mindestens einen Kanal austretende Luftstrahl nicht grundsätzlich der Strömung im Ansaugkanal entgegen gerichtet. In the present case, the air jet emerging from the at least one duct is not fundamentally directed counter to the flow in the intake duct.

Der mindestens eine Kanal kann sowohl im Bereich des Ventilschaftes als auch im Bereich des Ventiltellers vom Luftversorgungskanal abzweigen bzw. aus dem Ventil austreten. Im Hinblick auf Ausführungsformen der in Rede stehenden Art, bei denen der Kanal mit der Längsachse des Ventils einen spitzen Winkel bildet, ist es besonders vorteilhaft, wenn der mindestens eine Kanal im Bereich des Ventilschaftes vom Luftversorgungskanal abzweigt und aus dem Ventil austritt. Der Kanal kann dann in der Art ausgebildet und angeordnet werden, dass der virtuell verlängerte Kanal am Ventilteller vorbei läuft. The at least one channel can branch off from the air supply channel or emerge from the valve both in the region of the valve stem and in the region of the valve disk. With regard to embodiments of the type in question, in which the channel with the longitudinal axis of the valve forms an acute angle, it is particularly advantageous if the at least one channel branches off in the region of the valve stem from the air supply channel and exits the valve. The channel may then be formed and arranged such that the virtually elongated channel passes the valve plate.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Kanal, der vom Luftversorgungskanal abzweigt, weg vom Ventilteller ausgerichtet ist, so dass der Kanal mit der Längsachse des Ventils einen stumpfen Winkel bildet. Hinsichtlich des Winkels gilt das bereits Gesagte. Vorliegend ist der aus dem mindestens einen Kanal austretende Luftstrahl grundsätzlich der Strömung im Ansaugkanal entgegen gerichtet, wodurch die Erzeugung von Turbulenzen in besonders vorteilhafter Weise unterstützt wird. Embodiments of the internal combustion engine in which the at least one channel branches off from the air supply channel are oriented away from the valve disk are advantageous, so that the channel forms an obtuse angle with the longitudinal axis of the valve. With regard to the angle, what has already been said applies. In the present case, the air jet emerging from the at least one channel is fundamentally directed counter to the flow in the intake channel, whereby the generation of turbulence is supported in a particularly advantageous manner.

Auch vorliegend kann der mindestens eine Kanal sowohl im Bereich des Ventilschaftes als auch im Bereich des Ventiltellers vom Luftversorgungskanal abzweigen bzw. aus dem Ventil austreten. Im Hinblick auf Ausführungsformen der in Rede stehenden Art, bei denen der Kanal mit der Längsachse des Ventils einen stumpfen Winkel bildet, ist es – auch aus Gründen der Festigkeit – vorteilhaft, wenn der mindestens eine Kanal im Bereich des Ventiltellers vom Luftversorgungskanal abzweigt und im Bereich des Ventilschaftes oder Ventiltellers aus dem Ventil austritt. In the present case too, the at least one channel can branch off from the air supply channel or exit from the valve both in the area of the valve stem and in the area of the valve disk. With regard to embodiments of the type in question, in which the channel with the longitudinal axis of the valve forms an obtuse angle, it is - also for reasons of strength - advantageous if the at least one channel branches off in the region of the valve disk from the air supply duct and in the area the valve stem or valve plate exits the valve.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen in der Leitung ein Absperrelement vorgesehen ist. Das Absperrelement dient dazu, die Mittel zur Ladungsbewegung zu aktivieren, d. h. die Leitung freizugeben und den Luftversorgungskanal mit aus dem Ansaugsystem stammender Ladeluft zu versorgen. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass nicht in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eine Ladungsbewegung sinnvoll ist bzw. gewünscht wird. Darüber hinaus lässt sich mittels Absperrelement die via Leitung in den Luftversorgungskanal eingebrachte Ladeluftmenge steuern, d. h. dosieren, und auch der Impuls des aus dem mindestens einen Kanals austretenden Luftstrahls einstellen. Embodiments of the internal combustion engine in which a shut-off element is provided in the line are advantageous. The shut-off element serves to activate the charge movement means, i. H. to release the line and to supply the air supply channel with charge air from the intake system. This takes into account the fact that a charge movement is not meaningful or desired at every operating point of the internal combustion engine. In addition, the amount of charge air introduced via the line into the air supply duct can be controlled by means of the shut-off element, ie. H. dosing, and also set the pulse of emerging from the at least one channel air jet.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen im Ansaugsystem eine Drosselklappe angeordnet ist und die Leitung stromaufwärts der Drosselklappe vom Ansaugsystem abzweigt. Embodiments of the internal combustion engine in which a throttle valve is arranged in the intake system and the line branches off from the intake system upstream of the throttle valve are advantageous.

Die Anordnung einer Drosselklappe im Ansaugsystem kann unterschiedliche Gründe haben. Bei Ottomotoren kann die Drosselklappe im Rahmen der Quantitätsregelung Verwendung finden. Durch Verstellen einer im Ansaugsystem vorgesehenen Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist, d. h. je mehr die Klappe das Ansaugsystem versperrt desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe und vor dem Einlass in den Zylinder. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität eingestellt werden. The arrangement of a throttle in the intake system can have different reasons. For gasoline engines, the throttle can be used in the context of quantity control. By adjusting a throttle valve provided in the intake system, the pressure of the intake air downstream of the throttle valve can be more or less reduced. The farther the throttle is closed, d. H. the more the flap closes the intake system the higher the pressure loss of the intake air across the throttle and the lower the pressure of the intake air downstream of the throttle and before the intake into the cylinder. With a constant combustion chamber volume, the air mass, d. H. the quantity will be set.

Aber auch bei Dieselmotoren kann die Anordnung einer Drosselklappe im Ansaugsystem sinnvoll sein, beispielweise um die Luftzufuhr zu drosseln bzw. zu unterbinden. But even with diesel engines, the arrangement of a throttle valve in the intake system may be useful, for example, to throttle the air supply or to prevent.

Ist eine Drosselklappe im Ansaugsystem angeordnet, ist es vorteilhaft, dass die Leitung stromaufwärts dieser Drosselklappe vom Ansaugsystem abzweigt, da dann das Druckgefälle über die Drosselklappe hinweg als treibende Kraft zur Förderung der via Leitung zu führenden Ladeluft genutzt werden kann. Eingangs der Leitung herrscht der stromaufwärts der Drosselklappe im Ansaugsystem vorliegende Druck, wohingegen am Ende der Leitung bzw. am Ende des zu versorgenden Luftversorgungskanals näherungsweise derselbe Druck vorliegt, wie stromabwärts der Drosselklappe auch. If a throttle valve is arranged in the intake system, it is advantageous for the line upstream of this throttle valve to branch off from the intake system, since then the pressure gradient across the throttle valve can be used as the driving force for conveying the charge air leading via line. At the inlet of the duct, the pressure prevailing upstream of the throttle prevails in the intake system, whereas at the end of the duct or at the end of the air supply duct to be supplied there is approximately the same pressure as downstream of the throttle.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen im Ansaugsystem ein Filter angeordnet ist und die Leitung stromabwärts des Filters vom Ansaugsystem abzweigt. Die angesaugte Ladeluft wird vorzugsweise einer Luftfilterkammer der Brennkraftmaschine zugeführt, in der die Luft zur Reinigung einen Filter durchströmt. Die angesaugte und gereinigte Ladeluft durchströmt anschließend das Ansaugsystem und passiert gegebenenfalls einen Luftmassensensor und eine Drosselklappe bevor die Ladeluft in die einzelnen Zylinder strömt. Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which a filter is arranged in the intake system and the line branches off downstream of the filter from the intake system. The sucked charge air is preferably fed to an air filter chamber of the internal combustion engine, in which the Air flows through a filter for cleaning. The sucked in and cleaned charge air then flows through the intake system and optionally passes through an air mass sensor and a throttle before the charge air flows into the individual cylinders.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die buchsenartige Ventilschaftführung mindestens einen Durchgang aufweist, wobei die Leitung via diesen mindestens einen Durchgang mit dem Luftversorgungskanal zumindest verbindbar ist. Embodiments of the internal combustion engine in which the bush-like valve stem guide has at least one passage are advantageous, wherein the conduit is at least connectable to the air supply channel via this at least one passage.

Falls das Ventil und mit diesem der Ventilschaft bei Betätigung durch die umlaufende Nockenwelle lediglich eine oszillierende Bewegung entlang der Längsachse ausführt, insbesondere nicht um die Längsachse rotiert, ist ein einzelner Durchgang in der feststehenden Ventilschaftführung ausreichend, um den Luftversorgungskanal via diesen einen Durchgang mit Ladeluft aus der Leitung bzw. aus dem Ansaugsystem zu versorgen. Im Ventilschaft ist dabei ein Verbindungskanal vorgesehen, der den Luftversorgungskanal mit dem Durchgang verbindet. If the valve, and with it the valve stem when operated by the revolving camshaft only performs an oscillating movement along the longitudinal axis, in particular does not rotate about the longitudinal axis, a single passage in the fixed valve stem guide is sufficient to provide the air supply passage via this one passage with charge air supply the line or from the intake system. In the valve stem while a connecting channel is provided, which connects the air supply duct with the passage.

Häufig rotiert das Ventil aber bei Betätigung durch die umlaufende Nockenwelle. Die Gründe sind die Folgenden. Bei Verwendung eines Stößels wird dieser Stößel auf das der Ventilbetätigungseinrichtung zugewandte Ende des Hubventils aufgesetzt, so dass der Stößel an der oszillierenden Hubbewegung des Ventils teilnimmt, wenn der Nocken sich in Eingriff befindet mit dem Stößel und der Nocken mit seiner Nockenmantelfläche entlang einer Berührungslinie auf der Oberfläche des Stößels abgleitet. Um das Abgleiten zu erleichtern und den Verschleiß beider Bauteile zu minimieren, wird die Kontaktzone zwischen Nocken und Stößel mit Schmieröl versorgt. Der Verschleiß von Nocken und Stößel ist nicht nur nachteilig im Hinblick auf die Lebensdauer dieser Bauteile, sondern auch insbesondere hinsichtlich der Funktionstüchtigkeit des Ventiltriebes, da ein Materialabtrag Einfluss hat auf das Ventilspiel, den Ventilhub und die Steuerzeiten. Um dem Verschleiß von Stößel und Nocken entgegen zu wirken, werden der Nocken und der Stößel in der Weise zueinander angeordnet, dass die Mittelebene des Nockens, die senkrecht zur Drehachse des Nockens verläuft, gegenüber der Längsachse des Stößels um eine Exzentrizität versetzt angeordnet ist. Diese Exzentrizität bewirkt, dass der Stößel um seine Längsachse rotiert, wenn der Nocken sich mit seiner Nockenmantelfläche entlang einer Berührungslinie mit dem Stößel in Eingriff befindet. Frequently, however, the valve rotates when actuated by the revolving camshaft. The reasons are the following. When using a plunger, this plunger is placed on the valve actuator facing the end of the lift valve, so that the plunger participates in the oscillatory lifting movement of the valve when the cam is in engagement with the plunger and the cam with its cam surface along a line of contact on the Surface of the ram slides off. In order to facilitate slipping and to minimize the wear of both components, the contact zone between the cam and plunger is supplied with lubricating oil. The wear of the cam and plunger is not only disadvantageous in terms of the life of these components, but also in particular with regard to the functionality of the valve train, since a material removal has an influence on the valve clearance, the valve lift and the timing. In order to counteract the wear of plunger and cam, the cam and the plunger are arranged in such a way to each other that the center plane of the cam, which is perpendicular to the axis of rotation of the cam, offset from the longitudinal axis of the plunger by an eccentricity. This eccentricity causes the plunger to rotate about its longitudinal axis when the cam engages its cam surface along a line of contact with the plunger.

Vorteilhaft sind aus den vorstehend genannten Gründen Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die buchsenartige Ventilschaftführung zweiteilig ausgebildet ist, wobei die zwei Ventilschaftführungsteile beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass sich ein um den Ventilschaft verlaufender Ringkanal ausbildet, wobei die Leitung in diesen Ringkanal mündet. For the reasons mentioned above, embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the bush-like valve stem guide is formed in two parts, wherein the two valve stem guide parts are arranged at a distance from one another, so that an annular channel running around the valve stem is formed, with the conduit opening into this annular channel.

Falls das Ventil und mit diesem der Ventilschaft bei Betätigung durch die umlaufende Nockenwelle um die Längsachse des Ventils rotiert, gewährleistet der Ringkanal, dass der im mit rotierenden Ventilschaft angeordnete Luftversorgungskanal via einem ebenfalls im Ventilschaft vorgesehenen Verbindungskanal permanent, d. h. ohne Unterbrechung, via Ringkanal mit der Leitung und dem Ansaugsystem verbunden ist. If the valve and with this the valve stem rotates when actuated by the revolving camshaft about the longitudinal axis of the valve, the annular channel ensures that the arranged in the rotating valve stem air supply channel via a connecting shaft also provided in the valve stem permanently, d. H. without interruption, via ring channel with the line and the intake system is connected.

Der Ringkanal kann grundsätzlich auch im Ventilschaft angeordnet sein. Dann muss die Ventilschaftführung nicht zweiteilig ausgeführt sein. Vielmehr wäre eine einteilige Ventilschaftführung mit einem einzelnen Durchgang, wie oben beschrieben, ausreichend, um den Luftversorgungskanal via Ringkanal und diesen einen Durchgang mit Ladeluft aus der Leitung bzw. aus dem Ansaugsystem zu versorgen. Probleme können sich aber bei der Festigkeit des Ventilschafts ergeben, weshalb der Ringkanal vorzugsweise in die Ventilschaftführung eingebracht wird. Vorteilhaft können dabei auch Ausführungsformen sein, bei denen die Ventilschaftführung einteilig ausgebildet ist und sich der Ringkanal in der Mantelfläche der Innenwandung befindet. Dann wäre zusätzlich ein Durchgang vorzusehen, der den Ringkanal mit der Leitung verbindet. Ventilschaftseitig verbindet ein im Ventilschaft vorgesehener Verbindungskanal den Ringkanal mit dem Luftversorgungskanal. The annular channel can in principle also be arranged in the valve stem. Then the valve stem guide does not have to be made in two parts. Rather, a one-piece valve stem guide with a single passage, as described above, would be sufficient to supply the air supply channel via annular channel and this one passage with charge air from the line or from the intake system. But problems can arise in the strength of the valve stem, which is why the annular channel is preferably introduced into the valve stem guide. In this case, embodiments may also be advantageous in which the valve stem guide is integrally formed and the annular channel is located in the lateral surface of the inner wall. Then, in addition, a passage would be provided which connects the annular channel with the line. Valve stem side connects a provided in the valve stem connecting channel the annular channel with the air supply duct.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen jedes Ventil mit einer Ventilfeder ausgestattet ist, die das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorspannt. Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen, bei denen die Ventilfeder eine Schraubenfeder ist. Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which each valve is equipped with a valve spring which biases the valve in the direction of valve closing position. In this case, embodiments in which the valve spring is a helical spring are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen für jedes Ventil mindestens ein Nockenfolgeelement vorgesehen ist, wobei jedes Nockenfolgeelement im Kraftfluss zwischen der Nockenwelle und dem dazugehörigen Ventil angeordnet ist. Embodiments of the internal combustion engine in which at least one cam follower element is provided for each valve are advantageous, wherein each cam follower element is arranged in the force flow between the camshaft and the associated valve.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das mindestens eine Nockenfolgeelement für jedes Ventil ein Stößel ist. Ein Stößel kann beispielsweise in einfacher Weise als hydraulisch zuschaltbares Nockenfolgeelement ausgeführt werden, das mit Öldruck beaufschlagt wird, damit der dann zugeschaltete Stößel als im Kraftfluss befindliches Nockenfolgeelement Kräfte vom Nocken auf das Ventil überträgt, bzw. vom Öldruck getrennt wird, um im abgeschalteten Zustand die Kraftübertragung vom Nocken auf das Ventil zu unterbinden. In this connection, embodiments of the internal combustion engine in which the at least one cam follower element is a tappet for each valve are advantageous. A ram can be carried out, for example, in a simple manner as a hydraulically switchable cam follower element, which is acted upon by oil pressure, so that then switched ram transmits forces in the power flow cam follower forces from the cam to the valve, or is separated from the oil pressure to switched off state to prevent the transmission of power from the cam to the valve.

Das mindestens eine Nockenfolgeelement kann auch ein Kipphebel oder ein Schwinghebel sein. Durch die Verwendung von Hebeln wird ausreichend Bauraum zur Verfügung gestellt, um den Ventiltrieb im Zylinderkopf anzuordnen. The at least one cam follower element may also be a rocker arm or a rocker arm. By using levers sufficient space is provided to arrange the valve train in the cylinder head.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine Entlüftungsleitung in das Ansaugsystem mündet. Um den Druck im Kurbelgehäuse abzubauen, ist es vorteilhaft, zur Entlüftung des Kurbelgehäuses eine Entlüftungsleitung vorzusehen. Der Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass ein Teil der Verbrennungsgase bzw. der Verbrennungsluft aus den Zylindern in das Kurbelgehäuse gelangt und dort für eine Druckerhöhung sorgt. Neben diesem sogenannten Blow-by gelangt auch ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes in das Kurbelgehäuse. Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which a vent line opens into the intake system. To reduce the pressure in the crankcase, it is advantageous to provide a vent line for venting the crankcase. The background of this measure is that a part of the combustion gases or the combustion air from the cylinders passes into the crankcase and there provides an increase in pressure. In addition to this so-called blow-by, some of the injected fuel also gets into the crankcase.

Ein Teil des im Kurbelgehäuse befindlichen Öls vermischt sich in Form eines feinen Ölnebels mit den im Kurbelgehäuse befindlichen Gasen, weshalb der dem Kurbelgehäuse entnommene Entlüftungsstrom mit Öl kontaminiert ist und in der Regel einem Ölabscheider zugeführt wird. Das abgeschiedene Öl wird in das Kurbelgehäuse zurückgeführt, wohingegen der gereinigte Entlüftungsstrom vorzugsweise dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine zugeführt wird, um mit zusätzlicher Ladeluft dem Zylinder zugeführt zu werden und an der Verbrennung teilzunehmen. Ein Einleiten des Entlüftungsstromes in die Umgebung ist aufgrund der Kontamination des Entlüftungsstromes mit Verbrennungsgasen und gegebenenfalls kleinen Ölpartikeln nicht zulässig. A part of the oil in the crankcase mixes in the form of a fine oil mist with the gases in the crankcase, which is why the venting stream taken from the crankcase is contaminated with oil and is usually fed to an oil separator. The separated oil is returned to the crankcase, whereas the purified bleed stream is preferably supplied to the intake system of the internal combustion engine to be supplied with additional charge air to the cylinder and to participate in the combustion. Introducing the vent flow into the environment is not allowed due to the contamination of the vent flow with combustion gases and possibly small oil particles.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Entlüftungsleitung stromaufwärts einer Stelle, an welcher die Leitung vom Ansaugsystem abzweigt, in das Ansaugsystem mündet. Dann durchströmt ein Teil des Entlüftungsstromes zusammen mit Ladeluft die Leitung, den Durchgang und/oder den Ringkanal und den Luftversorgungskanal, wobei die im Entlüftungsstrom enthaltenen Ölpartikel die Ventilschaftführung schmieren. Gegebenenfalls kann auf eine Schmierung der Ventilschaftführung seitens der Ventilbetätigungseinrichtung verzichtet werden. Embodiments of the internal combustion engine in which the vent line opens into the intake system upstream of a point at which the line branches off from the intake system are advantageous. Then, a portion of the bleed stream, along with charge air, passes through the conduit, passage, and / or annular channel and air supply channel, with the oil particles contained in the bleed stream lubricating the valve stem guide. Optionally, can be dispensed with a lubrication of the valve stem guide on the part of the valve actuator.

Der Ventiltrieb wird nämlich in der Regel zwecks Schmierung mit Öl versorgt, wozu im Zylinderkopf Versorgungsbohrungen für die Schmierung des Ventiltriebs vorgesehen sind, so dass Öl grundsätzlich verfügbar ist und dieses Öl üblicherweise auch zur Schmierung der Ventilschaftführung verwendet wird. Die Förderung des Öls vom Ventiltrieb hin zur Ventilschaftführung erfolgt dabei nach dem Stand der Technik schwerkraftgetrieben, d. h. es handelt sich um eine passive Schmierung. Die Schmierung der Ventilschaftführung mit im Entlüftungsstrom enthaltenen Ölpartikeln ist hingegen zielgerichtet, d. h. aktiv. The valve train is usually supplied with oil for the purpose of lubrication, for which supply holes for the lubrication of the valve train are provided in the cylinder head, so that oil is basically available and this oil is usually also used for lubricating the valve stem guide. The promotion of the oil from the valve train to the valve stem guide takes place according to the prior art gravity driven, d. H. it is a passive lubrication. The lubrication of the valve stem guide with oil particles contained in the vent flow, however, is targeted, d. H. active.

Die zweite der Erfindung zugrundeliegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei der in der Leitung ein Absperrelement vorgesehen ist, aufzuzeigen, wird gelöst durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Absperrelement geöffnet wird, um während des Ladungswechsels Turbulenzen in der einem Zylinder via Einlassöffnung zugeführten Ladeluft zu generieren. The second of the invention underlying subtask, namely a method for operating an internal combustion engine, in which a shut-off element is provided in the line to show, is achieved by a method which is characterized in that the shut-off is opened to turbulence during the charge exchange to generate the charge air supplied to a cylinder via inlet port.

Das bereits für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Gesagte gilt auch für das erfindungsgemäße Verfahren. What has already been said for the internal combustion engine according to the invention also applies to the method according to the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt: In the following the invention is based on an embodiment according to 1 described in more detail. Hereby shows:

1 schematisch Teile des Ventiltriebs einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine in einer Seitenansicht und teilweise geschnitten. 1 schematically parts of the valve train of a first embodiment of the internal combustion engine in a side view and partially cut.

1 zeigt schematisch Teile des Ventiltriebs 1 einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine in einer Seitenansicht und teilweise geschnitten. 1 schematically shows parts of the valve train 1 a first embodiment of the internal combustion engine in a side view and partially cut.

Der in einem Zylinderkopf 7 angeordnete Ventiltrieb 1 umfasst einlassseitig als Steuerorgan ein Ventil 2, vorliegend ein Hubventil 2a, das über einen Ventilschaft 4 verfügt. An dem Ende des Ventilschaftes 4, das dem Zylinder 7a zugewandt ist, ist ein Ventilteller 5 angeordnet, der eine Einlassöffnung 8a des Zylinders 7a freigibt oder versperrt. Das Ventil 2 ist zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar, wobei in der Ventiloffenstellung dem Zylinder 7a via Ansaugleitung 8 und Einlassöffnung 8a Ladeluft zugeführt wird. The one in a cylinder head 7 arranged valve train 1 comprises on the inlet side as a control member a valve 2 , in this case a lifting valve 2a , which has a valve stem 4 features. At the end of the valve stem 4 that the cylinder 7a is facing, is a valve plate 5 arranged, which has an inlet opening 8a of the cylinder 7a free or blocked. The valve 2 is movable between a valve closing position and a valve open position, wherein in the valve open position the cylinder 7a via suction line 8th and inlet opening 8a Charge air is supplied.

Bei umlaufender Nockenwelle (nicht dargestellt) führt das Hubventil 2a eine oszillierende Hubbewegung in Richtung seiner Längsachse 3 aus. Um das Ventil 2 in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, ist eine Ventilfeder 6 vorgesehen. Bei dem in 1 dargestellten Ventiltrieb 1 wird als Ventilfeder 6 eine Schraubenfeder 6a verwendet. With revolving camshaft (not shown) performs the lift valve 2a an oscillating lifting movement in the direction of its longitudinal axis 3 out. To the valve 2 to bias towards the valve closing position is a valve spring 6 intended. At the in 1 illustrated valve train 1 is used as a valve spring 6 a coil spring 6a used.

Im Ventilschaft 4 des Ventils 2, der in einer buchsenartigen und im Zylinderkopf 7 feststehenden Ventilschaftführung 4a translatorisch verschiebbar gelagert ist, ist ein Luftversorgungskanal 11 vorgesehen, der sich entlang der Längsachse 3 des Ventils 2 erstreckt. Zwei geradlinige Kanäle 11a zweigen zylinderseitig von diesem Luftversorgungskanal 11 ab und treten aus dem Ventil 2 aus, wobei die Kanäle 11a hin zum Ventilteller 5 ausgerichtet sind, so dass die Kanäle 11a mit der Längsachse 3 des Ventils 2 einen spitzen Winkel bilden. In the valve stem 4 of the valve 2 in a bush-like and in the cylinder head 7 fixed valve stem guide 4a is mounted translationally displaceable, is an air supply channel 11 provided, extending along the longitudinal axis 3 of the valve 2 extends. Two straight channels 11a Branch on the cylinder side of this air supply duct 11 off and exit the valve 2 out, with the channels 11a towards the valve plate 5 are aligned so that the channels 11a with the longitudinal axis 3 of the valve 2 make an acute angle.

Aus den beiden Kanälen 11a austretende Luftstrahlen, die durch Pfeile kenntlich gemacht sind, dienen beim Ladungswechsel zur Erzeugung von Turbulenzen und damit zur Erzeugung einer Ladungsbewegung. From the two channels 11a emerging air jets, which are indicated by arrows, are used during the charge change to generate turbulence and thus to generate a charge motion.

Hierzu ist der Luftversorgungskanal 11 an seinem zylinderabgewandten Ende durch eine Leitung 9 mit dem Ansaugsystem verbindbar. Die buchsenartige Ventilschaftführung 4a ist vorliegend zweiteilig ausgebildet. Die zwei Ventilschaftführungsteile 4a`, 4a`` sind beabstandet zueinander angeordnet, so dass ein um den Ventilschaft 4 herum verlaufender Ringkanal 10 ausgebildet wird. Die vom Ansaugsystem abzweigende Leitung 9 mündet in diesen Ringkanal 10, der durch einen im Ventilschaft 4 vorgesehenen Verbindungskanal 12 den Luftversorgungskanal 11 mit Ladeluft versorgt. Der Ringkanal 10 stellt sicher, dass auch bei rotierendem Ventil 2 eine ständige Verbindung zwischen der Leitung 9 und dem Luftversorgungskanal 11 besteht. For this purpose, the air supply channel 11 at its end facing away from the cylinder through a conduit 9 connectable to the intake system. The bush-type valve stem guide 4a is in this case formed in two parts. The two valve stem guide parts 4a` . 4a`` are spaced from each other so that one around the valve stem 4 around running annular channel 10 is trained. The branching line from the intake system 9 flows into this ring channel 10 by one in the valve stem 4 provided connection channel 12 the air supply duct 11 supplied with charge air. The ring channel 10 ensures that even with a rotating valve 2 a permanent connection between the line 9 and the air supply duct 11 consists.

Ein Absperrelement 9a in der Leitung 9 dient dazu, die Leitung 9 freizugeben und den Luftversorgungskanal 11 mit aus dem Ansaugsystem stammender Ladeluft zu versorgen. Darüber hinaus lässt sich mittels Absperrelement 9a die via Leitung 9 in den Luftversorgungskanal 11 eingebrachte Ladeluftmenge dosieren und der Impuls der aus den Kanälen 11a austretenden Luftstrahlen einstellen. A shut-off element 9a in the pipe 9 serves the lead 9 release and the air supply duct 11 to supply from the intake system derived charge air. In addition, can be by means of shut-off 9a the via line 9 in the air supply duct 11 metered amount of charge air introduced and the pulse from the channels 11a Set escaping air jets.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Ventiltrieb valve train
2 2: Ventil Valve
2a 2a: Hubventil globe valve
3 3: Längsachse des Ventils Longitudinal axis of the valve
4 4: Ventilschaft valve stem
4a 4a: Ventilschaftführung Valve stem guide
4a` 4a`: oberer Teil der Ventilschaftführung Upper part of the valve stem guide
4a`` 4a``: unterer Teil der Ventilschaftführung lower part of the valve stem guide
5 5: Ventilteller valve disc
6 6: Ventilfeder valve spring
6a 6a: Schraubenfeder coil spring
7 7: Zylinderkopf cylinder head
7a 7a: Zylinder, Brennraum Cylinder, combustion chamber
8 8th: Ansaugleitung suction
8a 8a: Einlassöffnung inlet port
9 9: Leitung management
9a 9a: Absperrelement shut-off
10 10: Ringkanal annular channel
11 11: Luftversorgungskanal Air supply channel
11a 11a: Kanal channel
12 12: Verbindungskanal connecting channel

Claims

Internal combustion engine with at least one cylinder head ( 7 ) and - at least one cylinder ( 7a ), the at least one inlet opening ( 8a ) for supplying the charge air via the intake system, and - a valve drive ( 1 ) comprising a lifting valve ( 2a ) for each inlet opening ( 8a ) and a valve actuating device for actuating the at least one lift valve ( 2a ), which comprises at least one camshaft with at least one cam, in which - each lifting valve ( 2a ) via a valve stem ( 4 ) at which the cylinder ( 7a ) facing end to the inlet opening ( 8a ) corresponding valve disk ( 5 ) is arranged and the other end of the valve actuator facing and in a bush-like valve stem guide ( 4a ) is mounted translationally displaceable, so that the valve ( 2 ) on actuation and rotating camshaft oscillating stroke movement between a valve closed position and a valve open position in the direction of its longitudinal axis ( 3 ) to the inlet opening ( 8a ) and to block, characterized in that - in the valve stem ( 4 ) at least one valve ( 2 ) an air supply duct ( 11 ) is provided which at least in sections along the longitudinal axis ( 3 ) of the valve ( 2 ), wherein at a cylinder-side end of the air supply channel ( 11 ) at least one channel ( 11a ) branches off and out of the valve ( 2 ) and the air supply channel ( 11 ) to a cylinder-remote end via a line ( 9 ) is at least connectable to the intake system.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that at least two channels ( 11a ) from the air supply duct ( 11 ) branch off.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one channel ( 11a ) from the air supply duct ( 11 ) branches off, is rectilinear.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one channel ( 11a ) from the air supply duct ( 11 ) branches off, towards the valve plate ( 5 ), so that the channel ( 11a ) with the longitudinal axis ( 3 ) of the valve ( 2 ) forms an acute angle.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one channel ( 11a ) from the air supply duct ( 11 ), away from the valve plate ( 5 ), so that the channel ( 11a ) with the longitudinal axis ( 3 ) of the valve ( 2 ) forms an obtuse angle.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the line ( 9 ) a shut-off element ( 9a ) is provided.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the intake system, a throttle valve is arranged and the line ( 9 ) branches off the intake system upstream of the throttle.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a filter is arranged in the intake system and the line ( 9 ) branches off the intake system downstream of the filter.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the bush-like valve stem guide ( 4a ) has at least one passage, wherein the conduit ( 9 ) via this at least one passage to the air supply channel ( 11 ) is at least connectable.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the bush-like valve stem guide ( 4a ) is formed in two parts, wherein the two valve stem guide parts ( 4a` . 4a`` ) are arranged spaced from each other, so that a to the valve stem ( 4 ) extending annular channel ( 10 ), whereby the line ( 9 ) in this annular channel ( 10 ) opens.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that each valve ( 2 ) with a valve spring ( 6 ), which is the valve ( 2 ) in the direction of the valve closing position.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that for each valve ( 2 ) at least one cam follower element is provided, each cam follower element in the force flow between the camshaft and the associated valve ( 2 ) is arranged.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a vent line opens into the intake system.

Internal combustion engine according to claim 13, characterized in that the vent line upstream of a point at which the line ( 9 ) branches off from the intake system, opens into the intake system.

Method for operating an internal combustion engine according to one of the preceding claims, in which in the line ( 9 ) a shut-off element ( 9a ), characterized in that the shut-off element ( 9a ) is opened in order to prevent turbulence in one cylinder during the charge cycle ( 7a ) via inlet ( 8a ) to generate supplied charge air.