DE102013221886A1 - Internal combustion engine with a phaser and associated control method - Google Patents

Internal combustion engine with a phaser and associated control method Download PDF

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Abstract

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine (100) weist Kurbelwelle mit oder ohne einer Zentralwelle (10) zum Antreiben von mindestens zwei Nockenwellen (200, 220) auf. Die Zentralwelle (10) oder die Kurbelwelle, wenn keine Zentralwelle vorgesehen ist, umfasst einen ersten Bereich, der von der Brennkraftmaschine (100) antreibbar ist, und einen zweiten Bereich, der ein erstes Antriebsmittel (120), insbesondere ein erstes Zahnrad, zum Antreiben der ersten Nockenwelle (200) und/oder der zweiten Nockenwelle (220) umfasst. Weiterhin ist an der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle ein erstes Verstellmittel (30) zum Verstellen eines ersten Phasenwinkels des ersten Antriebsmittels (120) bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle angeordnet. Auf diese Weise ist ein erster Phasenwinkel der ersten Nockenwelle (200) bezogen auf eine oder die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (100) verstellbar.The internal combustion engine (100) according to the invention has crankshaft with or without a central shaft (10) for driving at least two camshafts (200, 220). The central shaft (10) or the crankshaft, when no central shaft is provided, includes a first portion drivable by the internal combustion engine (100) and a second portion including a first drive means (120), in particular a first gear, for driving the first camshaft (200) and / or the second camshaft (220). Furthermore, a first adjusting means (30) for adjusting a first phase angle of the first drive means (120) relative to the first region of the central shaft (10) or the crankshaft is arranged on the central shaft (10) or the crankshaft. In this way, a first phase angle of the first camshaft (200) relative to one or the crankshaft of the internal combustion engine (100) is adjustable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Zentralwelle zum Antreiben von mindestens zwei Nockenwellen, ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Brennkraftmaschine sowie ein Regelverfahren einer entsprechenden Brennkraftmaschine.The present invention relates to an internal combustion engine having a central shaft for driving at least two camshafts, a motor vehicle with a corresponding internal combustion engine and a control method of a corresponding internal combustion engine.

Die Gesetzgebung im Bereich der Emissionen von Brennkraftmaschinen sowie im Bereich der Kraftstoffeinsparung von Brennkraftmaschinen hat in den letzten Jahren zu immer neuen Herausforderungen für die Hersteller und Entwickler von Brennkraftmaschinen geführt. Um die jeweils geltenden gesetzlichen Anforderungen in diesen Bereichen zu erfüllen, müssen die Hersteller daher stets nach Verbesserungspotential bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen suchen.The legislation in the field of engine emissions and in the field of fuel economy of internal combustion engines has led in recent years to ever new challenges for the manufacturers and developers of internal combustion engines. In order to meet the applicable legal requirements in these areas, manufacturers must therefore always look for improvement potential in the development of internal combustion engines.

Um die gesetzlich vorgegebenen Emissionswerte bei Brennkraftmaschinen sowie die Vorgaben zu Kraftstoffeinsparungen bei Brennkraftmaschinen zu realisieren, existieren verschiedene Ansätze. Ein bekannter Ansatz bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen ist die Implementierung einer Vorrichtung, die eine Variierung der Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine gestattet, also der Ein- und Auslassventile. Eine solche Vorrichtung wird nachfolgend als Phasenversteller bezeichnet. Unter dem Begriff der herkömmlichen Brennkraftmaschinen werden vorliegend solche Brennkraftmaschinen verstanden, bei denen die Drehung einer Kurbelwelle mittels einer Endloskette oder eines Endloszahnriemens direkt oder indirekt auf eine Nockenwelle übertragen wird.In order to realize the legally prescribed emission values for internal combustion engines as well as the specifications for fuel savings in internal combustion engines, various approaches exist. A known approach in conventional internal combustion engines is the implementation of a device that allows a variation of the valve control of the internal combustion engine, so the intake and exhaust valves. Such a device is referred to below as a phaser. In the present case, the term "conventional internal combustion engines" is understood to mean those internal combustion engines in which the rotation of a crankshaft is transmitted directly or indirectly to a camshaft by means of an endless chain or an endless toothed belt.

Aus US 5,417,186 A ist ein zweifach-wirkender Phasenversteller für eine variable Ventilsteuerung bekannt. Der Phasenversteller wird von einer Kurbelwelle angetrieben und weist mindestens drei drehbar angeordnete und im Inneren mit Kerben versehene Elemente sowie ein erstes, drehbar angeordnetes Element auf, das außen mit Kerben versehen ist. Das außen mit Kerben versehene Element ist in mindestens zwei der im Inneren mit Kerben versehen Elemente angeordnet. Eines der im Inneren mit Kerben versehenen Elemente kann starr an einem drehbaren Element befestigt sein, beispielsweise an einer inneren Welle, die drehbar in einer äußeren Welle einer konzentrischen Nockenwelle angeordnet ist. Die Anordnung einer ersten Nockenwelle mit einem ersten Satz Nocken in einer äußeren zweiten Nockenwelle mit einem zweiten Satz Nocken wird allgemein als Welle-in-Welle-Anordnung bezeichnet.Out US 5,417,186 A is a dual-acting phaser for variable valve timing known. The phaser is driven by a crankshaft and has at least three rotatably disposed and internally notched elements and a first rotatably disposed member externally provided with notches. The externally notched element is disposed in at least two of the internally notched elements. One of the internally notched elements may be rigidly secured to a rotatable member, such as an inner shaft rotatably disposed in an outer shaft of a concentric camshaft. The arrangement of a first camshaft with a first set of cams in an outer second camshaft with a second set of cams is generally referred to as a shaft-in-shaft arrangement.

Ein Phasenversteller für zwei parallel liegende Welle-in-Welle-Anordnungen ist in DE 10 2006 049 243 A1 beschrieben. Insbesondere beschäftigt sich dieses Dokument mit der Einbauraumoptimierung. Die beiden Welle-in-Welle-Anordnungen bestehen jeweils aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden, gegeneinander verdrehbaren Wellen, nämlich einer Innen- und einer Außenwelle, mit ersten und zweiten Nocken, von denen die ersten Nocken mit der jeweiligen Außenwelle und die zweiten Nocken mit der jeweiligen Innenwelle verbunden sind. An einem Ende der Nockenwellen wird jeweils eine der beiden Wellen über ein einziges, direkt wirkendes Kraftübertragungsglied von der Kurbelwelle angetrieben. An dem anderen Ende der Nockenwellen ist an einer der beiden Nockenwellen der Phasenversteller vorgesehen, mit dem ein gleichzeitiges Verstellen der beiden Wellen gegeneinander möglich ist durch ein an dem Phasenversteller angreifendes Kraftübertragungselement, das einen fest mit einer Innen- oder Außenwelle verbundenen Bereich einer Nockenwelle mit einer entsprechend zu verstellenden Innen- oder Außenwelle der anderen Nockenwelle kraftübertragend verbindet.A phase adjuster for two parallel shaft-in-shaft arrangements is shown in FIG DE 10 2006 049 243 A1 described. In particular, this document deals with the installation space optimization. The two shaft-in-shaft assemblies each consist of two concentric nested, mutually rotatable shafts, namely an inner and an outer shaft, with first and second cam, of which the first cam with the respective outer shaft and the second cam with the respective Internal shaft are connected. At one end of the camshaft each one of the two shafts is driven by a single, directly acting force transmission member of the crankshaft. At the other end of the camshaft, the phaser is provided on one of the two camshafts, with the simultaneous adjustment of the two shafts against each other is possible by a force acting on the phaser power transmission element having a fixedly connected to an inner or outer shaft portion of a camshaft with a correspondingly to be adjusted inner or outer shaft of the other camshaft force-transmitting connects.

DE 10 2008 033 230 A1 beschreibt einen doppelten Phasenversteller mit Schichtaufbau. Der Phasenversteller ist zur Steuerung einer Welle-in-Welle-Anordnung bestimmt und mit einem ersten rotorartigen Abtriebskörper und einem zweiten rotorartigen Abtriebskörper ausgestattet, die mit ihren Drehflügelkörperteilen parallel zueinander angeordnet sind. DE 10 2008 033 230 A1 describes a double phase adjuster with layer structure. The phase adjuster is intended to control a shaft-in-shaft arrangement and equipped with a first rotor-like output body and a second rotor-like output body, which are arranged with their vane body parts parallel to each other.

Eine Welle-in-Welle-Anordnung mit Phasenversteller ist ebenso in DE 10 2006 024 793 A1 beschrieben. Die Anordnung umfasst einen ersten und einen zweiten Phasenversteller, von denen der erste Phasenversteller eine Phasenlage der Innenwelle und damit der ersten Nocken relativ zu einem Antrieb verstellt, während der zweite Phasenversteller eine Phasenlage der Außenwelle zum Antrieb verstellt. Sowohl der erste als auch der zweite Phasenversteller weisen dabei jeweils ein schaltbares Hydraulikventil auf, die beide innerhalb der Innenwelle angeordnet sind.A wave-in-wave phased array arrangement is also in DE 10 2006 024 793 A1 described. The arrangement comprises a first and a second phase adjuster, of which the first phase adjuster adjusts a phase position of the inner shaft and thus the first cam relative to a drive, while the second phaser adjusts a phase position of the outer shaft to the drive. Both the first and the second phaser each have a switchable hydraulic valve, both of which are arranged within the inner shaft.

Ein weiterer Phasenversteller zum Einstellen der Ventileinstellung eines Motorventils in Bezug auf eine Kurbelwelle ist in DE 697 02 633 T2 beschrieben. Die Nockenwelle weist mindestens einen Nocken zum Betätigen mindestens eines Ventils auf, wobei die Nockenwelle eine Umfangsfläche und ein erstes Ende mit einer Endseite hat. Der Phasenversteller hat einen ersten Rotor, der an der Endseite koaxial zur Nockenwelle feststehend angebracht ist, sowie einen zweiten Rotor, der koaxial zum ersten Ende der Nockenwelle montiert ist. Auf diese Weise ist der zweite Rotor relativ zum ersten Rotor drehbar, wobei der zweite Rotor sperrsynchron an der Kurbelwelle befestigt ist und der erste Rotor sperrsynchron an der Nockenwelle. Eine Relativbewegung zwischen den beiden Rotoren wird über eine hydraulische Betätigungseinrichtung bewirkt.Another phaser for adjusting the valve timing of an engine valve with respect to a crankshaft is shown in FIG DE 697 02 633 T2 described. The camshaft has at least one cam for actuating at least one valve, wherein the camshaft has a peripheral surface and a first end with one end side. The phaser has a first rotor fixedly mounted on the end side coaxial with the camshaft and a second rotor mounted coaxially with the first end of the camshaft. In this way, the second rotor is rotatable relative to the first rotor, wherein the second rotor is lock-mounted on the crankshaft and the first rotor is lock-synchronous to the camshaft. A relative movement between the two rotors is effected via a hydraulic actuator.

DE 601 21 540 T2 beschreibt einen phasenverstellbaren Antriebsmechanismus zur Verstellung einer Antriebsverbindung von einer Motorkurbelwelle mit zwei Nockensätzen, wobei der Antriebsmechanismus ein zur Drehung mit der Motorkurbelwelle kuppelbares Antriebsglied sowie zwei getriebene Glieder aufweist, die jeweils zur Drehung mit einem entsprechenden der zwei Nockensätze kuppelbar sind. Das treibende und die getriebenen Glieder sind alle zur Drehung um eine gemeinsame Achse montiert und die getriebenen Glieder sind mittels hydraulischer Flügelkupplungen zur Drehung mit dem treibenden Glied gekoppelt. DE 601 21 540 T2 describes a phase adjustable drive mechanism for adjusting a drive connection from a two cam set engine crankshaft, the drive mechanism having a drive member engageable for rotation with the engine crankshaft and two driven members each rotatable with a corresponding one of the two sets of cams. The driving and driven members are all mounted for rotation about a common axis and the driven members are coupled by hydraulic wing couplings for rotation with the driving member.

Ein weiterer verstellbarer Ventilantriebsmechanismus für eine Brennkraftmaschine mit zwei über dem Zylinderkopf angeordneten Nockenwellen ist schließlich in US 5,181,485 A beschrieben. Hierbei weist eine erste Nockenwelle ein Zahnrad auf, damit die Drehung von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine direkt auf die entsprechende Nockenwelle übertragbar ist. Diese Nockenwelle weist zudem den Phasenversteller auf. Die verbleibende zweite Nockenwelle ist an die erste Nockenwelle mittels eines Zahnrads direkt gekoppelt.Another adjustable valve drive mechanism for an internal combustion engine with two arranged above the cylinder head camshafts is finally in US 5,181,485 A described. Here, a first camshaft to a gear so that the rotation of a crankshaft of the internal combustion engine is directly transferable to the corresponding camshaft. This camshaft also has the phaser. The remaining second camshaft is directly coupled to the first camshaft by means of a gear.

Eine Gemeinsamkeit der obigen bekannten Phasenversteller ist, dass diese jeweils direkt an der Nockenwelle angeordnet sind. Weiterhin werden diese Phasenversteller nur in Brennkraftmaschinen eingesetzt, in denen die Kurbelwelle direkt über eine Endloskette oder einen Endloszahnriemen mit mindestens einer Nockenwelle verbunden ist.A common feature of the above known Phasenversteller is that they are each arranged directly on the camshaft. Furthermore, these phasing are used only in internal combustion engines, in which the crankshaft is connected directly via an endless chain or a continuous toothed belt with at least one camshaft.

Neben den herkömmlichen Brennkraftmaschinen, bei denen mindestens eine Nockenwelle direkt mit der Kurbelwelle über eine Endloskette oder einen Endloszahnriemen verbunden ist, existieren auch Brennkraftmaschinen, bei denen die Kurbelwelle eine Zentralwelle antreibt und erst diese Zentralwelle wiederum treibt eine oder zwei Nockenwellen an. Ein Beispiel einer solchen Brennkraftmaschine ist in den 1 und 2 dargestellt.In addition to the conventional internal combustion engines, in which at least one camshaft is connected directly to the crankshaft via an endless chain or endless belt, there are also internal combustion engines in which the crankshaft drives a central shaft and only this central shaft in turn drives one or two camshafts. An example of such an internal combustion engine is in the 1 and 2 shown.

Nun Bezug nehmend auf 1 ist ein Zylinderkopf einer solchen Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Zentralwelle 10 auf, die mittels eines endlos Zugmittels 5, beispielsweise einer Endloskette, von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird. Weiterhin weist die Zentralwelle 10 ein erstes Antriebsmittel 12 in Form eines ersten Zahnrads auf, dass mit einem ersten Zahnrad 24 einer ersten Nockenwelle 20 und einen zweiten Zahnrad 26 einer zweiten Nockenwelle 22 kämmt. Die 2A und B zeigen einen Ausschnitt aus 1 in einer Draufsicht und einer perspektivischen Ansicht. Wie sich leicht erkennen lässt, drehen sich die beiden Nockenwellen 20 und 22 in einem unveränderlichen Phasenwinkel mit der Kurbelwelle.Now referring to 1 is a cylinder head of such an internal combustion engine 1 shown. The internal combustion engine 1 has a central shaft 10 on, by means of an endless traction means 5 , For example, an endless chain, from a crankshaft of the internal combustion engine 1 is driven. Furthermore, the central shaft 10 a first drive means 12 in the form of a first gear on that with a first gear 24 a first camshaft 20 and a second gear 26 a second camshaft 22 combs. The 2A and B show a section 1 in a plan view and a perspective view. As can easily be seen, the two camshafts rotate 20 and 22 in a constant phase angle with the crankshaft.

Ein Nachteil dieser Ventilsteuerung ist, dass die Ventilsteuerung in Brennkraftmaschinen mit einer die Nockenwellen antreibenden Zentralwelle, die mit der Kurbelwelle verbunden ist, ein Kompromiss zwischen ausreichender Leerlaufgeschwindigkeit, maximaler Leistung, geringen Emissionen, geringem Kraftstoffverbrauch und anderen Parameter der Brennkraftmaschine bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ist. Dieser Kompromiss gewährleistet jedoch weder eine optimale Leistungsausbeute, noch eine optimale Erreichung möglichst niedriger Emissionswerte in den unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine.A disadvantage of this valve control is that the valve control in internal combustion engines with a central shaft driving the camshaft, which is connected to the crankshaft, is a compromise between sufficient idling speed, maximum power, low emissions, low fuel consumption and other parameters of the internal combustion engine at different operating conditions of the internal combustion engine , However, this compromise does not guarantee optimum power output, nor optimal attainment of the lowest possible emission values in the different operating states of the internal combustion engine.

Es ist daher die objektive technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine, die eine mit der Kurbelwelle verbundene Zentralwelle zum Antreiben mindestens einer ersten Nockenwelle aufweist, bereitzustellen, die im Vergleich zu bekannten Brennkraftmaschinen gleicher Bauart hinsichtlich Emissionen und/oder Leistung optimiert ist. Ebenso soll ein entsprechendes Regelverfahren einer Brennkraftmaschine dieser Bauart bereitgestellt werden.It is therefore the objective technical object of the present invention to provide an internal combustion engine having a central shaft connected to the crankshaft for driving at least a first camshaft, which is optimized in terms of emissions and / or performance compared to known internal combustion engines. Likewise, a corresponding control method of an internal combustion engine of this type is to be provided.

Die obige technische Aufgabe wird gelöst durch eine Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 1, ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 12 sowie ein Regelverfahren eines Phasenwinkels von mindestens einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 14. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den abhängigen Patentansprüchen.The above technical problem is solved by an internal combustion engine according to claim 1, a motor vehicle with an internal combustion engine according to claim 12 and a control method of a phase angle of at least one camshaft of an internal combustion engine according to claim 14. Further advantageous embodiments will become apparent from the following description, the drawings and the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist eine Kurbelwelle mit oder ohne einer Zentralwelle zum Antreiben von mindestens zwei Nockenwellen auf. Die Zentralwelle umfasst einen ersten Bereich, insbesondere einen Antriebsbereich, der von der Brennkraftmaschine antreibbar ist, und einen zweiten Bereich, insbesondere einen Abtriebsbereich, der ein erstes Antriebsmittel, insbesondere ein erstes Zahnrad, zum Antreiben einer ersten und/oder einer zweiten Nockenwelle umfasst. Weiterhin ist an der Zentralwelle ein erstes Verstellmittel zum Verstellen eines ersten Phasenwinkels des ersten Antriebsmittels bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle angeordnet. Auf diese Weise ist ein erster Phasenwinkel der ersten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verstellbar.The internal combustion engine according to the invention has a crankshaft with or without a central shaft for driving at least two camshafts. The central shaft comprises a first region, in particular a drive region, which can be driven by the internal combustion engine, and a second region, in particular an output region, which comprises a first drive means, in particular a first gear, for driving a first and / or a second camshaft. Furthermore, a first adjusting means for adjusting a first phase angle of the first drive means relative to the first region of the central shaft is arranged on the central shaft. In this way, a first phase angle of the first camshaft with respect to the crankshaft of the internal combustion engine is adjustable.

In einer alternative Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine nur eine Kurbelwelle ohne Zentralwelle auf. Mit der Kurbelwelle sind die mindestens zwei Nockenwellen insbesondere direkt antreibbar. Das direkte Antreiben erfolgt vorzugsweise mittels Endloszugmitteln, was später erläutert wird. Die Kurbelwelle umfasst in dieser alternativen Ausführungsform einen ersten Bereich, insbesondere einen Antriebsbereich, der von der Brennkraftmaschine antreibbar ist, sowie einen zweiten Bereich, insbesondere einen Abtriebsbereich, der ein erstes Antriebsmittel, insbesondere ein erstes Zahnrad, zum Antreiben einer ersten und/oder einer zweiten Nockenwelle umfasst. Weiterhin ist an der Kurbelwelle ein erstes Verstellmittel zum Verstellen eines ersten Phasenwinkels des ersten Antriebsmittels bezogen auf den ersten Bereich der Kurbelwelle angeordnet. Auf diese Weise ist ein erster Phasenwinkel der ersten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verstellbar.In an alternative embodiment, the internal combustion engine according to the invention has only one crankshaft without central shaft. With the crankshaft, the at least two camshafts are in particular directly driven. The direct driving takes place preferably by means of endless draw means, which will be explained later. In this alternative embodiment, the crankshaft comprises a first region, in particular a drive region, which can be driven by the internal combustion engine, and a second region, in particular an output region, which has a first drive means, in particular a first gear, for driving a first and / or a second gear Camshaft includes. Furthermore, a first adjusting means for adjusting a first phase angle of the first drive means relative to the first region of the crankshaft is arranged on the crankshaft. In this way, a first phase angle of the first camshaft with respect to the crankshaft of the internal combustion engine is adjustable.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine im Betrieb beschrieben, um die Funktionsweise der einzelnen Bauteile zu verdeutlichen, wobei zunächst die vorliegende Erfindung anhand der über die Zentralwelle angetriebenen Nockenwelle betrachtet wird. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform die Zentralwelle von der Brennkraftmaschine indirekt angetrieben. Insbesondere wird die Zentralwelle von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Bei der Zentralwelle im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich weder um die Kurbelwelle noch um eine zur Nockenwelle gehörige Welle. Im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Zentralwelle um ein eigenes Bauteil der Brennkraftmaschine, wobei die Zentralwelle indirekt von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, beispielsweise über die Kurbelwelle. Die Zentralwelle ist daher vorzugsweise im Bereich benachbart der ersten Nockenwelle und parallel zur einer Längsachse davon ausgerichtet ist.In the following, the internal combustion engine according to the invention will be described in operation in order to clarify the mode of operation of the individual components, wherein first the present invention will be considered on the basis of the central shaft driven camshaft. During operation of the internal combustion engine, the central shaft is indirectly driven by the internal combustion engine in the first embodiment of the invention. In particular, the central shaft is driven by a crankshaft of the internal combustion engine. In the context of the present invention, the central shaft is neither the crankshaft nor a shaft belonging to the camshaft. For the purposes of the present invention, the central shaft is a separate component of the internal combustion engine, wherein the central shaft is indirectly driven by the internal combustion engine, for example via the crankshaft. The central shaft is therefore preferably in the region adjacent to the first camshaft and parallel to a longitudinal axis thereof.

Sowohl die Kurbelwelle als auch die Zentralwelle umfassen jeweils ein stirnseitiges bzw. vorderseitiges Kraftübertragungsmittel, insbesondere ein an die jeweilige Welle indirekt oder direkt gekoppeltes Zahnrad. Eine Drehung der Kurbelwelle wird in einer ersten bevorzugten Ausführungsform von dem Kurbelwellenzahnrad auf das Zahnrad der Zentralwelle mittels eines Zugmittels übertragen, wie einer Endloskette oder eines Endlosriemens, insbesondere eines Endloszahnriemens. In dieser ersten Ausführungsform ist somit eine erste Kopplung zwischen dem ersten Bereich der Zentralwelle und der Kurbelwelle unter Verwendung eines Zugmittels realisiert.Both the crankshaft and the central shaft each comprise a front-side or front-side power transmission means, in particular an indirectly or directly coupled to the respective shaft gear. A rotation of the crankshaft is transmitted in a first preferred embodiment of the crankshaft gear on the gear of the central shaft by means of a traction means, such as an endless chain or an endless belt, in particular an endless belt. In this first embodiment, therefore, a first coupling between the first region of the central shaft and the crankshaft is realized by using a traction means.

Alternativ, und gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, wird die Drehung der Kurbelwelle mittels eines Stirnradantriebs übertragen, also über mehrere miteinander kämmende Zahnräder zwischen dem Kurbelwellenzahnrad und dem Zentralwellenzahnrad. In der zweiten Ausführungsform ist die erste Kopplung zwischen dem ersten Bereich der Zentralwelle und der Kurbelwelle ausschließlich unter Verwendung von Zahnrädern realisiert.Alternatively, and according to a second preferred embodiment, the rotation of the crankshaft is transmitted by means of a spur gear, that is, via a plurality of intermeshing gears between the crankshaft gear and the central shaft gear. In the second embodiment, the first coupling between the first portion of the central shaft and the crankshaft is realized solely by using gears.

Gemäß der alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist keine Zentralwelle vorhanden, sondern nur eine Kurbelwelle, die die zwei Nockenwellen insbesondere direkt antreibt. Somit entfällt in dieser alternativen Ausführungsform die oben beschriebene erste Kopplung, da der erste Bereich der Kurbelwelle direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Ansonsten unterscheiden sich die beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen durch die Anordnung des Verstellmittels. Im ersten Fall mit der vorhandenen Zentralwelle ist das erste Verstellmittel an der Zentralwelle angeordnet während es in der alternativen Ausführungsform nur mit der Kurbelwelle an der Kurbelwelle angeordnet ist. Die weiteren Ausführungen sind daher sowohl für die Ausführungsform mit dem auf der Kurbelwelle angeordneten Verstellmittel sowie dem auf der Zentralwelle angeordneten Verstellmittel gleich.According to the alternative embodiment of the invention no central shaft is present, but only a crankshaft that drives the two camshafts in particular directly. Thus omitted in this alternative embodiment, the above-described first coupling, since the first portion of the crankshaft is driven directly by the internal combustion engine. Otherwise, the two embodiments according to the invention differ by the arrangement of the adjusting means. In the first case with the existing central shaft, the first adjusting means is arranged on the central shaft while it is arranged in the alternative embodiment only with the crankshaft on the crankshaft. The other embodiments are therefore the same for both the embodiment with the adjustment means arranged on the crankshaft and the adjusting means arranged on the central shaft.

Die Drehung der Zentralwelle oder der Kurbelwelle wird indirekt auf das erste Antriebsmittel, insbesondere das erste Zahnrad im zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle übertragen. Das erste Antriebsmittel ist konzentrisch um die Zentralwelle oder die Kurbelwelle angeordnet und über das erste Verstellmittel an den zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle gekoppelt. Über dieses erste Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle werden in einer ersten Ausführungsform die erste und die zweite Nockenwelle in eine Drehung versetzt. Eine zweite Kopplung zwischen dem ersten Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle und der ersten und/oder der zweiten Nockenwelle erfolgt vorzugsweise ebenso wie die oben beschriebene erste Kopplung unter Verwendung von einem Zugmittel, wie einer Endloskette oder einem Endlosriemen, insbesondere einem Endloszahnriemen, über miteinander kämmende Zahnräder oder über Kombinationen hiervon. Im Fall der alternativen Ausführungsform, in der das Verstellmittel an der Kurbelwelle angeordnet ist, ist die Verwendung eines Endloszugmittels besonders bevorzugt, da somit ein direktes Antreiben der Nockenwellen realisierbar ist. In Abhängigkeit von der verwendeten Brennkraftmaschine weist die erste Nockenwelle mindestens einen ersten Satz Nocken auf, bestehend aus mindestens einem Nocken, mit dem ein entsprechendes Ventil zur Luftzufuhr und/oder zum Luftauslass betätigbar ist. Die zweite Nockenwelle weist dementsprechend mindestens einen zweiten Satz Nocken auf, bestehend aus mindestens einem Nocken, mit dem ein entsprechendes Ventil zum Luftauslass und/oder zur Luftzufuhr betätigbar ist.The rotation of the central shaft or the crankshaft is transmitted indirectly to the first drive means, in particular the first gear in the second region of the central shaft or the crankshaft. The first drive means is arranged concentrically around the central shaft or the crankshaft and coupled via the first adjusting means to the second region of the central shaft or the crankshaft. In a first embodiment, the first and the second camshaft are set in rotation via this first drive means in the second region of the central shaft or the crankshaft. A second coupling between the first drive means in the second region of the central shaft or the crankshaft and the first and / or the second camshaft is preferably carried out as well as the first coupling described above using a traction means, such as an endless chain or an endless belt, in particular a continuous toothed belt, via intermeshing gears or combinations thereof. In the case of the alternative embodiment, in which the adjusting means is arranged on the crankshaft, the use of an endless traction means is particularly preferred, since thus a direct driving of the camshafts can be realized. Depending on the internal combustion engine used, the first camshaft has at least one first set of cams, comprising at least one cam, with which a corresponding valve for air supply and / or air outlet can be actuated. Accordingly, the second camshaft has at least one second set of cams, comprising at least one cam, with which a corresponding valve can be actuated to the air outlet and / or to the air supply.

Zur Veränderung der Ventilsteuerung der durch die erste Nockenwelle betätigbaren Ventile der Brennkraftmaschine ist das erste Verstellmittel vorgesehen. Das erste Verstellmittel ist an der Zentralwelle angeordnet und bewirkt eine Verstellung des Phasenwinkels bzw. der Phasenlage des ersten Antriebsmittels bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle. In der alternativen Ausführungsform ist das erste Verstellmittel an der Kurbelwelle angeordnet und bewirkt eine Verstellung des Phasenwinkels bzw. der Phasenlage des ersten Antriebsmittels bezogen auf den ersten Bereich der Kurbelwelle. Hierzu ist das erste Verstellmittel mit einer Regeleinheit verbunden. Weiterhin sind Sensoren zum Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine vorgesehen, insbesondere eines Lastzustandes und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine, deren erfasste Daten an die Regeleinheit übermittelt werden. Die Regeleinheit wertet die erfassten und übermittelten Daten aus und steuert das erste Verstellmittel in Abhängigkeit von der Auswertung der erfassten Daten an. Auf diese Weise ist der Phasenwinkel des ersten Antriebsmittels im zweiten Bereich bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle verstellbar. Dementsprechend wird somit auch ein Phasenwinkel bzw. eine Phasenlage der ersten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle verstellt. Dies kann je nach erfasstem Betriebszustand der Brennkraftmaschine sowohl eine Verstellung des Phasenwinkels nach vorne als auch nach hinten sein.To change the valve timing of the operable by the first camshaft valves of Internal combustion engine is the first adjustment provided. The first adjusting means is arranged on the central shaft and causes an adjustment of the phase angle or the phase position of the first drive means relative to the first region of the central shaft. In the alternative embodiment, the first adjusting means is arranged on the crankshaft and causes an adjustment of the phase angle or the phase position of the first drive means relative to the first region of the crankshaft. For this purpose, the first adjusting means is connected to a control unit. Furthermore, sensors for detecting an operating state of the internal combustion engine are provided, in particular a load state and / or a rotational speed of the internal combustion engine, whose detected data are transmitted to the control unit. The control unit evaluates the detected and transmitted data and controls the first adjustment means in dependence on the evaluation of the acquired data. In this way, the phase angle of the first drive means in the second region relative to the first region of the central shaft or the crankshaft is adjustable. Accordingly, therefore, a phase angle or a phase angle of the first camshaft relative to the crankshaft is adjusted. Depending on the detected operating state of the internal combustion engine, this can be both an adjustment of the phase angle to the front and to the rear.

Eine Anordnung des Verstellmittels an der Zentralwelle oder der Kurbelwelle erfolgt vorzugsweise zwischen dem ersten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle und dem ersten Antriebsmittel. Weiterhin bevorzugt ist eine Anordnung an der Zentralwelle oder an der Kurbelwelle benachbart dem ersten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle. Ebenso bevorzugt ist die Anordnung an der Zentralwelle oder an der Kurbelwelle benachbart dem ersten Antriebsmittel. Das erste Verstellmittel kann somit stirnseitig vor dem ersten Bereich angeordnet sein. Bei der Ausführungsform mit Zentralwelle also vor dem Zahnrad, dass die Zentralwelle an die Kurbelwelle koppelt. Alternativ kann das erste Verstellmittel auch hinter dem zweiten Bereich an der Zentralwelle angeordnet sein. In beiden Ausführungsformen befindet sich das Verstellmittel somit nicht zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich auf der Zentralwelle, sondern außerhalb davon. Bei der Ausführungsform nur mit der Kurbelwelle kann das erste Verstellmittel stirnseitig vor dem zweiten Bereich, also vor dem Zahnrad angeordnet sein, mit dem die erste und/oder die zweite Nockenwelle angetrieben werden. In einer dritten, alternativen Ausgestaltung ist das Verstellmittel genau zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle angeordnet. Dies entspricht im Fall der als eigenes Bauteil vorliegenden Zentralwelle dem Bereich zwischen dem Zahnrad, das von der Kurbelwelle angetrieben wird, und dem am weitesten davon weg angeordneten Antriebsmittel im zweiten Bereich.An arrangement of the adjusting means on the central shaft or the crankshaft preferably takes place between the first region of the central shaft or the crankshaft and the first drive means. Further preferred is an arrangement on the central shaft or on the crankshaft adjacent the first region of the central shaft or the crankshaft. Also preferably, the arrangement is on the central shaft or on the crankshaft adjacent to the first drive means. The first adjustment means can thus be arranged frontally before the first area. In the embodiment with the central shaft, that is before the gear, that the central shaft couples to the crankshaft. Alternatively, the first adjusting means may also be arranged behind the second region on the central shaft. Thus, in both embodiments, the adjustment means is not located between the first and second regions on the central shaft but outside thereof. In the embodiment with only the crankshaft, the first adjusting means may be arranged frontally before the second region, ie in front of the gear, with which the first and / or the second camshaft are driven. In a third, alternative embodiment, the adjusting means is arranged exactly between the first and the second region of the central shaft or the crankshaft. In the case of the central shaft, which is in the form of a separate component, this corresponds to the region between the gearwheel, which is driven by the crankshaft, and the drive means, arranged farthest away from it, in the second region.

Bei dem Verstellmittel kann es sich um irgendein bekanntes Verstellmittel handeln, beispielsweise um einen elektromechanisch oder Hochdruckhydraulisch betätigten Phasenversteller. Vorzugsweise ist das Verstellmittel jedoch ein durch das Drehmoment der Nockenwelle betätigter Phasenversteller, beispielsweise wie in EP 0 388 244 B1 beschrieben. Das erste Verstellmittel ist besonders bevorzugt zwischen dem Zahnrad im ersten Bereich der Zentralwelle und dem ersten Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle angeordnet.The adjusting means may be any known adjusting means, for example an electromechanically or high pressure hydraulically actuated phaser. Preferably, however, the adjusting means is an actuated by the torque of the camshaft phasing, for example as in EP 0 388 244 B1 described. The first adjustment means is particularly preferably arranged between the gear in the first region of the central shaft and the first drive means in the second region of the central shaft.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass mittels der erfindungsgemäßen Anordnung die Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, die eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Zentralwelle oder Kurbelwelle zum Ansteuern von mindestens zwei Nockenwellen aufweist, einstellbar ist in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Somit ist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine besonders im Hinblick auf Leistung und/oder auf Emissionen sowie Kraftstoffverbrauch optimiert.An advantage of the present invention is that by means of the arrangement according to the invention, the valve control of an internal combustion engine having a central shaft driven by the internal combustion engine or crankshaft for driving at least two camshafts, is adjustable in dependence on the operating condition of the internal combustion engine. Thus, the internal combustion engine according to the invention is particularly optimized in terms of performance and / or emissions and fuel consumption.

Zudem erlaubt die Anordnung des Verstellmittels auf der Zentralwelle oder auf der Kurbelwelle eine einfache Ansteuerung und Betätigung des Verstellmittels. Würde beispielsweise das Verstellmittel am stirnseitigen Ende der Nockenwelle direkt angeordnet, dann müsste das Kraftübertragungsmittel im ersten Bereich der Zentralwelle weiter entfernt angeordnet werden, die Zentralwelle also deutlich verlängert ausgeführt werden, damit das Verstellmittel richtig betrieben werden kann. Dies würde aber zu einer vergrößerten Gehäusegröße der Brennkraftmaschine führen, was nachteilig sein kann. Ebenso würde eine Anordnung des Verstellmittels am entgegengesetzten Ende der Nockenwelle zu einem größeren Platzbedarf führen, soweit eine Befestigung dort aufgrund anderer Brennkraftmaschinenkomponenten überhaupt realisierbar ist. Somit ist aufgrund der Anordnung des Verstellmittels an der Zentralwelle oder an der Kurbelwelle eine geringe Gehäusegröße der Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Motorrad, in Freizeitkraftfahrzeugen und ähnlichen Kraftfahrzeugen, insbesondere im Vergleich zu einer Brennkraftmaschine mit einem direkt auf der Nockenwelle angeordneten Verstellmittel gegeben, was zu geringen Kosten und einem geringen Gewicht führt. Somit ist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine besonders wirtschaftlich.In addition, the arrangement of the adjusting means on the central shaft or on the crankshaft allows easy control and actuation of the adjusting means. If, for example, the adjusting means were arranged directly at the front end of the camshaft, then the power transmission means would have to be arranged farther away in the first region of the central shaft, so that the central shaft will be made significantly longer so that the adjusting means can be operated properly. However, this would lead to an enlarged housing size of the internal combustion engine, which may be disadvantageous. Likewise, an arrangement of the adjusting means at the opposite end of the camshaft would lead to a larger space requirement, as far as a fixing there due to other internal combustion engine components is even feasible. Thus, due to the arrangement of the adjusting means on the central shaft or on the crankshaft, a small housing size of the internal combustion engine, especially in a motorcycle, in recreational vehicles and similar vehicles, especially compared to an internal combustion engine with a directly arranged on the camshaft adjusting means given, which is too small Cost and low weight leads. Thus, the internal combustion engine according to the invention is particularly economical.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Nockenwelle vom ersten Antriebsmittel angetrieben und an der Zentralwelle ist im zweiten Bereich zudem ein zweites Antriebsmittel, insbesondere ein zweites Zahnrad, zum Antreiben der zweiten Nockenwelle vorhanden. Gemäß der alternativen Ausführungsform ist das zweite Antriebsmittel zum Antreiben der zweiten Nockenwelle im zweiten Bereich der Kurbelwelle vorhanden. Eine zweite Kopplung zwischen dem zweiten Zahnrad und der zweiten Nockenwelle erfolgt unter Verwendung der oben für die zweite Kopplung beschriebenen Mittel. In einer ersten Ausführungsform ist das zweite Antriebsmittel hierbei fest, also sperrsynchron, an die Zentralwelle oder an die Kurbelwelle gekoppelt und eine der beiden Nockenwellen ist den Einlassventilen zugeordnet, während die andere Nockenwelle den Auslassventilen zugeordnet ist. Ist die im Phasenwinkel verstellbare erste Nockenwelle den Einlassventilen zugeordnet, dann weist die Brennkraftmaschine eine verbesserte Leistung auf. Ist demgegenüber die im Phasenwinkel verstellbare erste Nockenwelle den Auslassventilen zugeordnet, dann weist die Brennkraftmaschine niedrigere Emissionswerte auf. Die erste und die zweite Nockenwelle liegen in einer Ausführungsform als einzelne Nockenwelle vor, während sie in einer anderen Ausführungsform als Welle-in-Welle-Anordnung vorliegen.In a preferred embodiment, the first camshaft is driven by the first drive means and on the central shaft is in the second area also a second drive means, in particular a second gear, for driving the second camshaft present. According to the alternative embodiment, the second drive means is for driving the second camshaft in the second Range of crankshaft available. A second coupling between the second gear and the second camshaft is accomplished using the means described above for the second coupling. In a first embodiment, the second drive means in this case is fixed, ie non-locking, coupled to the central shaft or to the crankshaft and one of the two camshafts is associated with the intake valves, while the other camshaft is associated with the exhaust valves. If the phase angle adjustable first camshaft associated with the intake valves, then the internal combustion engine has improved performance. If, on the other hand, the first camshaft, which is adjustable in phase angle, is assigned to the exhaust valves, then the internal combustion engine has lower emission values. The first and second camshafts are in one embodiment as a single camshaft, while in another embodiment they are in a shaft-in-shaft arrangement.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Antriebsmittel konzentrisch mit der Zentralwelle oder der Kurbelwelle und daran über ein zweites Verstellmittel gekoppelt. Mit dem zweiten Verstellmittel ist dann ein zweiter Phasenwinkel des zweiten Antriebsmittels bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle verstellbar. Somit ist auf diese Weise, wie oben schon für die erste Nockenwelle beschrieben, auch ein zweiter Phasenwinkel für die zweite Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar. Eine Regelung des Phasenwinkels erfolgt analog zu der oben für die Regelung der ersten Nockenwelle beschriebenen Regelung. Zur Anordnung des zweiten Verstellmittels wird auf die entsprechenden Ausführungen zum ersten Verstellmittel verwiesen. Vorzugsweise werden das erste und das zweite Verstellmittel benachbart zueinander angeordnet.In a particularly preferred embodiment, the second drive means is concentric with the central shaft or the crankshaft and coupled thereto via a second adjustment means. With the second adjustment means, a second phase angle of the second drive means is then adjustable relative to the first area of the central shaft or the crankshaft. Thus, in this way, as described above for the first camshaft, also a second phase angle for the second camshaft with respect to the crankshaft adjustable. A control of the phase angle is analogous to the above described for the control of the first camshaft control. For the arrangement of the second adjusting means, reference is made to the corresponding explanations for the first adjusting means. Preferably, the first and the second adjusting means are arranged adjacent to each other.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass bei der Verwendung von zwei Nockenwellen jede der beiden Nockenwellen unabhängig von der anderen Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar ist. Hierzu liegen in einer ersten Ausführungsform das erste und das zweite Verstellmittel in Form eines doppelt wirkenden Verstellmittels vor. In einer zweiten Ausführungsform liegen das erste und das zweite Verstellmittel als getrennte Verstellmittel vor. Vorzugsweise sind die Verstellmittel zwischen dem ersten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle und dem am entferntesten von dem ersten Bereich angeordneten Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle oder Kurbelwelle angeordnet. Durch die getrennte Verstellbarkeit der beiden Nockenwellen ist eine größtmögliche Flexibilität bei der Ventilsteuerung sowohl der Einlass als auch der Auslassventile möglich.An advantage of this embodiment is that with the use of two camshafts each of the two camshafts is independent of the other camshaft relative to the crankshaft adjustable. For this purpose, in a first embodiment, the first and the second adjusting means are in the form of a double-acting adjusting means. In a second embodiment, the first and second adjusting means are present as separate adjusting means. Preferably, the adjusting means are arranged between the first region of the central shaft or the crankshaft and the drive means located farthest from the first region in the second region of the central shaft or crankshaft. Due to the separate adjustability of the two camshafts greatest flexibility in the valve control of both the inlet and the exhaust valves is possible.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Brennkraftmaschine eine dritte Nockenwelle, die mit dem ersten, dem zweiten oder einem dritten im zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle angeordneten Antriebsmittel, insbesondere einem dritten Zahnrad, antreibbar ist. Unabhängig von dem Antriebsmittel kann der Antrieb der dritten Nockenwelle mit einem der für den Antrieb der ersten und zweiten Nockenwelle beschriebenen Mittel erfolgen, also über ein Zugmittel, miteinander kämmende Zahnräder oder Kombinationen davon. Wird die dritte Nockenwelle mit dem ersten Antriebsmittel angetrieben, so wird ein Phasenwinkel der dritten Nockenwelle über das erste Verstellmittel verstellt. Somit weisen die erste und die dritte Nockenwelle immer den gleichen Phasenwinkel bezogen auf die Kurbelwelle auf.In a further preferred embodiment, the internal combustion engine comprises a third camshaft, which is drivable with the first, the second or a third drive means arranged in the second region of the central shaft or the crankshaft, in particular a third gearwheel. Independently of the drive means, the drive of the third camshaft can take place with one of the means described for driving the first and second camshaft, ie via a traction means, intermeshing gears or combinations thereof. If the third camshaft is driven by the first drive means, then a phase angle of the third camshaft is adjusted via the first adjustment means. Thus, the first and the third camshaft always have the same phase angle with respect to the crankshaft.

Wird die dritte Nockenwelle über das zweite Antriebsmittel angetrieben, so weist die dritte Nockenwelle immer den gleichen Phasenwinkel wie die zweite Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle auf. Dies gilt unabhängig davon, ob ein zweites Verstellmittel vorhanden ist oder nicht. Um die Funktionsweise zu verdeutlichen wird davon ausgegangen, dass die Brennkraftmaschine je Zylinder zwei Auslassventile aufweist, die je von einer Nockenwelle betätigt werden. Die Einlassventile werden unabhängig von ihrer Anzahl von der verbleibenden Nockenwelle betätigt. Beispielsweise können die erste und die zweite Nockenwelle den Auslassventilen der Brennkraftmaschine zugeordnet sein und in Form einer ersten Welle-in-Welle-Anordnung vorliegen. Die dritte Nockenwelle ist dann den Einlassventilen zugeordnet. Im Betrieb ist nun der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar, so dass ein Teil der Auslassventile vom Ansteuerzeitpunkt verstellbar ist. Auf diese Weise ist eine Rezirkulation der Abgase der Brennkraftmaschine optimiert, was sich Emissionsreduzierend auf die Brennkraftmaschine auswirkt.If the third camshaft is driven via the second drive means, then the third camshaft always has the same phase angle as the second camshaft relative to the crankshaft. This applies regardless of whether a second adjustment means is present or not. In order to illustrate the mode of operation it is assumed that the internal combustion engine per cylinder has two exhaust valves, which are each actuated by a camshaft. The intake valves are actuated by the remaining camshaft regardless of their number. For example, the first and the second camshaft may be associated with the exhaust valves of the internal combustion engine and be in the form of a first shaft-in-shaft arrangement. The third camshaft is then assigned to the intake valves. In operation, the phase angle of the first camshaft with respect to the crankshaft is now adjustable, so that a part of the exhaust valves is adjustable from the actuation time. In this way, a recirculation of the exhaust gases of the internal combustion engine is optimized, which has an emission-reducing effect on the internal combustion engine.

Ist ein zweites Verstellmittel vorhanden, also zusätzlich die zweite Nockenwelle im Phasenwinkel verstellbar, so wird automatisch ein Phasenwinkel der dritten Nockenwelle mit verstellt. Die obigen Ausführungen gelten analog für eine Zuordnung der ersten und der zweiten Nockenwelle zu den Einlassventilen anstatt zu den Auslassventilen, wobei dann eine Leistung der Brennkraftmaschine verbessert ist.If a second adjusting means is provided, ie additionally the second camshaft adjustable in phase angle, a phase angle of the third camshaft is automatically adjusted with. The above statements apply analogously to an assignment of the first and the second camshaft to the intake valves instead of to the exhaust valves, in which case an output of the internal combustion engine is improved.

In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Nockenwelle über ein drittes Antriebsmittel angetrieben, dass im zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle angeordnet ist. Die dritte Nockenwelle weist also ihr eigenes Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle auf. In diesem Fall ist an der Zentralwelle oder der Kurbelwelle vorzugsweise ein drittes Verstellmittel zum Verstellen eines dritten Phasenwinkels des dritten Antriebsmittels angeordnet, so dass ein dritter Phasenwinkel der dritten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle unabhängig von der ersten und der zweiten Nockenwelle verstellbar ist. Auf diese Weise wird bei den drei Nockenwellen die größtmögliche Flexibilität gewährleistet, da jede einzelne Nockenwelle für sich verstellbar ist. Bei den drei Verstellmittel kann es sich dementsprechend um drei einzelne Verstellmittel oder ein doppelt wirkendes Verstellmittel sowie ein einzelnes Verstellmittel handeln. Das erste, zweite und dritte Verstellmittel sind vorzugsweise zwischen dem ersten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle und dem Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle angeordnet, dass den größten Abstand zum ersten Bereich aufweist. Hierbei ist zu beachten, dass das Vorhandensein des dritten Verstellmittels für die dritte Nockenwelle nicht das Vorhandensein des zweiten Verstellmittels für die zweite Nockenwelle voraussetzt, sondern beliebige Kombinationen möglich sind.In an alternative preferred embodiment, the third camshaft is driven via a third drive means, which is arranged in the second region of the central shaft or the crankshaft. The third camshaft thus has its own drive means in the second region of the central shaft or the crankshaft. In this case, at the central shaft or the crankshaft preferably a third adjusting means for adjusting a third Phase angle of the third drive means arranged so that a third phase angle of the third camshaft with respect to the crankshaft is independent of the first and the second camshaft adjustable. In this way, the greatest possible flexibility is ensured in the three camshafts, since each individual camshaft is adjustable by itself. Accordingly, the three adjusting means may be three individual adjusting means or a double-acting adjusting means and a single adjusting means. The first, second and third adjusting means are preferably arranged between the first region of the central shaft or the crankshaft and the drive means in the second region of the central shaft, which has the greatest distance from the first region. It should be noted that the presence of the third adjusting means for the third camshaft does not require the presence of the second adjusting means for the second camshaft, but any combinations are possible.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine zusätzlich eine vierte Nockenwelle auf, die mit einem vierten an der Zentralwelle angeordneten Antriebsmittel, insbesondere einem vierten Zahnrad, dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Antriebsmittel antreibbar ist. Bezogen auf die alternative Ausführungsform mit dem an der Kurbelwelle angeordneten ersten Verstellmittel ist das vierte Antriebsmittel entsprechend im zweiten Bereich der Kurbelwelle angeordnet. Grundsätzlich wird bei der Kombination der die vierte Nockenwelle antreibenden Antriebsmittel auf die Ausführungen zur dritten Nockenwelle verwiesen. Dies gilt ebenso für eine Kopplung der vierten Nockenwelle an eines der Antriebsmittel. Beispielsweise liegen die erste und die zweite Nockenwelle in Form einer ersten Welle-in-Welle-Anordnung und die dritte und vierte Nockenwelle in Form einer zweiten Welle-in-Welle-Anordnung vor. Ist nun die dritte Nockenwelle mit dem ersten Antriebsmittel antreibbar, dann weisen die erste und die dritte Nockenwelle immer den gleichen Phasenwinkel bezogen auf die Kurbelwelle auf und sind aufgrund des ersten Verstellmittels verstellbar. Die zweite und die vierte Nockenwelle weisen ebenfalls denselben Phasenwinkel bezogen auf die Kurbelwelle auf und können in Abhängigkeit von dem Vorhandensein des zweiten Verstellmittels im Phasenwinkel verstellbar sein.In a further preferred embodiment, the internal combustion engine additionally has a fourth camshaft, which can be driven by a fourth drive means arranged on the central shaft, in particular a fourth gear wheel, the first, the second or the third drive means. Based on the alternative embodiment with the first adjusting means arranged on the crankshaft, the fourth drive means is correspondingly arranged in the second area of the crankshaft. Basically, reference is made in the combination of the fourth camshaft driving drive means to the comments on the third camshaft. This also applies to a coupling of the fourth camshaft to one of the drive means. For example, the first and second camshafts are in the form of a first shaft-in-shaft arrangement and the third and fourth camshafts are in the form of a second shaft-in-shaft arrangement. If now the third camshaft can be driven by the first drive means, then the first and the third camshaft always have the same phase angle relative to the crankshaft and are adjustable due to the first adjusting means. The second and the fourth camshaft also have the same phase angle with respect to the crankshaft and may be adjustable in phase angle as a function of the presence of the second adjusting means.

Besonders bevorzugt ist, wenn die vierte Nockenwelle über das vierte Antriebsmittel angetrieben wird. Vorzugsweise ist auch ein viertes Verstellmittel vorgesehen, so dass das vierte Antriebsmittel im Phasenwinkel bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle verstellbar ist. Mit dieser Konfiguration von vier unabhängig voneinander verstellbaren Nockenwellen ist somit die größtmögliche Flexibilität bei der Verstellung der Ventilsteuerung der einzelnen Ventile der Brennkraftmaschine gewährleistet. Neben dem Aufbau in Form von zwei Welle-in-Welle-Anordnungen können die vier Nockenwellen auch als einzelne Nockenwellen vorliegen, oder es liegt eine Welle-in-Welle-Anordnung sowie zwei einzelne Nockenwellen vor. Bei den vier Verstellmitteln kann es sich dementsprechend um zwei doppelt wirkende Verstellmittel, vier einzelne Verstellmittel oder eine Kombination daraus handeln, beispielsweise ein doppelt wirkendes Verstellmittel und zwei separate Verstellmittel. Die vier Verstellmittel sind vorzugsweise zwischen dem ersten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle und dem Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle angeordnet, dass den größten Abstand zum ersten Bereich aufweist. Auch hierbei ist zu beachten, dass das Vorhandensein des vierten Verstellmittels nicht das Vorhandensein des zweiten und/oder dritten Verstellmittels voraussetzt, sondern beliebige Kombinationen möglich sind.It is particularly preferred if the fourth camshaft is driven via the fourth drive means. Preferably, a fourth adjustment means is also provided so that the fourth drive means is adjustable in phase angle with respect to the first area of the central shaft. With this configuration of four independently adjustable camshafts thus the greatest possible flexibility in the adjustment of the valve control of the individual valves of the internal combustion engine is ensured. In addition to the construction in the form of two shaft-in-shaft arrangements, the four camshafts may also be present as individual camshafts, or there is a shaft-in-shaft arrangement and two individual camshafts. Accordingly, the four adjusting means may be two double-acting adjusting means, four individual adjusting means or a combination thereof, for example a double-acting adjusting means and two separate adjusting means. The four adjusting means are preferably arranged between the first region of the central shaft or the crankshaft and the drive means in the second region of the central shaft or the crankshaft, which has the greatest distance from the first region. Again, it should be noted that the presence of the fourth adjusting means does not presuppose the presence of the second and / or third adjusting means, but any combinations are possible.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zur Betätigung mindestens des ersten Verstellmittels eine Bohrung vorgesehen, mit der ein Fluid von einem Innenraum der Brennkraftmaschine durch die Zentralwelle zum Verstellmittel leitbar ist. Auf diese Weise ist das Fluid zur Betätigung des Verstellmittels von der Seite des Abtriebsbereichs zum Verstellmittel leitbar. Eine Zuführung von Fluid von außerhalb der Brennkraftmaschine bzw. vom Antriebsbereich aus ist in diesem Fall nicht erforderlich. Durch diese Anordnung ist somit eine besonders kompakte Bauform realisierbar, wie später unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert wird.In a further preferred embodiment, a bore is provided for actuating at least the first adjusting means, with which a fluid can be conducted from an interior of the internal combustion engine through the central shaft to the adjusting means. In this way, the fluid for actuating the adjusting means from the side of the output region to the adjusting means can be conducted. A supply of fluid from outside the internal combustion engine or from the drive area is not required in this case. By this arrangement thus a particularly compact design can be realized, as will be explained later with reference to the drawings.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine auf. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine wird bevorzugt in einem Freizeitkraftfahrzeug eingesetzt. Bei einem Freizeitkraftfahrzeug kann es sich um ein Motorrad, ein Quad, ein Motor- oder Sportboot oder ähnliches handeln. Die Brennkraftmaschine ist insbesondere ein Boxer-Motor. Im Hinblick auf die Vorteile der obigen Erfindung wird auf die Ausführungen zur erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.An inventive motor vehicle has an internal combustion engine according to the invention. The internal combustion engine according to the invention is preferably used in a recreational vehicle. A recreational vehicle may be a motorcycle, quad, motor or recreational boat, or the like. The internal combustion engine is in particular a boxer engine. With regard to the advantages of the above invention, reference is made to the comments on the internal combustion engine according to the invention in order to avoid unnecessary repetition.

Ein erfindungsgemäßes Regelverfahren eines Phasenwinkels von mindestens einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, umfasst die folgenden Schritte: Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Lastzustands und/oder einer Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, Übermitteln des erfassten Zustands der Brennkraftmaschine an eine Regeleinheit, Auswerten des erfassten Zustands der Brennkraftmaschine in der Regeleinheit und Verstellen eines ersten Phasenwinkels der mindestens einen ersten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Auswertung durch die Regeleinheit mittels Ansteuern eines ersten Verstellmittels, das an einer Zentralwelle oder an der Kurbelwelle angeordnet ist und einen ersten Phasenwinkel des ersten Antriebsmittels bezogen auf einen ersten von der Brennkraftmaschine angetriebenen Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle verstellt. Vorzugsweise umfasst das Regelverfahren den weiteren Schritt: Verstellen eines zweiten Phasenwinkels einer zweiten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Auswertung durch die Regeleinheit mittels Ansteuern eines zweiten Verstellmittels, das an der Zentralwelle oder an der Kurbelwelle angeordnet ist und einen zweiten Phasenwinkel des zweiten Antriebsmittels bezogen auf den ersten von der Brennkraftmaschine angetriebenen Bereich der Zentralwelle oder der Kurbelwelle verstellt. Mit dem oben beschriebenen Regelverfahren können die für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine beschriebenen Vorteile realisiert werden, so dass diese hier nicht wiederholt werden.An inventive control method of a phase angle of at least one camshaft of an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine according to the invention comprises the following steps: detecting an operating condition of the internal combustion engine, in particular a load state and / or a rotational speed of a crankshaft of the internal combustion engine, transmitting the detected state of the internal combustion engine to a control unit Evaluating the detected state of the internal combustion engine in the control unit and adjusting a first phase angle of the at least one first camshaft with respect to the crankshaft as a function of the evaluation by the Control unit by controlling a first adjusting means, which is arranged on a central shaft or on the crankshaft and a first phase angle of the first drive means relative to a first driven by the internal combustion engine region of the central shaft or the crankshaft adjusted. The control method preferably comprises the further step of adjusting a second phase angle of a second camshaft with respect to the crankshaft as a function of the evaluation by the control unit by activating a second adjustment means which is arranged on the central shaft or on the crankshaft and a second phase angle of the second drive means adjusted relative to the first driven by the internal combustion engine region of the central shaft or the crankshaft. With the control method described above, the advantages described for the internal combustion engine according to the invention can be realized, so that they are not repeated here.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen jeweils gleiche Bauteile. Es zeigen:Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Like reference numerals in the drawings designate like components. Show it:

1 einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, 1 a cylinder head of an internal combustion engine,

2A eine teilweise Draufsicht auf den Zylinderkopf aus 1, 2A a partial plan view of the cylinder head 1 .

2B eine perspektivische Ansicht des Zylinderkopfs aus 2A, 2 B a perspective view of the cylinder head 2A .

3 einen Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, 3 a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention,

4 eine vergrößerte Darstellung der Kopplung zwischen der Zentralwelle und den Nockenwellen aus 3, 4 an enlarged view of the coupling between the central shaft and the camshaft 3 .

5 ein Schnittansicht durch den Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und 5 a sectional view through the cylinder head of an internal combustion engine according to the invention and

6 einen schematischen Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Regelverfahren. 6 a schematic process flow of the control method according to the invention.

Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft anhand eines Boxer-Motors mit zwei Zylindern in einem Freizeitkraftfahrzeug beschrieben, wobei jeder Zylinder über zwei Einlass und zwei Auslassventile verfügt. Allerdings ist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine nicht darauf beschränkt, sondern kann in jedem Kraftfahrzeug sowie in Stationärmotoren verwendet werden, deren Aufbau eine Kurbelwelle mit oder ohne einer Zentralwelle aufweist. Bei Vorhandensein der Zentralwelle treibt diese die entsprechenden Nockenwellen an. Hierbei ist besonders hervorzuheben, dass die Zentralwelle ein von den Nockenwellen getrenntes Bauteil ist und auch kein Bestandteil der Kurbelwelle ist. Nachfolgend wird die Erfindung bei Verwendung einer Zentralwelle beschrieben. Allerdings kann ein Verstellmittel zur Einstellung eines Phasenwinkels einer Nockenwelle anstatt an der Zentralwelle ebenso an der Kurbelwelle angeordnet werden, was ebenso erfindungsgemäß ist. Die Funktionsweise ist dann analog zu der nachfolgend für die Brennkraftmaschine mit Zentralwelle beschriebenen Funktionsweise.The present invention will be described by way of example with reference to a two cylinder boxer engine in a recreational vehicle, with each cylinder having two inlet and two outlet valves. However, the internal combustion engine according to the invention is not limited thereto, but can be used in any motor vehicle as well as in stationary engines whose structure has a crankshaft with or without a central shaft. In the presence of the central shaft, this drives the corresponding camshafts. It should be emphasized that the central shaft is a separate component from the camshaft and is not part of the crankshaft. The invention will be described below using a central shaft. However, an adjusting means for adjusting a phase angle of a camshaft may also be arranged on the crankshaft instead of on the central shaft, which is also according to the invention. The mode of operation is then analogous to the mode of operation described below for the internal combustion engine.

Nun Bezug nehmend auf 3 ist ein Zylinderkopf der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 100 dargestellt. Mittels einer ersten Kopplung zwischen einem Zahnrad 7 im ersten Bereich der Zentralwelle 10 und einer nicht dargestellten Kurbelwelle mittels eines Zugmittels 5, insbesondere eines Endloszahnriemens, wird die Zentralwelle 10 angetrieben. Alternativ könnte die Zentralwelle 10 auch über miteinander kämmende Zahnräder, wie beispielsweise bei einem Stirnradantrieb, angetrieben werden. Die Zentralwelle 10 wird im Betrieb beispielsweise mit der halben Geschwindigkeit der nicht dargestellten Kurbelwelle gedreht. Erkennbar sind weiterhin eine erste Nockenwelle 200 und eine zweite Nockenwelle 220, die jeweils stirnseitig bzw. vorderseitig ein Zahnrad 240 bzw. 260 aufweisen.Now referring to 3 is a cylinder head of the internal combustion engine according to the invention 100 shown. By means of a first coupling between a gear 7 in the first area of the central shaft 10 and a crankshaft not shown by means of a traction device 5 , in particular an endless toothed belt, becomes the central shaft 10 driven. Alternatively, the central shaft could 10 also be driven by intermeshing gears, such as in a spur gear. The central shaft 10 is rotated in operation, for example, at half the speed of the crankshaft, not shown. Recognizable are still a first camshaft 200 and a second camshaft 220 , the front side or front side a gear 240 respectively. 260 exhibit.

Ein Antrieb der ersten Nockenwelle 200 erfolgt über ein erstes Antriebsmittel 120, insbesondere ein erstes Zahnrad, im zweiten Bereich der Zentralwelle 10, das konzentrisch auf der Zentralwelle 10 angeordnet ist. Die zweite Nockenwelle 220 wird über ein zweites Antriebsmittel 140, insbesondere ein zweites Zahnrad, im zweiten Bereich der Zentralwelle 10 angetrieben. Das zweite Antriebsmittel 140 ist dabei sperrsynchron mit der Zentralwelle 10 verbunden. Eine Kopplung der Zahnräder 240 und 260 der beiden Nockenwellen 200 und 220 erfolgt im dargestellten Beispiel über miteinander kämmende Zahnräder. Durch 4 wird deutlich, dass das erste Antriebsmittel 120 mit den ersten Zahnrad 240 der ersten Nockenwelle 200 kämmt. Ebenso kämmt das zweite Antriebsmittel 140 mit dem zweiten Zahnrad 260 der zweiten Nockenwelle 220. Die zweite Nockenwelle 220 ist insbesondere den Einlassventilen zugeordnet und die erste Nockenwelle 200 den Auslassventilen der Brennkraftmaschine 100. Alternativ dazu ist natürlich auch eine Kopplung unter Verwendung eines Zugmittels, wie einer Endloskette oder eines Endlosriemens, insbesondere eines Endloszahnriemens, zwischen den Zahnrädern 240 und 260 sowie den entsprechenden Antriebsmitteln 120 und 140 im zweiten Bereich der Zentralwelle 10 realisierbar.A drive of the first camshaft 200 via a first drive means 120 , in particular a first gear, in the second region of the central shaft 10 concentric on the central shaft 10 is arranged. The second camshaft 220 is via a second drive means 140 , in particular a second gear, in the second region of the central shaft 10 driven. The second drive means 140 is not synchronous with the central shaft 10 connected. A coupling of the gears 240 and 260 the two camshafts 200 and 220 takes place in the example shown via meshing gears. By 4 it becomes clear that the first drive means 120 with the first gear 240 the first camshaft 200 combs. Likewise meshes the second drive means 140 with the second gear 260 the second camshaft 220 , The second camshaft 220 is particularly associated with the intake valves and the first camshaft 200 the exhaust valves of the internal combustion engine 100 , Alternatively, of course, a coupling using a traction means, such as an endless chain or an endless belt, in particular an endless belt, between the gears 240 and 260 and the corresponding drive means 120 and 140 in the second area of the central shaft 10 realizable.

Ein erstes Verstellmittel 30 ist zwischen dem Zahnrad 7 im ersten Bereich und dem ersten Antriebsmittel 120 im zweiten Bereich auf der Zentralwelle angeordnet. Das erste Antriebsmittel 120 ist an das Verstellmittel 30 gekoppelt, so dass ein Phasenwinkel des ersten Antriebsmittels 120 bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle 10 verstellbar ist. Anstelle der oben beschriebenen direkten Befestigung bzw. Anordnung des Zahnrads 7 im ersten Bereich ist in einer alternativen Ausführungsform das Zahnrad 7 an einem Gehäuse des Verstellmittels 30 angeordnet, so dass das Zahnrad 7 indirekt am ersten Bereich der Zentralwelle 10 angeordnet ist und diese antreibt.A first adjustment means 30 is between the gear 7 in the first area and the first drive means 120 in the second area on the Central shaft arranged. The first drive means 120 is to the adjusting means 30 coupled, so that a phase angle of the first drive means 120 relative to the first region of the central shaft 10 is adjustable. Instead of the above-described direct attachment or arrangement of the gear 7 in the first area is in an alternative embodiment, the gear 7 on a housing of the adjusting means 30 arranged so that the gear 7 indirectly at the first area of the central shaft 10 is arranged and this drives.

Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann es sich bei dem Verstellmittel 30 auch um ein doppelt wirkendes Verstellmittel handeln, so dass ein erstes und ein zweites Verstellmittel vorhanden sind und auf diese Weise auch das zweite Antriebsmittel 140 verstellbar ist. Dies ist auch realisierbar mittels zweier einzelner Verstellmittel. In beiden Fällen ist dann auch die zweite Nockenwelle 220 in ihrem Phasenwinkel bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar.As an alternative to the illustrated embodiment, it may be in the adjustment 30 also act by a double-acting adjusting means, so that a first and a second adjusting means are present and in this way also the second drive means 140 is adjustable. This can also be realized by means of two individual adjustment means. In both cases, then the second camshaft 220 adjustable in phase angle relative to the crankshaft.

Bei Vorhandensein einer oder mehrerer weiterer Nockenwellen können diese entweder mit an die bereits vorhandenen Antriebsmittel angeschlossen werden oder bekomme eigene Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle 10 zugewiesen. Eine Kopplung zwischen den Antriebsmitteln im zweiten Bereich der Zentralwelle 10 und der jeweiligen Nockenwelle erfolgt analog zu den oben beschriebenen Möglichkeiten. Besonders bevorzugt ist, wenn die jeweiligen Nockenwellen über ein eigenes Antriebsmittel im zweiten Bereich der Zentralwelle angetrieben werden, wobei das jeweilige Antriebsmittel einem Verstellmittel zugeordnet ist. Auf diese Weise ist eine größtmögliche Flexibilität bei der Steuerung der Ventile der Brennkraftmaschine gewährleistet, da jede Nockenwelle unabhängig von den anderen Nockenwellen bezogen auf die Kurbelwelle im Phasenwinkel verstellbar ist.In the presence of one or more other camshafts these can either be connected to the already existing drive means or get their own drive means in the second region of the central shaft 10 assigned. A coupling between the drive means in the second region of the central shaft 10 and the respective camshaft is analogous to the possibilities described above. It is particularly preferred if the respective camshafts are driven by their own drive means in the second region of the central shaft, the respective drive means being associated with an adjustment means. In this way, the greatest possible flexibility in the control of the valves of the internal combustion engine is ensured, since each camshaft is independent of the other camshafts with respect to the crankshaft in the phase angle adjustable.

Um die Funktionsweise zu verdeutlichen wird davon ausgegangen, dass die Brennkraftmaschine je Zylinder zwei Auslassventile aufweist, die je von einer Nockenwelle betätigt werden. Das erste Auslassventil wird also von der ersten Nockenwelle und das zweite Auslassventil von der zweiten Nockenwelle betätigt. Die zwei Einlassventile werden von mindestens einer dritten Nockenwelle betätigt. Beispielsweise können die erste und die zweite Nockenwelle in Form einer Welle-in-Welle-Anordnung vorliegen. Im Betrieb ist der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar, so dass ein Teil der Auslassventile vom Ansteuerzeitpunkt her verstellbar ist. Auf diese Weise ist eine Rezirkulation der Abgase der Brennkraftmaschine optimiert, was sich emissionsreduzierend auf die Brennkraftmaschine auswirkt.In order to illustrate the mode of operation it is assumed that the internal combustion engine per cylinder has two exhaust valves, which are each actuated by a camshaft. The first exhaust valve is thus actuated by the first camshaft and the second exhaust valve by the second camshaft. The two intake valves are actuated by at least one third camshaft. For example, the first and second camshafts may be in the form of a shaft-in-shaft arrangement. In operation, the phase angle of the first camshaft relative to the crankshaft is adjustable, so that a part of the exhaust valves is adjustable from the time of actuation ago. In this way, a recirculation of the exhaust gases of the internal combustion engine is optimized, which has an emission-reducing effect on the internal combustion engine.

5 zeigt die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 100 in einer Schnittansicht, wobei als Verstellmittel 30 ein durch das Drehmoment der Nockenwelle betätigter Phasenversteller verwendet wird, beispielsweise gemäß EP 0 388 244 B1 . Zusätzlich ist erkennbar, dass eine zusätzliche Bohrung 32 für ein Fluid, insbesondere Öl, vorgesehen ist, damit der Phasensteller betätigbar ist. Die Verwendung eines solchen Phasenverstellers führt aufgrund der beschriebenen Anordnung zu einer besonders kompakten Bauweise der Brennkraftmaschine. Somit ist das Fluid zur Betätigung des Verstellmittels von der Seite des Abtriebsbereichs zum Verstellmittel leitbar. Eine Zuführung von Fluid von außerhalb der Brennkraftmaschine bzw. vom Antriebsbereich aus ist in diesem Fall nicht erforderlich, so dass eine besonders kompakte Bauform realisierbar ist. 5 shows the internal combustion engine according to the invention 100 in a sectional view, wherein as adjusting means 30 a phase phaser actuated by the torque of the camshaft is used, for example according to FIG EP 0 388 244 B1 , In addition, it can be seen that an additional hole 32 for a fluid, in particular oil, is provided so that the phaser is actuated. The use of such a phase adjuster results due to the described arrangement to a particularly compact design of the internal combustion engine. Thus, the fluid for actuating the adjusting means from the side of the output region to the adjusting means is conductive. A supply of fluid from outside the engine or from the drive area is not required in this case, so that a particularly compact design can be realized.

Der schematische Ablauf eines erfindungsgemäßen Regelverfahrens ist in 6 dargestellt und wird im Folgenden beschrieben. In einem Schritt A erfolgt das Erfassen des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 100, insbesondere des Lastzustands und/oder der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 100. Anschließend wird in Schritt B der erfasste Zustand der Brennkraftmaschine 100 an eine Regeleinheit übermittelt. Das Auswerten des erfassten Zustands der Brennkraftmaschine 100 in der Regeleinheit erfolgt in Schritt C. Ausgehend von der Auswertung erfolgt in Schritt D ein Verstellen des ersten Phasenwinkels der mindestens einen ersten Nockenwelle 200 bezogen auf die Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Auswertung durch die Regeleinheit mittels Ansteuern des ersten Verstellmittels 30, das an der Zentralwelle 10 angeordnet ist und den ersten Phasenwinkel des ersten Antriebsmittels 120 bezogen auf den ersten von der Kurbelwelle angetriebenen Bereich der Zentralwelle 10 verstellt. Danach oder gleichzeitig erfolgt in Schritt E das Verstellen des zweiten Phasenwinkels der zweiten Nockenwelle 220 bezogen auf die Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Auswertung durch die Regeleinheit mittels Ansteuern eines zweiten Verstellmittels, das an der Zentralwelle 10 angeordnet ist und einen zweiten Phasenwinkel des zweiten Antriebsmittels 140 bezogen auf den ersten von der Kurbelwelle angetriebenen Bereich der Zentralwelle 10 verstellt. Mit dem oben beschriebenen Regelverfahren können die für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine beschriebenen Vorteile realisiert werden, so dass diese hier nicht wiederholt werden.The schematic sequence of a control method according to the invention is in 6 and will be described below. In a step A, the detection of the operating state of the internal combustion engine takes place 100 , in particular the load state and / or the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine 100 , Subsequently, in step B, the detected state of the internal combustion engine 100 transmitted to a control unit. The evaluation of the detected state of the internal combustion engine 100 in the control unit takes place in step C. Based on the evaluation takes place in step D, an adjustment of the first phase angle of the at least one first camshaft 200 based on the crankshaft in response to the evaluation by the control unit by means of driving the first adjusting means 30 at the central shaft 10 is arranged and the first phase angle of the first drive means 120 based on the first area of the central shaft driven by the crankshaft 10 adjusted. Thereafter or at the same time in step E, the adjustment of the second phase angle of the second camshaft 220 with respect to the crankshaft as a function of the evaluation by the control unit by means of driving a second adjusting means, which at the central shaft 10 is arranged and a second phase angle of the second drive means 140 based on the first area of the central shaft driven by the crankshaft 10 adjusted. With the control method described above, the advantages described for the internal combustion engine according to the invention can be realized, so that they are not repeated here.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5417186 A [0004] US 5417186 A [0004]
  • DE 102006049243 A1 [0005] DE 102006049243 A1 [0005]
  • DE 102008033230 A1 [0006] DE 102008033230 A1 [0006]
  • DE 102006024793 A1 [0007] DE 102006024793 A1 [0007]
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  • DE 60121540 T2 [0009] DE 60121540 T2 [0009]
  • US 5181485 A [0010] US 5181485 A [0010]
  • EP 0388244 B1 [0026, 0056] EP 0388244 B1 [0026, 0056]

Claims (15)

Brennkraftmaschine (100), aufweisend eine Kurbelwelle mit oder ohne einer Zentralwelle (10) zum Antreiben von mindestens zwei Nockenwellen (200, 220), wobei die Zentralwelle (10) oder die Kurbelwelle umfasst: a) einen ersten Bereich, insbesondere einen Antriebsbereich, der von der Brennkraftmaschine (100) antreibbar ist, und b) einen zweiten Bereich, insbesondere einen Abtriebsbereich, der ein erstes Antriebsmittel (120), insbesondere ein erstes Zahnrad, zum Antreiben einer ersten Nockenwelle (200) und/oder einer zweiten Nockenwelle (220) umfasst, wobei c) an der Zentralwelle (10) oder Kurbelwelle ein erstes Verstellmittel (30) zum Verstellen eines ersten Phasenwinkels des ersten Antriebsmittels (120) bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle (10) oder Kurbelwelle angeordnet ist, so dass ein erster Phasenwinkel der ersten Nockenwelle (200) bezogen auf eine oder die Kurbelwelle verstellbar ist.Internal combustion engine ( 100 ), comprising a crankshaft with or without a central shaft ( 10 ) for driving at least two camshafts ( 200 . 220 ), the central shaft ( 10 ) or the crankshaft comprises: a) a first region, in particular a drive region, of the internal combustion engine ( 100 ), and b) a second region, in particular an output region, which has a first drive means ( 120 ), in particular a first gear, for driving a first camshaft ( 200 ) and / or a second camshaft ( 220 ), where c) at the central shaft ( 10 ) or crankshaft a first adjustment means ( 30 ) for adjusting a first phase angle of the first drive means ( 120 ) relative to the first area of the central shaft ( 10 ) or crankshaft is arranged so that a first phase angle of the first camshaft ( 200 ) is adjustable relative to one or the crankshaft. Brennkraftmaschine (100) gemäß Patentanspruch 1, wobei die erste Nockenwelle (200) mittels des ersten Antriebsmittels (120) angetrieben wird und an der Zentralwelle (10) oder an der Kurbelwelle ein zweites Antriebsmittel (140), insbesondere ein zweites Zahnrad, zum Antreiben der zweiten Nockenwelle (220) angeordnet ist sowie vorzugsweise ein zweites Verstellmittel zum Verstellen eines zweiten Phasenwinkels des zweiten Antriebsmittels (140) bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle, so dass ein zweiter Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle (220) bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar ist.Internal combustion engine ( 100 ) according to claim 1, wherein the first camshaft ( 200 ) by means of the first drive means ( 120 ) and at the central shaft ( 10 ) or at the crankshaft a second drive means ( 140 ), in particular a second gear, for driving the second camshaft ( 220 ) is arranged and preferably a second adjusting means for adjusting a second phase angle of the second drive means ( 140 ) relative to the first area of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft, so that a second phase angle of the second camshaft ( 220 ) is adjustable relative to the crankshaft. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der Patentansprüche 1 oder 2, wobei die erste (200) und die zweite Nockenwelle (220) in Form einer ersten Welle-in-Welle-Anordnung vorhanden sind.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the claims 1 or 2, wherein the first ( 200 ) and the second camshaft ( 220 ) are present in the form of a first shaft-in-shaft arrangement. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Brennkraftmaschine (100) weiterhin eine dritte Nockenwelle aufweist, die mit dem ersten (120), dem zweiten (140) oder einem dritten im zweiten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle angeordneten Antriebsmittel, insbesondere einem dritten Zahnrad, antreibbar ist.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the claims 1 to 3, wherein the internal combustion engine ( 100 ) further comprises a third camshaft coinciding with the first ( 120 ), the second ( 140 ) or a third in the second area of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft arranged drive means, in particular a third gear, can be driven. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Brennkraftmaschine (100) weiterhin eine dritte Nockenwelle aufweist, die mit einem dritten im zweiten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle angeordneten Antriebsmittel, insbesondere einem dritten Zahnrad, antreibbar ist, und an der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle ist ein drittes Verstellmittel zum Verstellen eines dritten Phasenwinkels des dritten Antriebsmittels bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle angeordnet, so dass ein dritter Phasenwinkel der dritten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar ist.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the claims 1 to 3, wherein the internal combustion engine ( 100 ) further comprises a third camshaft having a third in the second region of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft arranged drive means, in particular a third gear, is drivable, and at the central shaft ( 10 ) or the crankshaft is a third adjusting means for adjusting a third phase angle of the third drive means relative to the first region of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft, so that a third phase angle of the third camshaft with respect to the crankshaft is adjustable. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der Patentansprüche 4 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine (100) weiterhin eine vierte Nockenwelle aufweist, die mit dem ersten (120), dem zweiten (140), dem dritten oder einem vierten im zweiten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle angeordneten Antriebsmittel, insbesondere einem vierten Zahnrad, antreibbar ist.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the claims 4 to 5, wherein the internal combustion engine ( 100 ) further comprises a fourth camshaft coinciding with the first ( 120 ), the second ( 140 ), the third or a fourth in the second area of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft arranged drive means, in particular a fourth gear, can be driven. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der Patentansprüche 4 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine (100) weiterhin eine vierte Nockenwelle aufweist, die mit einem vierten im zweiten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle angeordneten Antriebsmittel, insbesondere einem vierten Zahnrad, antreibbar ist, und an der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle ist ein viertes Verstellmittel zum Verstellen eines vierten Phasenwinkels des vierten Antriebsmittels bezogen auf den ersten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle angeordnet, so dass ein vierter Phasenwinkel der vierten Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar ist.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the claims 4 to 5, wherein the internal combustion engine ( 100 ) further comprises a fourth camshaft having a fourth in the second region of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft arranged drive means, in particular a fourth gear, is drivable, and at the central shaft ( 10 ) or the crankshaft is a fourth adjustment means for adjusting a fourth phase angle of the fourth drive means relative to the first region of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft, so that a fourth phase angle of the fourth camshaft with respect to the crankshaft is adjustable. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der Patentansprüche 6 oder 7, wobei die erste (200) und die zweite Nockenwelle (220) in Form der ersten Welle-in-Welle-Anordnung vorliegen und/oder die dritte und die vierte Nockenwelle liegen in Form einer zweiten Welle-in-Welle-Anordnung vor.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the claims 6 or 7 , where the first ( 200 ) and the second camshaft ( 220 ) in the form of the first shaft-in-shaft arrangement and / or the third and the fourth camshaft are in the form of a second shaft-in-shaft arrangement. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das erste Verstellmittel (30) zwischen dem ersten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle und dem ersten Antriebsmittel (120) oder an der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle benachbart dem ersten Bereich der Zentralwelle (10) oder an der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle benachbart dem ersten Antriebsmittel (120) angeordnet ist.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the first adjustment means ( 30 ) between the first region of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft and the first drive means ( 120 ) or at the central shaft ( 10 ) or the crankshaft adjacent the first portion of the central shaft ( 10 ) or at the central shaft ( 10 ) or the crankshaft adjacent to the first drive means ( 120 ) is arranged. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zur Betätigung mindestens des ersten Verstellmittels (30) eine Bohrung (32) vorgesehen ist, mit der ein Fluid von einem Innenraum der Brennkraftmaschine (100) durch die Zentralwelle (10) zum Verstellmittel (30) leitbar ist.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein for actuating at least the first adjusting means ( 30 ) a hole ( 32 ) is provided, with a fluid from an interior of the internal combustion engine ( 100 ) through the central shaft ( 10 ) to the adjustment means ( 30 ) is conductive. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine zweite Kopplung zwischen dem zweiten Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle und der mindestens einen ersten Nockenwelle (200), einer zweiten Nockenwelle (220), einer dritten Nockenwelle und/oder einer vierten Nockenwelle erfolgt unter Verwendung von einem der Folgenden: Zahnrädern, Endloszugmitteln wie Endlosketten oder Endlosriemen, insbesondere Endloszahnriemen, oder Kombinationen hiervon.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein a second coupling between the second region of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft and the at least one first camshaft ( 200 ), a second camshaft ( 220 ), a third camshaft and / or a fourth camshaft takes place under Use of any of the following: gears, endless drawers such as endless chains or endless belts, in particular endless belts, or combinations thereof. Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Zentralwelle (10) zum Antreiben der mindestens zwei Nockenwellen (200, 220), wobei eine erste Kopplung zwischen dem ersten Bereich der Zentralwelle (10) und einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfolgt unter Verwendung von einem der Folgenden: Zahnrädern, Endloszugmitteln wie Endlosketten oder Endlosriemen, insbesondere Endloszahnriemen, oder Kombinationen hiervon.Internal combustion engine ( 100 ) according to one of the preceding claims, with a central shaft ( 10 ) for driving the at least two camshafts ( 200 . 220 ), wherein a first coupling between the first region of the central shaft ( 10 ) and a crankshaft of the internal combustion engine using any of the following: gears, endless traction means such as endless chains or endless belts, in particular endless belts, or combinations thereof. Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 12.Motor vehicle with an internal combustion engine ( 100 ) according to one of the claims 1 to 12. Regelverfahren eines Phasenwinkels von mindestens einer Nockenwelle (200) einer Brennkraftmaschine (100), insbesondere einer Brennkraftmaschine (100) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 12, wobei das Regelverfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Erfassen (A) eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine (100), insbesondere eines Lastzustands und/oder einer Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (100), b) Übermitteln (B) des erfassten Zustands der Brennkraftmaschine (100) an eine Regeleinheit, c) Auswerten (C) des erfassten Zustands der Brennkraftmaschine (100) in der Regeleinheit und d) Verstellen (D) eines ersten Phasenwinkels der mindestens einen ersten Nockenwelle (200) bezogen auf die Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Auswertung durch die Regeleinheit mittels Ansteuern eines ersten Verstellmittels (30), das an einer Zentralwelle (10) oder an der Kurbelwelle angeordnet ist und einen ersten Phasenwinkel eines ersten Antriebsmittels (120) bezogen auf einen ersten von der Brennkraftmaschine (100) angetriebenen Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle verstellt, so dass ein erster Phasenwinkel der mindestens einen ersten Nockenwelle (200) bezogen auf eine oder die Kurbelwelle verstellbar ist.Control method of a phase angle of at least one camshaft ( 200 ) an internal combustion engine ( 100 ), in particular an internal combustion engine ( 100 ) according to one of the claims 1 to 12, wherein the control method comprises the following steps: a) detecting (A) an operating state of the internal combustion engine ( 100 ), in particular a load state and / or a rotational speed of a crankshaft of the internal combustion engine ( 100 ), b) transmitting (B) the detected state of the internal combustion engine ( 100 ) to a control unit, c) evaluation (C) of the detected state of the internal combustion engine ( 100 ) in the control unit and d) adjusting (D) a first phase angle of the at least one first camshaft (FIG. 200 ) relative to the crankshaft in dependence on the evaluation by the control unit by means of driving a first adjusting means ( 30 ), which is connected to a central shaft ( 10 ) or is arranged on the crankshaft and a first phase angle of a first drive means ( 120 ) relative to a first one of the internal combustion engine ( 100 ) driven area of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft, so that a first phase angle of the at least one first camshaft ( 200 ) is adjustable relative to one or the crankshaft. Regelverfahren gemäß Patentanspruch 14, mit dem weiteren Schritt: e) Verstellen (E) eines zweiten Phasenwinkels einer zweiten Nockenwelle (220) bezogen auf die Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Auswertung durch die Regeleinheit mittels Ansteuern eines zweiten Verstellmittels, das an der Zentralwelle (10) oder an der Kurbelwelle angeordnet ist und einen zweiten Phasenwinkel eines zweiten Antriebsmittels (140) bezogen auf einen ersten von der Brennkraftmaschine (100) angetriebenen Bereich der Zentralwelle (10) oder der Kurbelwelle verstellt, so dass ein zweiter Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle (220) bezogen auf die Kurbelwelle verstellbar ist.Control method according to claim 14, with the further step of: e) adjusting (E) a second phase angle of a second camshaft ( 220 ) relative to the crankshaft in dependence on the evaluation by the control unit by means of activating a second adjusting means, which at the central shaft ( 10 ) or on the crankshaft and a second phase angle of a second drive means ( 140 ) relative to a first one of the internal combustion engine ( 100 ) driven area of the central shaft ( 10 ) or the crankshaft, so that a second phase angle of the second camshaft ( 220 ) is adjustable relative to the crankshaft.
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