DE102015219414A1

DE102015219414A1 - Internal combustion engine with variable valve train and method for operating such an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102015219414A1
Application number: DE102015219414.0A
Authority: DE
Inventors: Rainer Friedfeldt; Thomas Lorenz; Ulrich Heiter; Peter Borkenhagen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, bei der – jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen aufweist, – je Einlassöffnung ein Ventiltrieb (1a, 1b) vorgesehen ist mit einer Betätigungseinrichtung (2a, 2b), die einen auf einer Nockenwelle (3) angeordneten Nocken (4a, 4b) umfasst, – der Ventiltrieb (1a, 1b) mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken (4a, 4b) relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist, – die Nocken (4a, 4b) der Betätigungseinrichtungen (2a, 2b) der mindestens zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders auf einer zumindest zweiteiligen Nockenwelle (3) angeordnet sind, – ein erster Nockenwellenversteller (5) vorgesehen ist, um die innere Nockenwelle (3b) gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle (3a) zu verdrehen, und – ein Positionsgeber (6) vorgesehen ist, um die Verdrehposition der inneren Nockenwelle (3b) gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle (3a) messtechnisch zu erfassen. Es soll eine Brennkraftmaschine bereitgestellt werden, die insbesondere hinsichtlich des Positionsgebers von gegeneinander verdrehbaren Einlassnockenwellen verbessert ist. Erreicht wird dies mit einer Brennkraftmaschine der genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Positionsgeber (6) in den ersten Nockenwellenversteller (5) integriert ist.The invention relates to an internal combustion engine in which - each cylinder has at least two inlet openings, - a valve drive (1a, 1b) is provided for each inlet opening with an actuating device (2a, 2b) which has a cam (4a, 4a) arranged on a camshaft (3). 4b), - the valvetrain (1a, 1b) of at least one inlet opening per cylinder is at least partially variable in such a way that the cam (4a, 4b) is rotatable relative to the crankshaft, - the cams (4a, 4b) of the actuators ( 2a, 2b) of the at least two inlet openings of each cylinder are arranged on an at least two-part camshaft (3), - a first camshaft adjuster (5) is provided to rotate the inner camshaft (3b) relative to the outer hollow camshaft (3a), and - A position sensor (6) is provided to detect the rotational position of the inner camshaft (3b) relative to the outer hollow camshaft (3a) by measurement. It is intended to provide an internal combustion engine which is improved in particular with regard to the position sensor of intake camshafts which can rotate relative to one another. This is achieved with an internal combustion engine of the type mentioned, which is characterized in that the position sensor (6) in the first camshaft adjuster (5) is integrated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem und mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, bei der

– eine Kurbelwelle vorgesehen ist, die mit mindestens einer Nockenwelle zumindest antriebsverbindbar ist,
– je Einlassöffnung ein Ventiltrieb vorgesehen ist mit einem Ventil, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um die Einlassöffnung freizugeben und zu versperren, mit einem Ventilfedermittel, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit einer Betätigungseinrichtung, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft des Ventilfedermittels zu öffnen, wobei die Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle angeordneten Nocken umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle mit einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das Ventil betätigbar ist,
– der Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist,
– die Nocken der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders auf einer zumindest zweiteiligen Nockenwelle angeordnet sind, die mindestens zwei gegeneinander verdrehbare Nockenwellenabschnitte umfasst, wobei mindestens ein Nocken auf einem ersten Nockenwellenabschnitt angeordnet ist und mindestens ein Nocken auf einem zweiten Nockenwellenabschnitt angeordnet ist und die zumindest zweiteilige Nockenwelle als ersten Nockenwellenabschnitt eine äußere hohle Nockenwelle und als zweiten Nockenwellenabschnitt eine in der hohlen Nockenwelle drehbar angeordnete innere Nockenwelle umfasst,
– ein erster Nockenwellenversteller vorgesehen ist, um die innere Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle zu verdrehen, und
– ein Positionsgeber vorgesehen ist, um die Verdrehposition der inneren Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle messtechnisch zu erfassen.

The invention relates to an internal combustion engine having at least one cylinder head with at least one cylinder, each cylinder having at least two inlet openings for supplying combustion air via the intake system and at least one outlet opening for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem, in the

A crankshaft is provided which is at least drive-connectable with at least one camshaft,
Each inlet opening is provided with a valve movable between a valve closing position and a valve open position to release and obstruct the inlet opening, with a valve spring means for biasing the valve towards the valve closing position, and with an actuator to counter the valve the biasing force of the valve spring means to open, wherein the actuating device comprises a camshaft arranged on a cam which is engageable with a cam follower with a cam follower element, whereby the valve is actuated,
The valve drive of at least one inlet opening per cylinder is at least partially variable in such a way that the cam is rotatable relative to the crankshaft,
- The cams of the actuators of the at least two inlet openings of each cylinder are arranged on an at least two-part camshaft comprising at least two mutually rotatable camshaft sections, wherein at least one cam is arranged on a first camshaft section and at least one cam on a second camshaft section is arranged and the at least two-part camshaft comprises, as a first camshaft section, an outer hollow camshaft and, as the second camshaft section, an inner camshaft rotatably disposed in the hollow camshaft,
A first camshaft adjuster is provided to rotate the inner camshaft with respect to the outer hollow camshaft, and
- A position sensor is provided to detect the rotational position of the inner camshaft relative to the outer hollow camshaft metrologically.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem aufweist.Furthermore, the invention relates to a method for operating such an internal combustion engine, wherein each cylinder has two inlet openings for supplying combustion air via the intake system.

Eine Brennkraftmaschine der genannten Art wird als Antrieb für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine insbesondere Ottomotoren, aber auch Dieselmotoren und Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.An internal combustion engine of the type mentioned is used as a drive for motor vehicles. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes in particular gasoline engines, but also diesel engines and hybrid internal combustion engines, which use a hybrid combustion process, as well as hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine comprise an electric motor which can be electrically connected to the internal combustion engine, which receives power from the internal combustion engine or as an additional auxiliary drive additionally delivers power.

Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung des mindestens einen Zylinders, d. h. Brennraums, miteinander verbunden werden. Der Zylinderblock weist zur Aufnahme der Kolben bzw. der Zylinderrohre eine entsprechende Anzahl an Zylinderbohrungen auf und dient regelmäßig der Aufnahme und Lagerung der Kurbelwelle. Der Zylinderkopf dient üblicherweise zur Aufnahme des Ventiltriebs. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Steuerorgane. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Abgase über die Auslassöffnungen und das Füllen des Brennraums mit Verbrennungsluft über die Einlassöffnungen. Zur Steuerung des Ladungswechsels werden bei Viertaktmotoren nahezu ausschließlich Hubventile als Steuerorgane verwendet, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen und auf diese Weise die Einlassöffnungen und Auslassöffnungen freigeben und verschließen. Die für die Bewegung eines Ventils erforderliche Betätigungseinrichtung einschließlich des Ventils selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet.Internal combustion engines have a cylinder block and at least one cylinder head, which is used to form the at least one cylinder, d. H. Combustor, to be interconnected. The cylinder block has a corresponding number of cylinder bores for receiving the pistons or the cylinder tubes and is used regularly for receiving and supporting the crankshaft. The cylinder head is usually used to hold the valve train. To control the charge cycle, an internal combustion engine requires controls and actuators to operate the controls. As part of the charge cycle, the exhaust gases are exhausted via the outlet openings and the combustion chamber is filled with combustion air via the inlet openings. To control the charge cycle, four-stroke engines use almost exclusively globe valves as control members, which perform an oscillating lifting movement during operation of the internal combustion engine and in this way release and close the inlet openings and outlet openings. The required for the movement of a valve actuator including the valve itself is referred to as a valve train.

Eine Betätigungseinrichtung umfasst eine Nockenwelle, auf der mindestens ein Nocken angeordnet ist. Grundsätzlich wird zwischen einer untenliegenden Nockenwelle und einer obenliegenden Nockenwelle unterschieden. Dabei wird Bezug genommen auf die Trennebene zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock. Liegt die Nockenwelle oberhalb dieser Trennebene handelt es sich um eine obenliegende Nockenwelle, andernfalls um eine untenliegende Nockenwelle.An actuating device comprises a camshaft on which at least one cam is arranged. Basically, a distinction is made between an underlying camshaft and an overhead camshaft. In this case, reference is made to the parting line between the cylinder head and cylinder block. If the camshaft is above this parting line, it is an overhead camshaft, otherwise a camshaft underneath.

Obenliegende Nockenwellen werden üblicherweise im Zylinderkopf gelagert, wobei ein Ventiltrieb mit obenliegender Nockenwelle als weiteres Ventiltriebsbauteil einen Schwinghebel, einen Schlepphebel, einen Kipphebel und/oder einen Stößel aufweisen kann.Overhead camshafts are usually mounted in the cylinder head, wherein a valve train with overhead camshaft as a further valve train component may have a rocker arm, a rocker arm, a rocker arm and / or a plunger.

Diese Nockenfolgeelemente liegen im Kraftfluss zwischen einem Nocken und dem zugehörigen Ventil, wobei der auf einer Nockenwelle angeordnete Nocken bei umlaufender Nockenwelle mit dem zugehörigen Nockenfolgeelement in Eingriff gebracht wird, um das Ventil zu betätigen und auszulenken.These cam followers are located in the flow of force between a cam and the associated valve, wherein the arranged on a camshaft cam is brought in circumferential camshaft with the associated cam follower element into engagement and to deflect the valve.

Es ist die Aufgabe des Ventiltriebs die Einlassöffnungen bzw. Auslassöffnungen eines Zylinders rechtzeitig freizugeben bzw. zu schließen, wobei eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung des Zylinders bzw. ein vollständiges Abführen der Abgase zu gewährleisten. Nach dem Stand der Technik wird ein Zylinder daher auch häufig und zunehmend mit zwei oder mehr Einlassöffnungen bzw. Auslassöffnungen ausgestattet. It is the task of the valve drive to open or close the inlet openings or outlet openings of a cylinder in good time, with a quick release of the largest possible flow cross sections is sought to keep the throttle losses in the incoming and outflowing gas flows low and the best possible filling of Cylinder or a complete discharge of the exhaust gases to ensure. Therefore, according to the prior art, a cylinder is often and increasingly equipped with two or more inlet openings or outlet openings.

Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist es ein grundsätzliches Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wobei ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad im Vordergrund der Bemühungen steht.In the development of internal combustion engines, it is a fundamental goal to minimize fuel consumption, with an improved overall efficiency in the foreground of the efforts.

Problematisch sind der Kraftstoffverbrauch und damit der Wirkungsgrad insbesondere bei Ottomotoren, d. h. bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des Ottomotors. Die Laststeuerung erfolgt in der Regel mittels einer im Ansaugsystem vorgesehenen Drosselklappe. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist, d. h. je mehr diese das Ansaugsystem versperrt, desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe und vor dem Einlass in den mindestens einen Zylinder, d. h. Brennraum. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität eingestellt werden. Dies erklärt auch, weshalb sich die Quantitätsregelung gerade im Teillastbetrieb als nachteilig erweist, denn geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung und Druckabsenkung im Ansaugsystem, wodurch die Ladungswechselverluste mit abnehmender Last und zunehmender Drosselung steigen.The fuel consumption and thus the efficiency, especially in gasoline engines, d. H. in spark-ignition internal combustion engines. The reason for this lies in the basic working method of the gasoline engine. The load control is usually carried out by means of a throttle valve provided in the intake system. By adjusting the throttle, the pressure of the intake air behind the throttle valve can be reduced more or less. The farther the throttle is closed, d. H. the more this obstructs the intake system, the higher the pressure loss of the intake air across the throttle and the lower the pressure of the intake air downstream of the throttle and before the intake into the at least one cylinder, d. H. Combustion chamber. With a constant combustion chamber volume, the air mass, d. H. the quantity will be set. This also explains why the quantity control proves to be disadvantageous especially in part-load operation, because low loads require high throttling and pressure reduction in the intake system, whereby the charge exchange losses increase with decreasing load and increasing throttling.

Um die beschriebenen Verluste zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Entdrosselung eines Ottomotors entwickelt.To reduce the losses described, various strategies for de-throttling a gasoline engine have been developed.

Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung eines Ottomotors ist beispielsweise ein ottomotorisches Arbeitsverfahren mit Direkteinspritzung. Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes ist ein geeignetes Mittel zur Realisierung einer geschichteten Brennraumladung. Die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum ermöglicht damit in gewissen Grenzen eine Qualitätsregelung beim Ottomotor. Die Gemischbildung erfolgt durch direkte Einspritzung des Kraftstoffes in den Zylinder bzw. in die in dem Zylinder befindliche Luft und nicht durch äußere Gemischbildung, bei der der Kraftstoff im Ansaugsystem in die angesaugte Luft eingebracht wird.An approach for the dethrottling of a gasoline engine is, for example, an Otto engine working method with direct injection. The direct injection of the fuel is a suitable means for realizing a stratified combustion chamber charge. The direct injection of the fuel into the combustion chamber thus allows within certain limits a quality control of the gasoline engine. The mixture formation takes place by direct injection of the fuel into the cylinder or into the air in the cylinder and not by external mixture formation, in which the fuel is introduced in the intake system in the intake air.

Ein weiterer Lösungsansatz zur Entdrosselung eines Ottomotors besteht in der Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs. Im Gegensatz zu konventionellen Ventiltrieben, bei denen sowohl der Hub der Ventile als auch die Steuerzeiten nicht veränderlich sind, können diese den Verbrennungsprozess und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert werden. Eine drosselfreie und damit verlustfreie Laststeuerung ist bereits möglich, wenn der Ventiltrieb teilweise variabel ist und beispielsweise die Schließzeit eines Einlassventils und/oder der Einlassventilhub variiert werden können. Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Gemischmasse bzw. Luftmasse wird dann nicht mittels Drosselklappe, sondern über den Einlassventilhub bzw. die Öffnungsdauer des Einlassventils gesteuert. Voll variable Ventiltriebe sind sehr kostenintensiv, weshalb häufig teilweise variable oder schaltbare Ventiltriebe zum Einsatz kommen.Another approach for de-throttling a gasoline engine is to use an at least partially variable valve train. In contrast to conventional valve trains, in which both the stroke of the valves and the control times are not variable, these parameters influencing the combustion process and thus the fuel consumption can be varied more or less by means of variable valve trains. Throttle-free and thus lossless load control is already possible if the valve train is partially variable and, for example, the closing time of an intake valve and / or the intake valve can be varied. The mixture mass or air mass flowing into the combustion chamber during the intake process is then not controlled by means of a throttle valve but via the intake valve stroke or the opening duration of the intake valve. Fully variable valve trains are very costly, which is why sometimes variable or switchable valve trains are often used.

Die Zylinder der Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügen über mindestens zwei Einlassöffnungen, wobei der Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist. Insofern verfügt jeder Zylinder über mindestens einen teilweise variablen Ventiltrieb, mit dem die Steuerzeiten eines Einlassventils verschoben werden können; insbesondere die Schließzeit dieses Einlassventils verändert werden kann.The cylinders of the internal combustion engine, the subject of the present invention, have at least two inlet openings, wherein the valve train at least one inlet port per cylinder is at least partially variable in the way that the cam is rotatable relative to the crankshaft. In this respect, each cylinder has at least one partially variable valve train, with which the timing of an intake valve can be moved; in particular, the closing time of this intake valve can be changed.

Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang auch, dass der Wirkungsgrad η des Ottomotors mit dem Kompressionsverhältnis ε zumindest näherungsweise korreliert. D. h. der Wirkungsgrad η steigt mit dem Kompressionsverhältnis ε, ist bei einem größeren Kompressionsverhältnis in der Regel höher und bei einem kleineren Kompressionsverhältnis in der Regel niedriger.It should also be considered in this context that the efficiency η of the gasoline engine correlates at least approximately with the compression ratio ε. Ie. the efficiency η increases with the compression ratio ε, is usually higher with a larger compression ratio and generally lower with a smaller compression ratio.

Folglich wären die Zylinder einer Brennkraftmaschine im Hinblick auf den Wirkungsgrad vorzugsweise mit einem möglichst großen Kompressionsverhältnis auszustatten. Das Kompressionsverhältnis kann aber nicht beliebig erhöht werden, da mit steigendem Kompressionsverhältnis auch die Klopfneigung, d. h. die Tendenz zur Selbstentzündung von Gemischteilen, zunimmt. Moderne Ottomotoren haben daher in der Regel ein Kompressionsverhältnis von höchstens 8 bis 10, wobei ein Kompressionsverhältnis von etwa 15 den besten Wirkungsgrad verspricht. Dadurch wird zwar der Wirkungsgrad begrenzt, aber auch die erforderliche Sicherheit gegen Klopfen, insbesondere bei hohen Lasten, gewährleistet.Consequently, the cylinders of an internal combustion engine would preferably be equipped with the largest possible compression ratio in terms of efficiency. However, the compression ratio can not be increased arbitrarily, since with increasing compression ratio and the tendency to knock, ie the tendency for spontaneous combustion of mixture parts, increases. Modern gasoline engines therefore usually have a compression ratio of at most 8 to 10, with a compression ratio of about 15 promises the best efficiency. As a result, although the efficiency is limited, but also the required security against Knocking, especially at high loads guaranteed.

Nach dem Stand der Technik wird der Klopfneigung auch dadurch entgegen gewirkt, dass die Zündung bei Bedarf nach spät verschoben wird, beispielsweise bei höheren Lasten, wodurch sich der Verbrennungsschwerpunkt nach spät verlagert und der Verbrennungsdruck sowie die Verbrennungstemperatur abnehmen. Dies wirkt sich aber nachteilig auf den Wirkungsgrad aus.According to the prior art, the tendency to knock is also counteracted by the fact that the ignition is delayed if necessary, for example, at higher loads, whereby the focus of combustion moves late and decrease the combustion pressure and the combustion temperature. However, this has a disadvantageous effect on the efficiency.

Zu höheren Lasten hin, bei denen der Betrieb der Brennkraftmaschine zunehmend dadurch limitiert wird, dass ein Klopfen unter allen Umständen sicher zu vermeiden ist, kann der Klopfneigung auch dadurch begegnet werden, dass der Einlass eines Zylinders später geschlossen wird. Durch eine Verlängerung der einlassseitigen Öffnungsdauer bzw. durch ein spätes Schließen mindestens eines Einlassventils kann das effektive Kompressionsverhältnis ε_eff abgesenkt werden, wobei ein Teil der Zylinderfrischladung bzw. der Verbrennungsluft bei noch geöffnetem Einlass im Rahmen des Kompressionstaktes wieder in das Ansaugsystem ausgeschoben wird. Ein hohes geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo, welches grundsätzlich als vorteilhaft anzusehen ist und bei niedrigeren Lasten maßgeblich zur Wirkungsgradverbesserung beiträgt, kann auf diese Weise bei höheren Lasten virtuell verkleinert bzw. durch ein niedrigeres effektives Kompressionsverhältnis ε_eff ersetzt und damit entschärft werden.For higher loads, in which the operation of the internal combustion engine is increasingly limited by the fact that knock under all circumstances is safely avoided, the tendency to knock can also be countered by the fact that the inlet of a cylinder is closed later. By extending the inlet-side opening period or by closing at least one inlet valve late, the effective compression ratio ε _{eff can be} lowered, with part of the cylinder fresh charge or combustion air being expelled back into the intake system while the inlet is still open during the compression cycle. A high geometric compression ratio ε _geo , which is basically considered to be advantageous and significantly contributes to improved efficiency at lower loads, can thus be virtually reduced at higher loads or replaced by a lower effective compression ratio ε _eff and thus defused.

Nach dem Stand der Technik kommen zu diesem Zweck unter anderem modular aufgebaute, insbesondere zweiteilige Einlassnockenwellen zum Einsatz, die eine erste äußere Einlassnockenwelle und eine zweite innere Einlassnockenwelle umfassen, wobei die innere Einlassnockenwelle in der hohl ausgeführten äußeren Einlassnockenwelle drehbar gelagert ist. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 008 958 A1 beschreibt eine solche Nockenwelle.According to the prior art, for this purpose, inter alia, modular, in particular two-part intake camshafts are used which comprise a first outer intake camshaft and a second inner intake camshaft, wherein the inner intake camshaft is rotatably mounted in the hollow outer intake camshaft. The German patent application DE 10 2010 008 958 A1 describes such a camshaft.

Auf der ersten Einlassnockenwelle ist zum Ansteuern des ersten Einlassventils ein erster Einlassnocken drehfest angebracht. Ein gegenüber der ersten Einlassnockenwelle verdrehbarer zweiter Einlassnocken ist mit der innenliegenden zweiten Einlassnockenwelle mittels Befestigungsstift drehfest verbunden, so dass durch Drehen der zweiten Einlassnockenwelle die Einlassnocken gegeneinander verdrehbar sind, d. h. der zweite Einlassnocken gegenüber dem ersten Einlassnocken verdreht werden kann bzw. umgekehrt.On the first intake camshaft, a first intake cam is rotatably mounted for driving the first intake valve. A relative to the first intake camshaft rotatable second intake cam is rotatably connected to the inner second intake camshaft by means of fastening pin, so that by turning the second intake camshaft, the intake cam against each other are rotatable, d. H. the second intake cam can be rotated relative to the first intake cam and vice versa.

Durch Verdrehen der zweiten Einlassnockenwelle gegenüber der ersten Einlassnockenwelle und damit gegenüber der Kurbelwelle, werden die Steuerzeiten des zweiten Einlassventils verschoben; beispielsweise nach spät. Dadurch wird zum einen die einlassseitige Öffnungsdauer des Zylinders verlängert. Zum anderen kann durch ein späteres Schließen des zweiten Einlassventils ein Teil der Zylinderfrischladung bei noch geöffnetem Einlass im Rahmen des Kompressionstaktes wieder in das Ansaugsystem ausgeschoben werden, wodurch das effektive Kompressionsverhältnis ε_eff abgesenkt wird. Je größer der Verdrehwinkel der beiden Einlassnocken zueinander ist, desto später kann das zweite Einlassventil geschlossen und desto stärker das effektive Kompressionsverhältnis verringert werden.By rotating the second intake camshaft with respect to the first intake camshaft and thus with respect to the crankshaft, the timing of the second intake valve is shifted; for example, late. As a result, on the one hand, the inlet-side opening duration of the cylinder is extended. On the other hand, by closing the second inlet valve later, part of the fresh cylinder charge can be pushed back into the intake system while the inlet is still open as part of the compression cycle, thereby lowering the effective compression ratio ε _eff . The greater the angle of rotation of the two intake cams to each other, the later the second intake valve can be closed and the more the effective compression ratio can be reduced.

Um bei einer zweiteiligen Nockenwelle die innere Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle verdrehen zu können, ist ein Nockenwellenversteller vorzusehen, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als erster Nockenwellenversteller bezeichnet wird. Gemäß dem Stand der Technik wird regelmäßig ein hydraulischer Nockenwellenversteller eingesetzt.In order to be able to rotate the inner camshaft with respect to the outer hollow camshaft in a two-part camshaft, it is necessary to provide a camshaft adjuster, which is also referred to as the first camshaft adjuster in the context of the present invention. According to the prior art, a hydraulic camshaft adjuster is used regularly.

Des Weiteren ist ein Positionsgeber vorzusehen, um die momentane Verdrehposition der inneren Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle detektieren zu können. Nach dem Stand der Technik wird hierfür regelmäßig eine radförmige Scheibe verwendet, die zwischen den Enden der Nockenwelle im Bereich eines Nockens mit der inneren Nockenwelle drehfest verbunden ist und umfänglich mehrere nach außen hin offene Ausnehmungen aufweist. Ein derartiger Positionsgeber dient im Zusammenwirken mit einem Sensor der berührungslosen messtechnischen Erfassung der Verdrehposition der inneren Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle.Furthermore, a position sensor is provided in order to be able to detect the instantaneous rotational position of the inner camshaft with respect to the outer hollow camshaft. According to the prior art, a wheel-shaped disc is regularly used for this purpose, which is rotatably connected between the ends of the camshaft in the region of a cam with the inner camshaft and circumferentially has a plurality of recesses open to the outside. Such a position sensor is used in cooperation with a sensor of non-contact metrological detection of the rotational position of the inner camshaft relative to the outer hollow camshaft.

Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen Konzept zur Erfassung der Verdrehposition ist insbesondere die Anordnung der als Positionsgeber dienenden Scheibe zwischen den Enden der Nockenwelle, da der zur Verfügung stehende Raum im bzw. am Zylinderkopf ohnehin sehr begrenzt ist, insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen einlassseitig je Zylinder zwei oder mehr Einlassventile mitsamt den zugehörigen Ventiltrieben unterzubringen sind.A disadvantage of the above-described concept for detecting the rotational position is in particular the arrangement of serving as a position sensor disc between the ends of the camshaft, since the available space in or on the cylinder head is already very limited, especially in embodiments in which the inlet side per cylinder Two or more intake valves are to be accommodated together with the associated valve trains.

Darüber hinaus wird die Scheibe regelmäßig seitlich benachbart zum Nocken bzw. am Rande des Nockens auf seiner Mantelfläche angeordnet, so dass dieser Nocken in besonderer Weise auszubilden ist und sich von den übrigen Nocken unterscheidet. Dies erschwert die Fertigung und die Montage und erhöht die Kosten.In addition, the disc is regularly arranged laterally adjacent to the cam or on the edge of the cam on its lateral surface, so that this cam is to be formed in a special way and is different from the other cams. This complicates the production and assembly and increases the cost.

Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die insbesondere hinsichtlich des Positionsgebers von gegeneinander verdrehbaren Einlassnockenwellen verbessert ist.In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, in particular is improved with respect to the position sensor of mutually rotatable intake camshafts.

Eine weitere Teilaufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen, wobei jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem aufweist.A further sub-task is to show a method for operating such an internal combustion engine, wherein each cylinder has two inlet openings for supplying combustion air via the intake system.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem und mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, bei der

– eine Kurbelwelle vorgesehen ist, die mit mindestens einer Nockenwelle zumindest antriebsverbindbar ist,
– je Einlassöffnung ein Ventiltrieb vorgesehen ist mit einem Ventil, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um die Einlassöffnung freizugeben und zu versperren, mit einem Ventilfedermittel, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit einer Betätigungseinrichtung, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft des Ventilfedermittels zu öffnen, wobei die Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle angeordneten Nocken umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle mit einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das Ventil betätigbar ist,
– der Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist,
– die Nocken der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders auf einer zumindest zweiteiligen Nockenwelle angeordnet sind, die mindestens zwei gegeneinander verdrehbare Nockenwellenabschnitte umfasst, wobei mindestens ein Nocken auf einem ersten Nockenwellenabschnitt angeordnet ist und mindestens ein Nocken auf einem zweiten Nockenwellenabschnitt angeordnet ist und die zumindest zweiteilige Nockenwelle als ersten Nockenwellenabschnitt eine äußere hohle Nockenwelle und als zweiten Nockenwellenabschnitt eine in der hohlen Nockenwelle drehbar angeordnete innere Nockenwelle umfasst,
– ein erster Nockenwellenversteller vorgesehen ist, um die innere Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle zu verdrehen, und
– ein Positionsgeber vorgesehen ist, um die Verdrehposition der inneren Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle messtechnisch zu erfassen

und die dadurch gekennzeichnet ist, dass

– der Positionsgeber in den ersten Nockenwellenversteller integriert ist.

The first sub-task is solved by an internal combustion engine having at least one cylinder head with at least one cylinder, each cylinder having at least two inlet openings for supplying combustion air via the intake system and at least one outlet opening for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem, in the

A crankshaft is provided which is at least drive-connectable with at least one camshaft,
Each inlet opening is provided with a valve movable between a valve closing position and a valve open position to release and obstruct the inlet opening, with a valve spring means for biasing the valve towards the valve closing position and with an actuator to counter the valve the biasing force of the valve spring means to open, wherein the actuating device comprises a camshaft arranged on a cam which is engageable with a cam follower with a cam follower element, whereby the valve is actuated,
The valve drive of at least one inlet opening per cylinder is at least partially variable in such a way that the cam is rotatable relative to the crankshaft,
- The cams of the actuators of the at least two inlet openings of each cylinder are arranged on an at least two-part camshaft comprising at least two mutually rotatable camshaft sections, wherein at least one cam is arranged on a first camshaft section and at least one cam on a second camshaft section is arranged and the at least two-part camshaft comprises, as a first camshaft section, an outer hollow camshaft and, as the second camshaft section, an inner camshaft rotatably disposed in the hollow camshaft,
A first camshaft adjuster is provided to rotate the inner camshaft with respect to the outer hollow camshaft, and
- A position sensor is provided to detect the rotational position of the inner camshaft relative to the outer hollow camshaft metrologically

and which is characterized in that

- The position sensor is integrated in the first camshaft adjuster.

Erfindungsgemäß und im Gegensatz zum Stand der Technik wird der Positionsgeber nicht zwischen den Enden der mindestens zweiteiligen Nockenwelle platziert, sondern vielmehr in den ersten Nockenwellenversteller, der regelmäßig an einem der beiden Enden der Nockenwelle angeordnet ist, integriert.According to the invention and in contrast to the prior art, the position sensor is not placed between the ends of the at least two-part camshaft, but rather integrated into the first camshaft adjuster, which is regularly arranged at one of the two ends of the camshaft.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept zur Erfassung der Verdrehposition wird zwischen den beiden Enden der Nockenwelle kein Raum für den Positionsgeber beansprucht, wodurch die einlassseitige Anordnung von zwei oder mehr Einlassventilen je Zylinder mitsamt den zugehörigen Ventiltrieben erleichtert bzw. nicht zusätzlich erschwert wird. Ein erfindungsgemäß an einem Ende der Nockenwelle angeordneter Positionsgeber ermöglicht zudem in einfacher Weise die ungehinderte messtechnische Erfassung der Verdrehposition mittels Sensor, da der Positionsgeber problemlos zugänglich ist.According to the inventive concept for detecting the rotational position no space for the position sensor is claimed between the two ends of the camshaft, whereby the inlet-side arrangement of two or more intake valves per cylinder together with the associated valve trains is facilitated or not further complicated. An inventively arranged at one end of the camshaft position sensor also allows easy unimpeded metrological detection of the rotational position by means of a sensor, since the position sensor is easily accessible.

Das Erfordernis, einen Nocken aufgrund der Anordnung des Positionsgebers zwischen den Enden der Nockenwelle in besonderer Weise ausbilden zu müssen, entfällt mit dieser aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung und infolgedessen auch die damit verbundene aufwendigere Fertigung bzw. Montage sowie die höheren Kosten.The need to form a cam due to the arrangement of the position sensor between the ends of the camshaft in a special way, omitted with this known from the prior art arrangement and consequently the associated more complex production or assembly and higher costs.

Die Integration des Positionsgebers in den ersten Nockenwellenversteller bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Positionsgeber und der Nockenwellenversteller ein modular aus Einzelteilen aufgebautes integrales Bauteil ausbilden oder ein monolithisches, d. h. einteiliges Bauteil bilden.The integration of the position sensor in the first camshaft adjuster means in the context of the present invention that the position sensor and the camshaft adjuster form a modular built-up of parts integral component or a monolithic, d. H. form a one-piece component.

Die Ausbildung eines monolithischen Bauteils ist ein Grenzfall, bei dem der Positionsgeber und der Nockenwellenversteller einteilig ausgebildet sind, d. h. aus einem Stück gefertigt sind, oder unlösbar miteinander verbunden sind. Zur Ausbildung des Positionsgebers kann der Nockenwellenversteller, beispielsweise das Gehäuse des Nockenwellenverstellers, Ausnehmungen aufweisen.The formation of a monolithic component is a limiting case in which the position sensor and the camshaft adjuster are integrally formed, d. H. are made of one piece, or are permanently connected to each other. To form the position sensor of the camshaft adjuster, for example, the housing of the camshaft adjuster, have recesses.

Bilden der Positionsgeber und der Nockenwellenversteller ein modular aufgebautes integrales Bauteil aus, kann grundsätzlich eine radförmige Scheibe als Positionsgeber dienen, wobei die radförmige Scheibe benachbart zum Nockenwellenversteller angeordnet ist. Der Positionsgeber und der Nockenwellenversteller können lösbar miteinander verbunden sein, beispielsweise formschlüssig oder kraftschlüssig. Eine kraftschlüssige Verbindung kann eine Schrumpf-Pressverbindung sein. Diese Verbindung zeichnet sich dadurch aus, dass keine zusätzlichen Elemente erforderlich sind. Nichtsdestotrotz kann grundsätzlich auch eine Verbindung unter Verwendung von weiteren Komponenten bzw. Elementen ausgebildet werden.Forming the position sensor and the camshaft adjuster a modular integral part, can basically serve a wheel-shaped disc as a position sensor, wherein the wheel-shaped disc is arranged adjacent to the camshaft adjuster. The position sensor and the camshaft adjuster can be releasably connected to each other, for example, positive or non-positive. A frictional connection may be a shrink-press connection. This connection is characterized by the fact that no additional elements are required. Nonetheless, in principle, a connection can also be formed using further components or elements.

Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die insbesondere hinsichtlich des Positionsgebers von gegeneinander verdrehbaren Einlassnockenwellen verbessert ist.With the internal combustion engine according to the invention, the first object underlying the invention is achieved, namely an internal combustion engine provided, which is improved in particular with respect to the position sensor of mutually rotatable intake camshafts.

Erfindungsgemäß ist der Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel in der Art, dass der Nocken relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist, wodurch die Nocken der Einlassventile eines Zylinders gegeneinander verdrehbar sind, so dass sich die Öffnungsdauer des zugehörigen Zylinders einlassseitig verlängern bzw. verkürzen lässt.According to the invention, the valve drive of at least one inlet opening per cylinder is at least partially variable in such a way that the cam is rotatable relative to the crankshaft, whereby the cams of the inlet valves of a cylinder are rotated against each other, so that the opening duration of the associated cylinder on the inlet side can extend or shorten ,

Diese Verstellmöglichkeit erfordert mindestens einen verdrehbaren Nocken. Gemäß einer ersten Alternative wird ein verstellbar ausgebildeter Nocken gegenüber der Kurbelwelle verdreht, wohingegen der mindestens eine andere Nocken als feststehender, statischer Nocken ausgeführt ist. Gemäß einer zweiten Alternative werden die mindestens zwei Nocken als verstellbare Nocken ausgebildet, die gegeneinander und gegenüber der Kurbelwelle verdrehbar sind.This adjustment requires at least one rotatable cam. According to a first alternative, an adjustable trained cam is rotated relative to the crankshaft, whereas the at least one other cam is designed as a fixed, static cam. According to a second alternative, the at least two cams are designed as adjustable cams which are rotatable relative to one another and relative to the crankshaft.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the internal combustion engine according to the invention are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der erste Nockenwellenversteller an einem Ende der Nockenwelle angeordnet ist. An einem der beiden Enden der Nockenwelle ist regelmäßig ein Antrieb vorgesehen, wobei häufig ein Zugmitteltrieb dazu dient, die mindestens eine Nockenwelle mittels Kurbelwelle in Drehung zu versetzen. Folglich bietet sich das andere freie Ende für den ersten Nockenwellenversteller an.Embodiments of the internal combustion engine in which the first camshaft adjuster is arranged at one end of the camshaft are advantageous. At one of the two ends of the camshaft, a drive is provided regularly, often a traction mechanism is used to enable the at least one camshaft by means of crankshaft in rotation. Consequently, the other free end for the first camshaft adjuster offers.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der erste Nockenwellenversteller ein hydraulischer Nockenwellenversteller ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the first camshaft adjuster is a hydraulic camshaft adjuster are advantageous.

Ein hydraulischer Nockenwellenversteller ist besonders geeignet, da eine Druckölquelle in diesem Bereich der Brennkraftmaschine, d. h. nahe der Nockenwelle bzw. nahe des Zylinderkopfes bereits zur Verfügung steht, beispielsweise um die Lagerung der Nockenwelle oder dergleichen zu schmieren. Das Öl für den Nockenwellenversteller kann einem bereits existierenden Ölkreislauf entnommen werden, der zur Ölförderung und Druckerzeugung eine Ölpumpe umfasst.A hydraulic phaser is particularly suitable because a source of pressurized oil in this area of the engine, i. H. near the camshaft or near the cylinder head is already available, for example, to lubricate the bearing of the camshaft or the like. The oil for the phaser can be taken from an already existing oil circuit, which includes an oil pump for oil production and pressure generation.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der erste Nockenwellenversteller einen mit der äußeren hohlen Nockenwelle drehfest verbundenen Stator und einen mit der inneren Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor umfasst, wobei der innenliegende Stator im außenliegenden Rotor angeordnet ist.Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the first camshaft adjuster comprises a rotatably connected to the outer hollow camshaft stator and a rotatably connected to the inner camshaft rotor, wherein the inner stator is disposed in the outer rotor.

Handelt es sich um einen hydraulischen Nockenwellenversteller, ist der Stator bzw. der Rotor mit Flügeln ausgestattet. Um die innere Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle zu verdrehen, wird der Nockenwellenversteller mit Drucköl beaufschlagt, d. h. aktiviert, so dass der außenliegende Rotor gegenüber dem innenliegenden Stator verdreht wird und mit dem Rotor die innere Nockenwelle.If it is a hydraulic camshaft adjuster, the stator or the rotor is equipped with blades. In order to rotate the inner camshaft relative to the outer hollow camshaft, the camshaft adjuster is pressurized with pressurized oil, i. H. activated, so that the outer rotor is rotated relative to the inner stator and with the rotor, the inner camshaft.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der außenliegende Rotor gehäuseartig ausgebildet ist. Dies erleichtert bei einer Vielzahl von Ausführungsformen die erfindungsgemäße Integration des Positionsgebers in den ersten Nockenwellenversteller.In this context, embodiments of the internal combustion engine in which the outer rotor is formed like a housing are advantageous. This facilitates in a variety of embodiments, the integration of the position sensor according to the invention in the first camshaft adjuster.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Positionsgeber in den außenliegenden Rotor integriert ist.Also advantageous in this context are embodiments of the internal combustion engine, in which the position sensor is integrated in the outer rotor.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Positionsgeber einteilig mit dem außenliegenden Rotor ausgebildet ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the position sensor is integrally formed with the outer rotor are advantageous.

Vorteilhaft sind dabei wiederum Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der außenliegende Rotor zur Ausbildung des Positionsgebers Ausnehmungen aufweist.In turn, embodiments of the internal combustion engine in which the outer rotor has recesses for the formation of the position sensor are advantageous.

Ein Sensor kann im Zusammenwirken mit den Ausnehmungen im bzw. am Rotor die Verdrehposition der inneren Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle messtechnisch erfassen. Die Anordnung des Sensors zur Ermittlung der Verdrehposition hängt maßgeblich von der Ausbildung der Ausnehmungen am Rotor ab. Die Verbindungslinie bzw. Wirklinie zwischen dem Sensor und den Ausnehmungen kann insbesondere parallel oder radial zur Längsachse der Nockenwelle verlaufen.In cooperation with the recesses in or on the rotor, a sensor can metrologically detect the rotational position of the inner camshaft with respect to the outer hollow camshaft. The arrangement of the sensor for determining the rotational position depends largely on the formation of the recesses on the rotor. The connecting line or Line of action between the sensor and the recesses may in particular be parallel or radial to the longitudinal axis of the camshaft.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang daher Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Ausnehmungen umfänglich nach außen offen ausgebildet sind. Vorliegend ist der Sensor vorzugsweise auf einem größeren Umfang um den Rotor angeordnet. Die Verbindungslinie bzw. Wirklinie zwischen dem Sensor und den Ausnehmungen verläuft dabei radial zur Längsachse der Nockenwelle.Advantageous in this context, therefore, embodiments of the internal combustion engine, in which the recesses are formed circumferentially open to the outside. In the present case, the sensor is preferably arranged on a larger circumference around the rotor. The connecting line or line of action between the sensor and the recesses extends radially to the longitudinal axis of the camshaft.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Ausnehmungen einseitig offen ausgebildet sind. Vorliegend ist der Sensor vorzugsweise seitlich vom Rotor angeordnet. Die Verbindungslinie bzw. Wirklinie zwischen dem Sensor und den Ausnehmungen verläuft dann parallel zur Längsachse der Nockenwelle.Embodiments of the internal combustion engine in which the recesses are open on one side are also advantageous in this connection. In the present case, the sensor is preferably arranged laterally from the rotor. The connecting line or line of action between the sensor and the recesses then runs parallel to the longitudinal axis of the camshaft.

Auch aus dem Vorstehenden folgt, dass grundsätzlich Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft sind, bei denen ein Sensor vorgesehen ist, der im Zusammenwirken mit dem Positionsgeber die Verdrehposition der inneren Nockenwelle gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle berührungslos messtechnisch erfasst.It also follows from the above that in principle embodiments of the internal combustion engine are advantageous, in which a sensor is provided, which detects the rotational position of the inner camshaft with respect to the outer hollow camshaft contactless metrologically in cooperation with the position sensor.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Nockenwelle via Zugmitteltrieb mit der Kurbelwelle antriebsverbindbar ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the camshaft can be drive-connected to the crankshaft via a traction mechanism drive are advantageous.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Zugmitteltrieb nockenwellenseitig ein mit der Nockenwelle kinematisch gekoppeltes Antriebsrad umfasst. Bei Verwendung eines Riementriebs dient ein Riemenrad als Antriebsrad. Vorzugsweise ist der Zugmitteltrieb mit der Nockenwelle via äußere Nockenwelle kinematisch gekoppelt.In this case, embodiments of the internal combustion engine in which the traction mechanism drive camshaft side comprises a drive wheel kinematically coupled to the camshaft are advantageous. When using a belt drive, a pulley serves as a drive wheel. The traction mechanism drive is preferably kinematically coupled to the camshaft via the outer camshaft.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen ein zweiter Nockenwellenversteller vorgesehen ist, um die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle zu verdrehen.Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which a second camshaft adjuster is provided to rotate the camshaft relative to the crankshaft.

Gemäß dieser Ausführungsform ist nicht nur der Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder in der Art variabel, dass der Nocken relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist. Vielmehr lässt sich die gesamte Nockenwelle als solche gegenüber der Kurbelwelle verdrehen, d. h. die Kombination aus innerer und äußerer Nockenwelle gemeinsam als Einheit, ohne dass die mindestens eine Nocke der inneren Nockenwelle gegenüber der mindestens einen Nocke der äußeren Nockenwelle verdreht wird bzw. verdreht werden müsste.According to this embodiment, not only is the valvetrain of at least one intake port per cylinder variable in the manner that the cam is rotatable relative to the crankshaft. Rather, the entire camshaft can be rotated as such relative to the crankshaft, d. H. the combination of inner and outer camshaft together as a unit, without the at least one cam of the inner camshaft with respect to the at least one cam of the outer camshaft should be rotated or twisted.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der zweite Nockenwellenversteller ein hydraulischer Nockenwellenversteller ist. Die Vorteile, die aus der Verwendung eines hydraulischen Nockenwellenverstellers resultieren, wurden bereits erörtert, weshalb darauf Bezug genommen wird.In this context, embodiments of the internal combustion engine in which the second camshaft adjuster is a hydraulic camshaft adjuster are advantageous. The advantages resulting from the use of a hydraulic camshaft adjuster have already been discussed, and therefore reference is made to this.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der zweite Nockenwellenversteller einen mit der äußeren hohlen Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor und einen mit der Kurbelwelle kinematisch gekoppelten Stator umfasst. Der Stator kann beispielsweise im Antriebsrad eines Zugmitteltriebs angeordnet und mit diesem Antriebsrad drehfest verbunden sein.Embodiments of the internal combustion engine in which the second camshaft adjuster comprises a rotor rotatably connected to the outer hollow camshaft and a stator kinematically coupled to the crankshaft are advantageous. The stator can be arranged, for example, in the drive wheel of a traction drive and rotatably connected to this drive.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen aufweist und drei Zylinder vorgesehen sind, die entlang einer Längsachse eines Zylinderkopfes angeordnet sind. Diese Ausführungsform bezieht sich auf Drei-Zylinder-Reihenmotoren.Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which each cylinder has two inlet openings and three cylinders are provided, which are arranged along a longitudinal axis of a cylinder head. This embodiment relates to three-cylinder in-line engines.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen Nockenfolgeelemente umfassen, wobei als Nockenfolgeelement ein Schwinghebel, ein Kipphebel, ein Schlepphebel und/oder ein Stößel verwendet wird.Embodiments of the internal combustion engine in which the actuators of the at least two inlet openings comprise cam follower elements are advantageous, with a rocker arm, a rocker arm, a follower lever and / or a ram being used as the cam follower element.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Nocken der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen die gleiche Kontur aufweisen.Embodiments of the internal combustion engine in which the cams of the actuators of the at least two inlet openings have the same contour are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Brennkraftmaschine fremdgezündet ist und jeder Zylinder ein geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo ≥ 11, ε_geo ≥ 11.5 bzw. ε_geo ≥ 12 aufweist.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the internal combustion engine is spark-ignited and each cylinder has a geometric compression ratio ε _geo ≥ 11, ε _geo ≥ 11.5 or ε _geo ≥ 12.

Je höher das Kompressionsverhältnis ist desto höher ist der Wirkungsrad und desto niedriger ist der Kraftstoffverbrauch. Höhere geometrische Kompressionsverhältnisse erfordern aber unter Umständen eine größere Variabilität des Ventiltriebs, um das effektive Kompressionsverhältnis deutlicher bzw. ausreichend absenken zu können.The higher the compression ratio, the higher the efficiency and the lower the fuel consumption. However, higher geometric compression ratios may require greater variability of the valvetrain in order to more significantly and effectively lower the effective compression ratio.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder zwecks Kraftstoffversorgung mit einer Direkteinspritzung ausgestattet ist. Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes in den Zylinder ist ein geeignetes Mittel zur Verringerung der Klopfneigung des Ottomotors und damit eine Maßnahme zur Verbesserung des Wirkungsgrades.Embodiments of the internal combustion engine in which each cylinder is equipped with a direct injection for the purpose of supplying fuel are advantageous. The direct injection of the fuel into the cylinder is a suitable means for reducing the tendency to knock of the gasoline engine and thus a measure to improve the efficiency.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine Aufladung vorgesehen ist.Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which a charge is provided.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, wobei jeder Abgasturbolader eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst.Embodiments of the internal combustion engine in which at least one exhaust-gas turbocharger is provided are advantageous, with each exhaust-gas turbocharger having one arranged in the exhaust-gas removal system Turbine and arranged in the intake compressor.

Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.The advantage of an exhaust gas turbocharger compared to a mechanical supercharger is that there is no mechanical connection to the power transmission between the supercharger and the internal combustion engine or is required. While a mechanical supercharger obtains the energy required for its drive completely from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and thus adversely affects the efficiency, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

Ein Abgasturbolader umfasst einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter und eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine, die auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in dieser Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung des mindestens einen Zylinders erreicht wird. Regelmäßig ist eine Ladeluftkühlung vorgesehen, mit der die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den Zylinder gekühlt wird.An exhaust gas turbocharger comprises a compressor arranged in the intake system and a turbine arranged in the exhaust gas discharge system, which are arranged on the same shaft. The hot exhaust stream is supplied to the turbine and relaxes with energy release in this turbine, causing the shaft to rotate. The energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is used to drive the compressor, which is also arranged on the shaft. The compressor conveys and compresses the charge air supplied to it, as a result of which charging of the at least one cylinder is achieved. Regular intercooling is provided, with which the compressed charge air is cooled before entering the cylinder.

Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird dabei verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden. Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. Wird der Hubraum verringert, lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Durch Aufladung in Kombination mit geeigneten Getriebeauslegungen kann auch ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, bei dem ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann. Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Verbrennungsmotoren, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.The charge is used primarily to increase the performance of the internal combustion engine. The air required for the combustion process is compressed, which allows each cylinder per working cycle, a larger air mass can be supplied. As a result, the fuel mass and thus the medium pressure can be increased. The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement or to reduce the displacement at the same power. If the displacement is reduced, then the load spectrum can be shifted to higher loads, where the specific fuel consumption is lower. By charging in combination with suitable transmission designs and a so-called downspeeding can be realized, in which also a lower specific fuel consumption can be achieved. Charging therefore supports the constant effort in the development of internal combustion engines to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine einer zuvor genannten Art aufzuzeigen, bei der jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem aufweist, wird gelöst durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ausgehend von einer niedrigeren Last, bei der die zu den zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders gehörenden Nocken synchron umlaufen, mit zunehmender Last die zu den zwei Einlassöffnungen eines Zylinders gehörenden Nocken zunehmend gegeneinander in der Art verdreht werden, dass der zugehörige Zylinder einlassseitig später geschlossen wird.The second sub-task on which the invention is based, namely to disclose a method for operating an internal combustion engine of the aforementioned type, in which each cylinder has two inlet openings for supplying combustion air via the intake system, is achieved by a method which is characterized in that starting from a lower load, in which the belonging to the two inlet openings of each cylinder cams synchronously, with increasing load, the cams belonging to the two inlet openings of a cylinder are increasingly rotated against each other in such a way that the associated cylinder inlet later closed.

Das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine Gesagte gilt ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren.The comments made in connection with the internal combustion engine according to the invention also apply to the inventive method.

Die zu den zwei Einlassventilen eines Zylinders gehörenden Nocken der Betätigungseinrichtungen können relativ zueinander verdreht werden, so dass die zu einem Zylinder gehörenden Einlassventile nicht mehr synchron betätigt werden, d. h. nicht mehr gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden. Werden die zu den Einlassventilen bzw. Einlassöffnungen eines Zylinders gehörenden Nocken gegeneinander in der Art verdreht, dass ein zweites Einlassventil später betätigt wird als ein erstes Einlassventil, weisen die Steuerzeiten der Einlassventile einen Versatz auf, der auch als Steuerversatz bezeichnet werden kann. Dieser Steuerversatz ermöglicht es, die einlassseitige Öffnungsdauer zu variieren, wobei die Öffnungsdauer sich vom Öffnen des ersten Einlassventils bis hin zum Schließen des zweiten Einlassventils erstreckt.The cams of the actuators associated with the two intake valves of a cylinder may be rotated relative to each other such that the intake valves associated with a cylinder are no longer synchronously actuated, i. H. no longer be opened and closed at the same time. When the cams associated with the intake valves and intake ports of a cylinder are rotated relative to each other such that a second intake valve is actuated later than a first intake valve, intake valve timing has an offset, which may also be referred to as a control offset. This control offset makes it possible to vary the intake-side opening duration, the opening duration extending from the opening of the first intake valve to the closing of the second intake valve.

Wird die Brennkraftmaschine beispielsweise als Antrieb für ein Kraftfahrzeug verwendet, kann durch Betätigung des Gaspedals eine erhöhte Last angefordert werden. Dabei kann beispielsweise im Rahmen einer Beschleunigung die Last auch sprunghaft ansteigen, d. h. ein Lastsprung realisiert werden.If the internal combustion engine is used, for example, as a drive for a motor vehicle, an increased load can be requested by actuating the accelerator pedal. In this case, for example, in the context of an acceleration, the load can also rise sharply, d. H. a load jump can be realized.

Erfindungsgemäß werden die zu den zwei Einlassöffnungen eines Zylinders gehörenden Nocken bei einer erhöhten Lastanforderung gegeneinander verdreht und zwar in der Art, dass der zugehörige Zylinder einlassseitig später geschlossen wird. Dies soll der Klopfneigung der Brennkraftmaschine bei höheren Lasten entgegen wirken.According to the invention, the cams associated with the two intake ports of a cylinder are rotated against each other at an increased load demand, such that the associated cylinder is closed later on the intake side. This should counteract the tendency of the internal combustion engine to knock at higher loads.

Zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder eine zweite Einlassöffnung aufweist, deren Ventiltrieb zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken der zugehörigen Betätigungseinrichtung gegenüber dem Nocken der Betätigungseinrichtung der anderen ersten Einlassöffnung und damit relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist, sind Verfahrensvarianten vorteilhaft, bei denen ausgehend von einer niedrigeren Last, bei der die zu den zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders gehörenden Nocken synchron umlaufen, mit zunehmender Last der zu der zweiten Einlassöffnung jedes Zylinders gehörende Nocken relativ zur Kurbelwelle nach spät verdreht wird, um den zugehörigen Zylinder einlassseitig später zu schließen.For operating an internal combustion engine in which each cylinder has a second inlet opening whose valve drive is at least partially variable in such a way that the cam of the associated actuator with respect to the cam of the actuator of the other first inlet port and thus rotatable relative to the crankshaft, variants of the method are advantageous in which, starting from a lower load, in which the cams belonging to the two intake ports of each cylinder synchronously revolve, with increasing load, the cam associated with the second intake port of each cylinder moves relative to the crankshaft is rotated late to close the associated cylinder inlet side later.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Verfahrensvarianten, bei denen der zu der zweiten Einlassöffnung jedes Zylinders gehörende Nocken mit zunehmender Last relativ zur Kurbelwelle derart nach spät verdreht wird, dass das zugehörige Ventil im Kompressionstakt geschlossen wird.Advantageous in this context are process variants in which the cam belonging to the second inlet opening of each cylinder is rotated late with increasing load relative to the crankshaft in such a way that the associated valve is closed in the compression stroke.

Ein Schließen des Einlassventils im Rahmen des Kompressionstaktes senkt das effektive Kompressionsverhältnis ε_eff. Ein Teil der Zylinderfrischladung bzw. der Verbrennungsluft wird dann bei noch geöffnetem Einlass wieder in das Ansaugsystem ausgeschoben. Ein hohes geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo, das bei niedrigeren Lasten zur Wirkungsgradverbesserung beiträgt, kann auf diese Weise bei höheren Lasten entschärft werden.Closing the inlet valve as part of the compression stroke lowers the effective compression ratio ε _eff . A part of the fresh cylinder charge or the combustion air is then pushed back into the intake system with the inlet still open. A high geometric compression ratio ε _geo , which contributes to the efficiency improvement at lower loads, can be defused in this way at higher loads.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 näher beschrieben. Hierbei zeigt:In the following the invention is based on two embodiments according to the 1 and 2 described in more detail. Hereby shows:

1 schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein Fragment der zweiteiligen Einlassnockenwelle eines Zylinders mitsamt Nockenwellenversteller und Positionsgeber gemäß einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine, und 1 schematically a perspective view of a fragment of the two-piece intake camshaft of a cylinder together with camshaft adjuster and position sensor according to a first embodiment of the internal combustion engine, and

2 schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein Fragment der zweiteiligen Einlassnockenwelle eines Zylinders mitsamt Nockenwellenversteller und Positionsgeber gemäß einer zweiten Ausführungsform der Brennkraftmaschine. 2 schematically a perspective view of a fragment of the two-part intake camshaft of a cylinder together with camshaft adjuster and position sensor according to a second embodiment of the internal combustion engine.

1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein Fragment der zweiteiligen Einlassnockenwelle 3 eines Zylinders mitsamt Nockenwellenversteller 5 und Positionsgeber 6 gemäß einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine. Die zweiteilige Einlassnockenwelle 3 umfasst eine äußere hohle Nockenwelle 3a und eine innere Nockenwelle 3b, wobei die innere Nockenwelle 3b in der äußeren hohlen Nockenwelle 3a drehbar angeordnet ist. 1 shows schematically in a perspective view a fragment of the two-part intake camshaft 3 a cylinder with camshaft adjuster 5 and position transmitter 6 according to a first embodiment of the internal combustion engine. The two-piece intake camshaft 3 includes an outer hollow camshaft 3a and an inner camshaft 3b , wherein the inner camshaft 3b in the outer hollow camshaft 3a is rotatably arranged.

Dargestellt sind Teile der einlassseitigen Ventiltriebe 1a, 1b eines Zylinders einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine. Der Zylinder verfügt über zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft, wobei je Einlassöffnung ein Ventiltrieb 1a, 1b vorgesehen ist mit einem Ventil, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um die zugehörige Einlassöffnung freizugeben und zu versperren (nicht dargestellt).Shown are parts of the inlet-side valve trains 1a . 1b a cylinder of a first embodiment of the internal combustion engine. The cylinder has two intake ports for supplying combustion air, each valve port having a valve gear 1a . 1b is provided with a valve which is movable between a valve closing position and a valve open position to release the associated inlet opening and obstruct (not shown).

Jeder Ventiltrieb 1a, 1b umfasst eine Betätigungseinrichtung 2a, 2b, um das zugehörige Ventil zu betätigen, wobei die Betätigungseinrichtung 2a, 2b einen auf der Einlassnockenwelle 3 angeordneten Nocken 4a, 4b umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle 3 mit einem Nockenfolgeelement in Eingriff gebracht wird, wodurch das Ventil ausgelenkt wird. Die Drehrichtung der Einlassnockenwelle 3 ist durch einen Drehpfeil kenntlich gemacht.Every valve gear 1a . 1b includes an actuator 2a . 2 B to actuate the associated valve, wherein the actuating means 2a . 2 B one on the intake camshaft 3 arranged cams 4a . 4b includes, with the revolving camshaft 3 is brought into engagement with a cam follower, whereby the valve is deflected. The direction of rotation of the intake camshaft 3 is indicated by a rotary arrow.

Die Betätigungseinrichtung 2a der ersten Einlassöffnung umfasst einen Nocken 4a, der auf der äußeren hohlen Nockenwelle 3a angeordnet ist, und die Betätigungseinrichtung 2b der zweiten Einlassöffnung umfasst einen Nocken 4b, der auf der inneren Nockenwelle 3b angeordnet ist.The actuating device 2a the first inlet opening comprises a cam 4a standing on the outer hollow camshaft 3a is arranged, and the actuating device 2 B the second inlet port comprises a cam 4b that's on the inner camshaft 3b is arranged.

Ein erster Nockenwellenversteller 5 ist am Ende 7 der Nockenwelle 3 vorgesehen, um die innere Nockenwelle 3b gegenüber der äußeren hohlen Nockenwelle 3a verdrehen zu können. D. h. der Ventiltrieb 1b der zweiten Einlassöffnung ist in der Art variabel ausgeführt, dass der Nocken 4b gegenüber dem anderen ersten Nocken 4a und relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist.A first camshaft adjuster 5 is at the end 7 the camshaft 3 provided to the inner camshaft 3b opposite the outer hollow camshaft 3a to be able to turn. Ie. the valve train 1b the second inlet opening is made variable in the way that the cam 4b opposite the other first cam 4a and is rotatable relative to the crankshaft.

Bei dem Nockenwellenversteller 5 handelt es sich vorliegend um einen hydraulischen Nockenwellenversteller 8, der einen innenliegenden Stator 8a und einen außenliegenden Rotor 8b umfasst. Der Stator 8a ist mit der äußeren hohlen Nockenwelle 3a und der Rotor 8b mit der inneren Nockenwelle 3b drehfest verbunden.In the camshaft adjuster 5 this is a hydraulic camshaft adjuster 8th that has an inside stator 8a and an external rotor 8b includes. The stator 8a is with the outer hollow camshaft 3a and the rotor 8b with the inner camshaft 3b rotatably connected.

Wird der Nockenwellenversteller 5, 8 aktiviert, wird der gehäuseartig ausgebildete Rotor 8b gegenüber dem innenliegenden Stator 8a verdreht und mit dem Rotor 8b die innere Nockenwelle 3b gegenüber der äußeren Nockenwelle 3a.Will the camshaft adjuster 5 . 8th activated, the case-like rotor is formed 8b opposite the inside stator 8a twisted and with the rotor 8b the inner camshaft 3b opposite the outer camshaft 3a ,

Um die Verdrehposition der inneren Nockenwelle 3b gegenüber der äußeren Nockenwelle 3a messtechnisch erfassen zu können, ist ein Positionsgeber 6 vorgesehen, der in den Nockenwellenversteller 5, 8 integriert ist, wobei der Positionsgeber 6 vorliegend in den gehäuseartig ausgebildeten Rotor 8b integriert ist. Hierzu ist der Positionsgeber 6 einteilig mit dem Rotor 8b ausgebildet. Der Rotor 8b weist zur Ausbildung des Positionsgebers 6 Ausnehmungen 6a auf, die umfänglich nach außen offen ausgebildet sind.Around the twisting position of the inner camshaft 3b opposite the outer camshaft 3a to be able to detect metrologically is a position transmitter 6 provided in the camshaft adjuster 5 . 8th is integrated, the position sensor 6 in the present case in the housing-like rotor 8b is integrated. For this purpose, the position sensor 6 in one piece with the rotor 8b educated. The rotor 8b indicates the formation of the position sensor 6 recesses 6a on, which are formed circumferentially open to the outside.

Ein Sensor 9 ist auf einem Umfang um den Rotor 8b angeordnet, wobei die Wirklinie zwischen dem Sensor 9 und den Ausnehmungen 6a radial zur Längsachse 10 der Nockenwelle 3 verläuft. Der Sensor 9 erfasst im Zusammenwirken mit den Ausnehmungen 6a am Rotor 8b die Verdrehposition der inneren Nockenwelle 3b gegenüber der äußeren Nockenwelle 3a.A sensor 9 is on a perimeter around the rotor 8b arranged, with the line of action between the sensor 9 and the recesses 6a radial to the longitudinal axis 10 the camshaft 3 runs. The sensor 9 recorded in cooperation with the recesses 6a on the rotor 8b the rotational position of the inner camshaft 3b opposite the outer camshaft 3a ,

2 zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein Fragment der zweiteiligen Einlassnockenwelle 3 eines Zylinders mitsamt Nockenwellenversteller 5 und Positionsgeber 6 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Brennkraftmaschine. Es sollen nur die Unterschiede zu der in 1 dargestellten Ausführungsform erörtert werden, weshalb im Übrigen Bezug genommen wird auf 1. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet. 2 shows schematically in a perspective view a fragment of the two-part intake camshaft 3 a cylinder with camshaft adjuster 5 and position transmitter 6 according to a second embodiment of the internal combustion engine. It should only the differences to the in 1 Otherwise, reference will be made to FIG 1 , The same reference numerals have been used for the same components.

Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform sind bei dem in 2 dargestellten Nockenwellenversteller 5 die Ausnehmungen 6a einseitig offen ausgebildet und der Sensor 9 ist korrespondierend dazu seitlich vom gehäuseartig ausgebildeten Rotor 8b angeordnet. Die Wirklinie zwischen dem Sensor 9 und den Ausnehmungen 6a verläuft parallel zur Längsachse 10 der Nockenwelle 3.Unlike the in 1 Embodiment shown are in the in 2 shown camshaft adjuster 5 the recesses 6a open on one side and the sensor 9 is corresponding to the side of the housing-like rotor 8b arranged. The line of action between the sensor 9 and the recesses 6a runs parallel to the longitudinal axis 10 the camshaft 3 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a1a: erster Ventiltrieb, Ventiltrieb des ersten Einlassventils first valve train, valve train of the first intake valve
1b1b: zweiter Ventiltrieb, Ventiltrieb des zweiten Einlassventils second valve train, valve train of the second intake valve
2a2a: erste Betätigungseinrichtung, Betätigungseinrichtung des ersten Einlassventils first actuating device, actuating device of the first inlet valve
2b2 B: zweite Betätigungseinrichtung, Betätigungseinrichtung des zweiten Einlassventils second actuator, actuator of the second inlet valve
33: zweiteilige Nockenwelle, Einlassnockenwelle two-piece camshaft, intake camshaft
3a3a: äußere hohle Nockenwelle outer hollow camshaft
3b3b: in der hohlen Nockenwelle drehbar angeordnete innere Nockenwelle in the hollow camshaft rotatably arranged inner camshaft
4a4a: erster Nocken, auf der äußeren Nockenwelle angeordneter Nocken first cam, arranged on the outer camshaft cam
4b4b: zweiter Nocken, auf der inneren Nockenwelle angeordneter Nocken second cam, arranged on the inner camshaft cam
55: erster Nockenwellenversteller first camshaft adjuster
66: Positionsgeber locator
6a6a: Ausnehmung recess
77: ein Ende der Nockenwelle one end of the camshaft
88th: hydraulischer Nockenwellenversteller hydraulic camshaft adjuster
8a8a: Stator stator
8b8b: Rotor rotor
99: Sensor sensor
1010: Längsachse der Nockenwelle Longitudinal axis of the camshaft
ε_eff ε _eff: effektives Kompressionsverhältnis effective compression ratio
ε_geo _geo: geometrisches Kompressionsverhältnis geometric compression ratio

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010008958 A1 [0019]

Claims

Internal combustion engine having at least one cylinder head with at least one cylinder, each cylinder having at least two inlet openings for supplying combustion air via the intake system and at least one outlet opening for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem in which - a crankshaft is provided with at least one camshaft ( 3 ) is at least drive-connected, - each inlet opening a valve train ( 1a . 1b ) is provided with a valve which is movable between a valve closed position and a valve open position, to release and obstruct the inlet opening, with a valve spring means to bias the valve in the direction of valve closing position, and with an actuator ( 2a . 2 B ) to open the valve against the biasing force of the valve spring means, the actuating means ( 2a . 2 B ) one on a camshaft ( 3 ) arranged cam ( 4a . 4b ), which in circumferential camshaft ( 3 ) is engageable with a cam follower, whereby the valve is actuated, - the valve gear ( 1a . 1b ) at least one inlet opening per cylinder is at least partially variable in such a way that the cam ( 4a . 4b ) is rotatable relative to the crankshaft, - the cams ( 4a . 4b ) of the controls ( 2a . 2 B ) of the at least two inlet openings of each cylinder on an at least two-part camshaft ( 3 ) are arranged, which comprises at least two mutually rotatable camshaft sections, wherein at least one cam ( 4a ) is arranged on a first camshaft section and at least one cam ( 4b ) is arranged on a second camshaft section and the at least two-part camshaft ( 3 ) as the first camshaft section an outer hollow camshaft ( 3a ) and as a second camshaft section one in the hollow camshaft ( 3a ) rotatably arranged inner camshaft ( 3b ), - a first camshaft adjuster ( 5 ) is provided to the inner camshaft ( 3b ) relative to the outer hollow camshaft ( 3a ), and - a position sensor ( 6 ) is provided to the rotational position of the inner camshaft ( 3b ) relative to the outer hollow camshaft ( 3a ) metrologically, characterized in that - the position sensor ( 6 ) in the first camshaft adjuster ( 5 ) is integrated.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the first camshaft adjuster ( 5 ) at one end ( 7 ) of the camshaft ( 3 ) is arranged.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the first phaser ( 5 ) a hydraulic phaser ( 8th ).

Internal combustion engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the first phaser ( 5 ) one with the outer hollow camshaft ( 3a ) rotatably connected stator ( 8a ) and one with the inner camshaft ( 3b rotatably connected rotor ( 8b ), wherein the internal stator ( 8a ) in the outer rotor ( 8b ) is arranged.

Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the external rotor ( 8b ) is formed like a box.

Internal combustion engine according to claim 4 or 5, characterized in that the position sensor ( 6 ) in the outer rotor ( 8b ) is integrated.

Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the position sensor ( 6 ) in one piece with the outer rotor ( 8b ) is trained.

Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the external rotor ( 8b ) for the formation of the position sensor ( 6 ) Recesses ( 6a ) having.

Internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the recesses ( 6a ) are circumferentially open to the outside.

Internal combustion engine according to claim 8 or 9, characterized in that the recesses ( 6a ) are open on one side.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor ( 9 ) provided in cooperation with the position sensor ( 6 ) the rotational position of the inner camshaft ( 3b ) relative to the outer hollow camshaft ( 3a ) metrologically recorded without contact.

Internal combustion engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the camshaft ( 3 ) via traction drive with the crankshaft is drive-connected.

Internal combustion engine according to claim 12, characterized in that the traction drive camshaft side one with the camshaft ( 3a ) Kinematically coupled drive pulley comprises.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a second camshaft adjuster is provided to the camshaft ( 3 ) to rotate with respect to the crankshaft.

Internal combustion engine according to claim 14, characterized in that the second camshaft adjuster is a hydraulic camshaft adjuster.

Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that the second camshaft adjuster has a camshaft with the outer hollow ( 3a rotatably connected rotor and a kinematic coupled to the crankshaft stator comprises.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that each cylinder has two inlet openings and three cylinders are provided, which are arranged along a longitudinal axis of a cylinder head.

Method for operating an internal combustion engine according to one of the preceding claims, in which each cylinder has two inlet openings for supplying combustion air via an intake system, characterized in that starting from a lower load at which the cams belonging to the two inlet openings of each cylinder ( 4a . 4b ) synchronously with increasing load belonging to the two inlet openings of a cylinder cam ( 4a . 4b ) are increasingly rotated against each other in the way that the associated cylinder inlet side is closed later.