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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für einen Motor eines Kraftfahrzeugs sowie eine Motorbaugruppe.
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Aus dem Stand der Technik sind Ventiltriebe für einen Motor eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei denen ein maximaler Ventilhub von zumindest zwei Ventilen eines Zylinders von einer gemeinsamen motorischen Stelleinheit verstellt wird, die eine Verstellwelle mit zumindest einem Verstellnocken aufweist. Bei den Ventilen handelt es sich typischerweise um Einlassventile. Die Ventilhubkurven der beiden Ventile weisen aufgrund der gemeinsamen Stelleinheit eine feste relative Kopplung auf, sodass ein Ventilhubwert des ersten Ventils mit einem vordefinierten Ventilhubwert des zweiten Ventils korrespondiert. Aufgrund der festen Kopplung muss ein für alle Betriebspunkte notwendiger Kompromiss erfolgen.
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Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Ansteuerung der Ventile dahingehend zu optimieren, dass eine verbesserte Ladungsbewegung auftritt und gleichzeitig die Ladungswechselverluste reduziert werden. Dies wird allgemein über eine gekoppelte und mechanische Ventilhubvariabilität erreicht. Unter anderem ist hierzu ein fester mechanischer Versatz der gekoppelten Ventilhübe vorgesehen, was ein zumindest bereichsweise unterschiedliches Hubverhalten der Ventile zur Folge hat. Dies wird auch als „Phasing” bezeichnet. Typischerweise wird das „Phasing” über spezielle Konturen des Verstellnockens erreicht. Das Resultat des „Phasings” ist im Diagramm der 7 gezeigt. Aufgrund des stärkeren Ventilhubs eines der Ventile wird zumindest zeitweise ein erhöhter, gerichteter Luftmassenstrom über dieses Ventil erreicht, wodurch eine Drallbewegung des Luftmassenstroms innerhalb des Zylinders entsteht.
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Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass eine Maskierung an den Ventilsitzen der Ventile vorgesehen ist, um eine gezielt gerichtete Ladungsbewegung zu erzeugen. Diese Maskierung erfolgt typischerweise über einen einseitigen Spalt, der aufgrund einer bestimmten Kontur im Bereich der Ventilsitze entsteht, wenn das Ventil öffnet. Eine derartige Maskierung ist in 8 schematisch dargestellt. Die Maskierung erzeugt eine Drall- und/oder Tumble-Bewegung des Massenstroms.
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Generell sind die Ventilhübe der Ventile demnach nicht frei wählbar und voneinander abhängig.
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Als nachteilig hat sich hierbei herausgestellt, dass aufgrund der festen Kopplung der Ventilhübe der Ventile keine drehzahl- und/oder betriebspunktoptimierte, individuelle Ansteuerung der Ventile erfolgen kann. Die einmalig definierte Kopplung der beiden Ventilhübe kann also nicht verändert werden und ist für alle Betriebszustände gültig, insbesondere Volllast-Bereiche und Leerlauf-Bereiche. Hierdurch sind der Ansteuerung der Ventile enge Grenzen gesetzt, um eine optimale Verbrennung im Zylinder zu erreichen.
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Alternativ sind aus dem Stand der Technik Ventiltriebe sowie Motorbaugruppen bekannt, die keine Ventilhubvariabilität aufweisen. Die dem Zylinder zugeführte Luftmenge wird lediglich über eine Androsselung geregelt. Hierbei ergeben sich jedoch größere Ladungswechselverluste als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ventiltrieben mit Ventilhubvariabilität. Dies geht aus dem Diagramm der 9 hervor.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb und eine Motorbaugruppe bereitzustellen, mit denen eine optimale Verbrennung mit geringen Ladungswechselverlusten erreicht werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ventiltrieb für einen Motor eines Kraftfahrzeugs gelöst, mit wenigstens zwei Ventilen, die als Einlassventile oder als Auslassventile ausgebildet sind, und wenigstens zwei voneinander unabhängigen motorischen Stelleinheiten, wobei eine erste Stelleinheit der wenigstens zwei Stelleinheiten einem ersten Ventil der wenigstens zwei Ventile und eine zweite Stelleinheit der wenigstens zwei Stelleinheiten einem zweiten Ventil der wenigstens zwei Ventile zugeordnet ist, und wobei die Stelleinheiten die maximalen Ventilhübe der Ventile jeweils unabhängig voneinander einstellen.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Ventilhübe der wenigstens zwei Ventile voneinander zu entkoppeln, sodass die zyklusspezifischen Maximalhübe der wenigstens zwei Ventile unabhängig voneinander eingestellt werden können. Hierdurch können die Ventile betriebspunktspezifisch gesteuert werden, sodass sich die Ladungsbewegungen der Ventile optimieren lassen. Der im Stand der Technik notwendige Kompromiss hinsichtlich der Betriebspunkte bei der Koppelung der Einlassventile eines Zylinders entfällt.
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Ein Aspekt sieht vor, dass die Stelleinheiten den maximalen Ventilhub des jeweils zugeordneten Ventils stufenlos und sehr genau einstellen, um eine optimale Verbrennung im Motor zu erreichen.
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Insbesondere umfassen die Stelleinheiten jeweils einen motorischen Stellantrieb und wenigstens einen Stellmechanismus, der die Lage des zugeordneten Ventils verändert, insbesondere die Lage eines Ventilelements des Ventils zu seinem Ventilsitz. Über die mechanische Ausführung ist eine einfach aufgebaute und störungsunempfindliche Möglichkeit geschaffen, um die maximalen Ventilhübe der Ventile einzustellen.
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Insbesondere weist der Stellmechanismus wenigstens eine Verstellwelle mit wenigstens einem Verstellnocken auf, die durch den Stellantrieb gedreht wird. Über die Verstellwelle und den Verstellnocken kann eine Drehbewegung in einfacher Weise in eine translatorische Bewegung zur Verschiebung eines Zwischenhebels umgesetzt werden. Über die Form des Verstellnockens lässt sich zudem eine Veränderung des Hubweges erzielen. Bei der Verstellwelle kann es sich um eine Exzenterwelle handeln, die entsprechend einen Exzenter als Verstellnocken aufweist.
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Ferner kann der Verstellnocken an einem einen Rollenschlepphebel antreibenden Zwischenhebel angreifen, dessen Drehpunkt durch Bewegen des Verstellnockens verlagert wird. Die Verlagerung des Rollenschlepphebels im Bereich seines Schwenklagers stellt in einfacher Weise sicher, dass der maximale Ventilhub des zugeordneten Ventils verändert wird. Durch Verstellen des Verstellnockens wird der am Rollenschlepphebel zum Eingriff gelangende Bereich des Zwischenhebels verändert, sodass der maximale Ventilhub verstellt wird.
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Gemäß einem Aspekt stellt eine Stelleinheit den maximalen Ventilhub mehrerer Ventile ein, insbesondere den maximalen Ventilhub eines Ventils pro Zylinder des Motors. Demnach stellt beispielsweise eine einzige Stelleinheit die maximalen Ventilhübe aller ersten Einlassventile sämtlicher Zylinder des Motors ein.
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Alternativ sind die ersten Einlassventile aller Zylinder gruppenweise einer Stelleinheit zugeordnet, sodass die Stelleinheit beispielsweise den maximalen Ventilhub vom ersten und vom dritten Zylinder eines Vier-Zylinder-Motors einstellt.
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In einer weiteren Alternative liegt eine Einzelventilsteuerung vor, sodass jedes einzelne Ventil im Motor eine ihm zugeordnete Stelleinheit aufweist, die den maximalen Ventilhub des Ventils einstellt.
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In analoger Weise können die maximalen Ventilhübe der Auslassventile derart eingestellt werden, um beispielsweise eine Abgas-Rücksaugung zu optimieren, durch die ebenso eine zusätzliche Ladungsbewegung generierbar ist.
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Ferner kann wenigstens eine Steuerzeiten-Einstelleinheit vorgesehen sein, die die Steuerzeiten der Ventile unabhängig voneinander einstellt. Hierdurch lässt sich eine betriebspunktindividuelle Variation der jeweiligen Öffnungszeit und/oder Öffnungsdauer der Ventile erreichen. Die Ansteuerung der Ventile umfasst dann einen weiteren Freiheitsgrad, um eine optimale Verbrennung im Motor zu erreichen. Die Steuerzeiten-Einstelleinheit definiert demnach unter anderem die Phasenlage des maximalen Ventilhubes.
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Insbesondere ist wenigstens eine Nockenwelle vorgesehen, mit der die wenigstens eine Steuerzeiten-Einstelleinheit zusammenwirkt, wobei die Steuerzeiten-Einstelleinheit die relative Lage der Nockenwelle verstellt, insbesondere relativ zu einer Kurbelwelle des Motors. Hierdurch sind die Ventile in einfacher Weise mit der Kurbelwelle modifizierbar gekoppelt, wodurch die jeweiligen Steuerzeiten der Ventile eingestellt werden können, also deren Phasenlage.
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Ein Aspekt sieht vor, dass die Steuerzeiten-Einstelleinheit wenigstens einen Einstellantrieb mit variabler Nockenwellenspreizung umfasst. Ein derartiger Einstellantrieb ist beispielsweise ein VANOS-Stellantrieb. Der Einstellantrieb kann zwischen der Nockenwelle und einem Kettentrieb angeordnet werden, wobei er die relative Winkellage der Nockenwelle zur Kurbelwelle in Abhängigkeit von Betriebspunkt- und Umgebungsrandbedingungen einstellt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind zwei Nockenwellen und zwei voneinander unabhängige Steuerzeiten-Einstelleinheiten vorgesehen, mit jeweils einem Einstellantrieb zur variablen Nockenwellenspreizung, wobei eine erste Steuerzeiten-Einstelleinheit und eine erste Nockenwelle dem ersten Ventil und eine zweite Steuerzeiten-Einstelleinheit und eine zweite Nockenwelle dem zweiten Ventil zugeordnet sind, insbesondere wobei die Steuerzeiten-Einstelleinheiten jeweils einer der beiden Stelleinheiten zugeordnet sind. Hierdurch lassen sich die Steuerzeiten der wenigstens zwei Ventile einzeln und separat voneinander ansteuern. Die betriebspunktindividuelle Anpassung der Ventilhübe kann hierdurch noch freier eingestellt werden, insbesondere hinsichtlich der Öffnungszeiten.
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Generell beziehen sich die Aspekte eines einzelnen Ventiltriebs auf einen Ventiltrieb, der an der Einlassseite oder an der Auslassseite vorgesehen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Nockenwelle wenigstens einen, insbesondere gestuften, Schaltnocken auf. Es lässt sich demnach eine gestufte Schaltlösung umsetzen, die insbesondere eine ventilindividuelle Ansteuerung ermöglicht.
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Die Stelleinheiten und die Steuerzeiten-Einstelleinheiten können insbesondere relativ zueinander angesteuert werden, wobei die Ansteuerung entkoppelt oder gekoppelt erfolgt.
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Ferner wird die Aufgabe durch eine erfindungsgemäße Motorbaugruppe gelöst, mit einem Motor, wenigstens einem Zylinder und wenigstens einem erfindungsgemäßen Ventiltrieb. Die zuvor genannten Vorteile hinsichtlich des Ventiltriebs ergeben sich in analoger Weise bei der Motorbaugruppe.
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Ein Aspekt sieht vor, dass die Motorbaugruppe mehrere Zylinder aufweist, die jeweils wenigstens zwei Einlass- und/oder zwei Auslassventile haben, wobei jeder Zylinder ein erstes Einlass- und/oder erstes Auslassventil und ein zweites Einlass- und/oder zweites Auslassventil aufweist, und wobei alle ersten Einlass- oder Auslassventile jeweils einer ersten Stelleinheit der wenigstens zwei Stelleinheiten und alle zweiten Einlass- und Auslassventile jeweils einer zweiten Stelleinheit der wenigstens zwei Stelleinheiten zugeordnet sind, sodass die wenigstens zwei Stelleinheiten die maximalen Ventilhübe der Einlass- und/oder Auslassventile sämtlicher Zylinder einstellen. Es ist somit eine Motorbaugruppe geschaffen, mit der die jeweiligen Einlassventile und Auslassventile der Zylinder jeweils voneinander entkoppelt sind. Die Einlassventile und Auslassventile sowie deren maximale Hubwege lassen sich daher unabhängig voneinander ansteuern bzw. einstellen. Hierdurch ergibt sich, wie bereits erwähnt, eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Ansteuerung der Ventile, was in einer optimierten Ladungsbewegung bzw. einer Ventilsteuerung mit hohem Freiheitsgrad resultiert.
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Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Zylinder vorgesehen, die jeweils wenigstens zwei Einlass- und/oder zwei Auslassventile aufweisen, wobei jeder Zylinder ein erstes Einlass- und/oder erstes Auslassventil und ein zweites Einlass- und/oder zweites Auslassventil hat, und wobei die ersten Einlassventile oder Auslassventile der Zylinder in wenigstens zwei Gruppen aufgeteilt sind und jeder Gruppe ein eigener Ventiltrieb zugeordnet ist. Beispielsweise lässt sich so eine paarweise Ansteuerung ausbilden. Allgemein ist eine individuellere Einstellung der Ventilhübe möglich, da dies gruppenweise geschieht.
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Der Grad der Individualisierung kann weiter erhöht werden, wenn jedem Einlassventil und/oder jedem Auslassventil eines Zylinders ein eigener Ventiltrieb zugeordnet ist. Hierdurch ist sogar eine zylinderindividuelle Einstellung möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform können insbesondere zwei Ventiltriebe der zuvor genannten Art vorgesehen, wobei der erste Ventiltrieb ein Einlassventiltrieb ist, der Einlassventile aufweist, und der zweite Ventiltrieb ein Auslassventiltrieb ist, der Auslassventile aufweist. Demnach können sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile unabhängig voneinander bei einem Zylinder angesteuert werden, insbesondere deren Steuerzeiten sowie deren maximale Ventilhübe.
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Ein weiterer Aspekt sieht eine Steuereinheit vor, die zumindest die Stelleinheiten ansteuert. Bei der Steuereinheit kann es sich um die Ansteuerung der Ventile bzw. eine Ladungsbewegungssteuerung handeln, mit der eine optimale Verbrennung im Motor erreicht werden soll. Die Steuereinheit greift beispielsweise auf fahrzeugspezifische Daten zurück, um den aktuellen Betriebspunkt des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. In Abhängigkeit des Betriebspunkts steuert die Steuereinheit dann die Stelleinheiten und/oder die Steuerzeiten-Einstelleinheiten an, um die maximalen Ventilhübe und Steuerzeiten der zugeordneten Ventile betriebspunktspezifisch einzustellen.
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Der wenigstens eine Zylinder weist insbesondere einen Zylinderkopf auf, der eine Kontur hat, sodass ein einseitiger Spalt im Bereich wenigstens eines Ventilsitzes eines der Ventile beim Öffnen des Ventils entsteht. Hierdurch ergibt sich eine Ventilmaskierung, die eine vordefinierte Unterstützung zur Optimierung der Ladungsbewegung der Ventile darstellt.
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Ferner kann ein „Phasing” vorgesehen sein, also ein fester Versatz der Ventilhübe der einem Zylinder zugeordneten Einlass- oder Auslassventile. Hierdurch ist ebenfalls eine baubedingte Optimierung der Ladungsbewegung gegeben.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs,
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2 einen Teil des Ventiltriebs aus 1 bei minimalen Ventilhub des Ventils,
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3 den Ventiltrieb aus 2 bei maximalen Ventilhub des Ventils,
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4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Einstellungen des maximalen Ventilhubs,
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5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Verschiebung der Steuerzeiten und des Ventilhubes,
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6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Motorbaugruppe,
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7 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Phasings im Stand der Technik,
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8 eine schematische Darstellung der Ventilmaskierung, und
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9 ein Diagramm mit zwei Ladungskurven zweier aus dem Stand der Technik bekannter Ventiltriebe.
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In 1 ist ein Ventiltrieb 10 für einen Motor eines Kraftfahrzeugs und dessen Ventile gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Ventiltrieb 10 zwei motorische Stelleinheiten 12, die nicht miteinander gekoppelt sind.
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Jede der Stelleinheiten 12 weist einen eigenen elektromotorischen Stellantrieb 14 sowie einen Stellmechanismus 16 auf, der eine Verstellwelle 18 mit einem daran angebrachten Verstellnocken 20 sowie einen außenseitig am Verstellnocken 20 angreifenden Zwischenhebel 22 umfasst. Der Zwischenhebel 22 ist über eine Rückstellfeder 24 gegen eine Nockenwelle 44 vorgespannt. Der Zwischenhebel 22 wird durch die Nockenwelle 44 angetrieben.
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Bei der Verstellwelle 18 kann es sich um eine Exzenterwelle handeln, sodass der wenigstens eine Verstellnocken 20 ein Exzenter ist.
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Der Zwischenhebel 22 treibt zudem einen Rollenschlepphebel 26 an, der ein Ventil 28 betätigt, das einen Ventilsitz 30 sowie ein Ventilelement 32 aufweist. Das Ventilelement 32 ist mit dem Rollenschlepphebel 26 über einen Ventilstößel 34 gekoppelt. Das Ventilelement 32 und der Ventilstößel 34 können einstückig zusammen ausgebildet sein. Zudem werden sie auch als Ventilteller und Ventilschaft bezeichnet. Mit 35 ist ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement bezeichnet.
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Bei den beiden Ventilen 28, die jeweils einem der beiden Stelleinheiten 12 zugeordnet sind, handelt es sich um zwei Einlassventile eines gemeinsamen Zylinders. Die Ventile 28 sind üblicherweise in der gezeigten Ansicht hintereinander angeordnet, jedoch zur besseren Übersicht hier nebeneinander dargestellt.
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Ferner sind die Ventile 28 jeweils Teil einer Ventilbaugruppe, wobei die erste Ventilbaugruppe jeweils die ersten Ventile eines jeden Zylinders des Motors umfasst und die zweite Ventilbaugruppe jeweils die zweiten Ventile eines jeden Zylinders des Motors umfasst (siehe auch 6 und zugehörige Beschreibung).
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Alternativ kann es sich bei beiden gezeigten Ventilen 28 um Auslassventile des gemeinsamen Zylinders des Motors handeln.
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Aus den 2 und 3 geht hervor, wie eine der beiden Stelleinheiten 12 über den Stellmechanismus 16 und den Stellantrieb 14 den maximalen Ventilhub des jeweils zugeordneten Ventils 28 einstellt. Das Prinzip ist in analoger Weise auf die andere Stelleinheit 12 übertragbar.
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Der Stellantrieb 14 weist eine Schneckenwelle 36 auf, die mit einem Schneckenrad 38 kämmt, das mit der Verstellwelle 18 gekoppelt ist, sodass die Verstellwelle 18 hierdurch drehend angetrieben wird. Das Schneckenrad 38 ist ebenfalls Teil des Stellmechanismus 16.
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Durch den betätigten Stellantrieb 14 wird die Verstellwelle 18 und der daran angeordnete Verstellnocken 20 aus der in 2 gezeigten Stellung, bei der Ventilhub minimal ist (minimale Hub-Stellung), in die Stellung mit maximalen Ventilhub (maximale Hub-Stellung) überführt, die in 3 gezeigt ist.
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Beim Überführen in die maximale Hub-Stellung bewegt der Verstellnocken 20 den Zwischenhebel 22, wodurch sein Drehpunkt verlagert wird. Aufgrund der Verlagerung des Zwischenhebels 22 greift dieser mit anderen Abschnitten am Rollenschlepphebel 26 an, der das Ventilelement 32 über den Ventilstößel 34 translatorisch bewegt, insbesondere vom Ventilsitz 30 wegbewegt. Das Ventil 28 weist somit in der in 3 gezeigten Stellung einen größeren maximalen Ventilhub beim Verstellen durch den nachfolgenden Nockentrieb als in der in 2 gezeigten minimalen Hub-Stellung auf.
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In der gezeigten Ausführungsform ist pro Ventilbaugruppe jeweils eine Steuerzeiten-Einstelleinheit 40 vorgesehen, die einen Einstellantrieb 42 umfasst, der jeweils mit einer Nockenwelle 44 zusammenwirkt. Der Einstellantrieb 42 ist insbesondere ein Einstellantrieb mit dem eine variable Nockenwellenspreizung möglich ist, sodass eine Modifikation der Kopplung der Nockenwelle 44 von einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle erfolgen kann. Hierdurch lassen sich andere Steuerzeiten des zugeordneten Ventils 28 einstellen.
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Die jeweilige Nockenwelle 44 greift, wenn sie von der entsprechenden Steuerzeiten-Einstelleinheit 40 verstellt worden ist, in veränderter Weise am Zwischenhebel 22 an, da die Kopplung mit der Kurbelwelle modifiziert ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Nockenwelle 44 zumindest einen gestuften Schaltnocken aufweist, über den eine gestufte Schaltlösung umgesetzt werden kann. Mit dieser Alternative ist es ebenfalls möglich, eine ventilindividuelle Ansteuerung auszubilden.
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Beispielsweise kann die in 2 gezeigte Stellung im Leerlauf des Motors verwendet werden, wobei der maximale Ventilhub zwischen 0,1 mm und 1 mm beträgt. Dagegen kann die in 3 gezeigte Stellung bei Volllast vorgesehen sein, wobei der maximale Ventilhub zwischen 5 mm und 15 mm liegt, insbesondere bei 10 mm.
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Generell ist in 1 gezeigt, dass die beiden Ventile 28 jeweils eine eigene Stelleinheit 12 sowie jeweils eine eigene Steuerzeiten-Einstelleinheit 40 aufweisen, sodass der maximale Ventilhub der beiden Ventile 28 sowie deren Steuerzeiten unabhängig voneinander eingestellt werden können.
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Alternativ ist es möglich, dass die einem Ventil 28 zugeordnete Stelleinheit 12 mit der entsprechenden Steuerzeiten-Einstelleinheit 40 gekoppelt ist, sodass die Einstellung des entsprechenden Ventils 28 in gekoppelter Weise erfolgt.
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Wie bereits erläutert handelt es sich bei den in den 1 bis 3 gezeigten Ventile 28 um Einlass- oder Auslassventile eines gemeinsamen Zylinders, die jeweils Teil einer Ventilbaugruppe sind.
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Aus den 4 und 5 geht hervor, wie sich die Hubkurven von zwei Einlassventilen 28 verändern lassen, wenn die jeweilige Stelleinheit 12 und/oder die jeweilige Steuerzeiten-Einstelleinheit 40 aktiviert sind bzw. ist. Die Hubkurve eines Ventils 28 bezeichnet den Hub, den das Ventilelement 32 mit dem daran angeordneten Ventilstößel 34 in Bezug auf den zugehörigen Ventilsitz 30 vornimmt. Der Einfachheit halber wird vom Ventilhub des Ventils 28 gesprochen.
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In 4 ist gezeigt, dass die einem ersten Einlassventil 28 zugeordnete Stelleinheit 12 den maximalen Ventilhub des ersten Einlassventils 28 vergrößert hat, wohingegen die einem zweiten Einlassventil 28 zugeordnete Stelleinheit 12 dessen maximalen Ventilhub verringert hat. Die durch die Stelleinheiten 12 veränderten Hubkurven der beiden Einlassventile 28 sind jeweils gestrichelt gegenüber den unveränderten Hubkurven gezeigt, die durchgezogen dargestellt sind. Hierdurch kann eine betriebspunktspezifische Einstellung der beiden Einlassventile 28 erfolgen, wodurch eine optimale Verbrennung im Motor möglich ist. Der links dargestellte Hub des Auslasses dient lediglich zur Information.
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In 5 ist eine Erweiterung der 4 gezeigt, bei der zusätzlich die dem zweiten Einlassventil 28 zugeordnete Steuerzeiten-Einstelleinheit 40 aktiviert worden ist. Hierdurch ergibt sich eine geänderte Steuerzeit des zweiten Einlassventils 28. Der Vergleich der 4 und 5 verdeutlicht, dass das zweite Einlassventil 28 früher als in 4 angesteuert worden ist.
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Über die Steuerzeiten-Einstelleinheit 40 ergibt sich generell ein weiterer Freiheitsgrad für die betriebspunktspezifische Ansteuerung der Ventile 28.
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Die entsprechenden Veränderungen der Hubkurven der Einlassventile lassen sich in analoger Weise auf die Auslassventile anwenden.
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In 6 ist eine Motorbaugruppe 46 gezeigt, die einen Motor 48 aufweist, der in der gezeigten Ausführungsform vier Zylinder 50 hat. Jeder der vier Zylinder 50 weist jeweils vier Ventile 28 auf, von denen zwei Ventile 128 Einlassventile und zwei Ventile 228 Auslassventile sind.
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Die Motorbaugruppe 46 umfasst ferner zwei Ventiltriebe 10, die jeweils zwei Stelleinheiten 12 haben.
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Im Folgenden werden die Ventile 28 und die Ventiltriebe 10 sowie deren Teile zur besseren Unterscheidung mit speziellen Bezugszeichen versehen, um eine bessere Unterscheidung zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Motorbaugruppe 46 zu ermöglichen.
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Bei dem ersten Ventiltrieb 10 handelt es sich beispielsweise um einen Einlassventiltrieb 110, der über die beiden Stelleinheiten 12 mit den Einlassventilen 128 der jeweiligen vier Zylinder 50 zusammenwirkt. Bei dem zweiten Ventiltrieb 10 handelt es sich dann um einen Auslassventiltrieb 210, der mit den jeweiligen Auslassventilen 228 der vier Zylinder 50 zusammenwirkt.
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Des Weiteren umfasst die Motorbaugruppe 46 eine Steuereinheit 52, die mit den beiden Ventiltrieben 10 gekoppelt ist, um diese anzusteuern, insbesondere die entsprechenden Stelleinheiten 12. Die Steuereinheit 52 kann ferner mit weiteren Sensoren des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, um insbesondere Informationen über den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zu erhalten.
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In der gezeigten Ausführungsform der Motorbaugruppe 46 werden die maximalen Hubwege sämtlicher erster Einlassventile 128 von der ersten der beiden Stelleinheiten 12 des ersten Ventiltriebs 110 eingestellt, wohingegen die maximalen Hubwege der zweiten Einlassventile 128 der jeweiligen Zylinder 50 von der zweiten der beiden Stelleinheiten 12 des ersten Ventiltriebs 110 eingestellt werden. Dies geht aus den entsprechenden Leitungen in 6 hervor, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Verbindungen der ersten Einlassventile 128 zu der ersten Stelleinheit 12 des Einlassventiltriebs 110 dargestellt sind.
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In analoger Weise erfolgt die Einstellung der maximalen Ventilhübe der Auslassventile 228 über die beiden Stelleinheiten 12 des zweiten Ventiltriebs 210, wobei hier nur die Verbindungen der zweiten Auslassventile 228 eines jeden Zylinders 50 mit der zweiten der beiden Stelleinheiten 12 des Auslassventiltriebs 210 dargestellt sind.
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Die Ventiltriebe 10 können ferner jeweils Steuerzeiten-Einstelleinheiten 40 aufweisen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in 6 ebenfalls nicht dargestellt sind. Die zuvor beschriebenen Eigenschaften hinsichtlich des Ventiltriebs 10 gemäß der 1 bis 3 und den Diagrammen der 4 und 5 lassen sich in analoger Weise auf die Motorbaugruppe 46 übertragen.
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Alternativ können die ersten Einlassventile 128 der vier Zylinder 50 jeweils paarweise einer Stelleinheit 12 eines ersten Einlassventiltriebs 110 zugeordnet sein, sodass insgesamt zwei Einlassventiltriebe 110 vorgesehen sein würden. Hierdurch lässt sich die Einstellung der maximalen Ventilhübe der Einlassventile 128 paarweise und somit noch individueller einstellen. Am konkreten Beispiel der gezeigten Motorbaugruppe 46 mit vier Zylindern 50 bedeutet dies, dass die ersten Einlassventile 128 des ersten und dritten Zylinders 50 einer Stelleinheit 12 eines ersten Einlassventiltriebs 110 zugeordnet sind, wohingegen die ersten Einlassventile 128 des zweiten und vierten Zylinders 50 einer Stelleinheit 12 eines zweiten Einlassventiltriebs 110 zugeordnet sind. Dies gilt in analoger Weise für die zweiten Einlassventile 128 der Zylinder 50.
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In einer weiteren Alternative ist jedes einzelne Einlassventil 128 der Zylinder 50 einer eigenen Stelleinheit 12 zugeordnet, wodurch sich eine zylinderindividuelle Einstellung der jeweiligen Einlassventile 128 ergibt.
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Diese alternativen Ausführungen lassen sich in analoger Weise auf die Auslassventile 228 übertragen.
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In den 7 und 8 sind aus dem Stand der Technik bekannte Maßnahmen zur vordefinierten Optimierung der Ladungsbewegung dargestellt. In 7 ist ein Diagramm zu dem sogenannten und eingangs erwähnten „Phasing” gezeigt, bei dem ein baubedingter und fixer relativer Versatz der Ventilhubkurven zweier Ventile 28 vorgesehen ist.
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In 8 ist eine Maskierung zweier Ventile 28 gezeigt, über die die Orientierung des Massenstroms eingestellt werden kann. Hierbei weist der entsprechende Ventilsitz 30 eine Kontur 54 auf, über die ein vordefinierter Spalt beim Öffnen des entsprechenden Ventils 28 entsteht, der einen Einfluss auf die Einströmverhältnisse an den Ventilen 28 hat.
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Sowohl das „Phasing” als auch die Maskierung können bei den Ventiltrieben 10 vorgesehen sein, um baubedingte Optimierungen zusätzlich oder alternativ vorzusehen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Kompromiss zwischen baubedingter Optimierung und steuerungstechnischer Optimierung der Einströmverhältnisse an den Ventilen 28 erreicht werden soll.
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In 9 ist ein Diagramm zweier Ladungswechselschleifen gezeigt, die mit aus dem Stand der Technik bekannten Ventiltrieben A, B erreicht werden. Bei der Ladungswechselkurve (Druck-Volumen-(P-V)-Kurve A handelt es sich um die P-V-Kurve eines aus dem Stand der Technik bekannten Ventiltriebs ohne Ventilhubvariabilität, wohingegen die Ladungswechselkurve B eine Ladungswechselkurve eines aus dem Stand der Technik bekannten Ventiltriebs mit Ventilhubvariabilität zeigt.
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Aus den beiden Ladungswechselkurven A, B geht hervor, dass die Ladungswechselkurve des Ventiltriebs ohne Ventilhubvariabilität höhere Ladungswechselverluste aufweist.
