DE102021121173A1 - Valve train for an internal combustion engine, internal combustion engine and motorcycle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (10) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend wenigstens zwei Ventilbetätigungselemente (11, 12) und eingerichtet dazu, eine Betätigung wenigstens eines Ventilbetätigungselements (11, 12) durchzuführen.The invention relates to a valve drive (10) for an internal combustion engine, having at least two valve actuating elements (11, 12) and set up to actuate at least one valve actuating element (11, 12).
Description
Die Erfindung betrifft Ventiltriebe für eine Brennkraftmaschine, eingerichtet dazu, eine Betätigung wenigstens eines Ventilbetätigungselements durchzuführen. Zudem betrifft die Erfindung Brennkraftmaschinen aufweisend einen derartigen Ventiltrieb und Krafträder aufweisend einen derartig ausgebildeten Ventiltrieb und/oder eine derartig ausgebildete Brennkraftmaschine.The invention relates to valve trains for an internal combustion engine, set up to carry out an actuation of at least one valve actuation element. In addition, the invention relates to internal combustion engines having such a valve train and motorcycles having a valve train designed in this way and/or an internal combustion engine designed in this way.
Um Brennkraftmaschinen effizient zu betreiben ist es bekannt, Ventiltriebe einzusetzen, bei denen sowohl der Ventilhub als auch die Ventilöffnungsdauer verstellt werden können. Über den gezielten Einsatz von wechselnden Ventilhüben bzw. Ventilsteuerzeiten sollen einerseits die drehzahlabhängige Leistungsentfaltung und Drehmomententwicklung des Motors sowie dessen Leerlaufverhalten möglichst effektiv genutzt bzw. eingestellt werden, und andererseits der Kraftstoffverbrauch sowie die Abgasemissionen minimiert werden. Mittels eines variablen Ventiltriebes kann beispielsweise der Einlasszeitpunkt geändert, beispielsweise auf „spätes Einlassschließen“, gestellt werden, um bei verringerter Motordrehzahl ein stabiles Leerlaufverhalten und bei hohen Drehzahlen eine gesteigerte Leistung zur erreichen oder auf „frühes Einlassschließen“ gestellt werden, um die Motorleistung bei mittleren Drehzahlen zu erhöhen.In order to operate internal combustion engines efficiently, it is known to use valve trains in which both the valve lift and the valve opening duration can be adjusted. The purposeful use of changing valve lifts and valve control times should on the one hand use or set the engine’s speed-dependent power development and torque development and its idling behavior as effectively as possible, and on the other hand fuel consumption and exhaust emissions should be minimized. By means of a variable valve drive, for example, the intake timing can be changed, for example set to “late intake closing” in order to achieve stable idling behavior at reduced engine speeds and increased performance at high engine speeds, or set to “early intake closing” to increase engine performance at medium engine speeds to increase speeds.
Als variable Ventilsteuerungen bzw. Ventiltriebe sind verschiedene Konzepte mit Nockenwellensteuerungen entwickelt worden, die unterschiedliche Nockenprofile, Nockenwellenverstellungen und/oder Nockenfolgerverstellungen einsetzen. Weiterhin sind elektromagnetisch bzw. elektrohydraulisch betätigbare Ventiltriebe vorgeschlagen worden. Bei Ventiltrieben mit zwei Nockenwellensteuerungen kann zudem über eine unabhängige Verstellung der Auslassnockenwelle ein besseres Emissionsverhalten erzielt werden.Various concepts with camshaft controls that use different cam profiles, camshaft adjustments and/or cam follower adjustments have been developed as variable valve controls or valve drives. Furthermore, valve drives that can be actuated electromagnetically or electrohydraulically have been proposed. In the case of valve trains with two camshaft controls, better emission behavior can also be achieved by independently adjusting the exhaust camshaft.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine und/oder ein Kraftrad zu verbessern. Insbesondere soll ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine dahingehend verbessert werden, um eine Gewichtseinsparung an der Brennkraftmaschine zu ermöglichen.Against this background, it is an object of the invention to improve a valve train for an internal combustion engine, an internal combustion engine and/or a motorcycle. In particular, a valve train for an internal combustion engine is to be improved in order to enable weight savings on the internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Ventiltrieb mit den Merkmalen von Anspruch 1, eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 10 und ein Kraftrad mit den Merkmalen von Anspruch 12. Die abhängigen Ansprüche betreffen Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a valve train having the features of claim 1, an internal combustion engine having the features of
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Hubkolbenmotor einer Brennkraftmaschine, angegeben, aufweisend wenigstens zwei Ventilbetätigungselemente und eingerichtet dazu, eine Betätigung wenigstens eines Ventilbetätigungselements von einer Ebene zwischen den Ventilbetätigungselementen durchzuführen. Insbesondere ist der Ventiltrieb eingerichtet die wenigstens zwei, insbesondere alle Ventilbetätigungselemente, zu betätigen, wobei die Betätigung der Ventilbetätigungselemente zeitgleich erfolgen kann. Durch eine Betätigung zwischen den Ventilbetätigungselementen kann eine kompakte Anordnung geschaffen werden, welche zu einer Bauraumeinsparung führt und damit eine Gewichtsreduktion des Ventiltriebs bzw. der Brennkraftmaschine ermöglicht.According to a first aspect, a valve train for an internal combustion engine, in particular for a reciprocating piston engine of an internal combustion engine, is specified, having at least two valve actuating elements and set up to actuate at least one valve actuating element from a plane between the valve actuating elements. In particular, the valve drive is set up to actuate the at least two, in particular all, valve actuating elements, it being possible for the valve actuating elements to be actuated at the same time. A compact arrangement can be created by an actuation between the valve actuation elements, which leads to a saving in installation space and thus enables a weight reduction of the valve train or of the internal combustion engine.
Insbesondere ist der Ventiltrieb zur Ventilbetätigung für einen einzylindrigen Zylinderkopf ausgebildet. Hierbei mündet ein Zylinder auf der einen Seite in einem Kurbelwellengehäuse einer Brennkraftmaschine und ist auf der anderen Seite durch wenigstens ein Ventil verschlossen bzw. verschließbar. Dieses wenigstens eine Ventil ist mittels eines Ventilbetätigungselements des Ventiltriebs betätigbar bzw. öffenbar und/oder schließbar.In particular, the valve train for valve actuation is designed for a single-cylinder cylinder head. In this case, a cylinder opens out on one side in a crankshaft housing of an internal combustion engine and is closed or can be closed on the other side by at least one valve. This at least one valve can be actuated or opened and/or closed by means of a valve actuating element of the valve drive.
Der Ventiltrieb ist eingerichtet, Ventilsteuerzeiten zu steuern und/oder einen vorbestimmten Ventilhub an dem wenigstens einem zugeordneten Ventil zu erzeugen, um damit einen Ladungswechsel in einem Zylinder zu steuern. Der Ladungswechsel kann, insbesondere bei Viertaktmotoren, durch wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil an einem Zylinderkopf erfolgen, die einen Brennraum des Zylinders abdichten und Frischgas und Abgas gesondert freigeben.The valve train is set up to control valve control times and/or to generate a predetermined valve lift on the at least one associated valve in order to control a gas exchange in a cylinder. The gas exchange can take place, particularly in four-stroke engines, by at least one inlet valve and at least one outlet valve on a cylinder head, which seal off a combustion chamber of the cylinder and release fresh gas and exhaust gas separately.
Die Erfindung basiert unter anderem auf der Idee, eine Betätigungsebene, ausgehend von welcher eine Betätigung wenigstens eines Ventilbetätigungselements eines Ventiltriebs erfolgt, derart anzuordnen, dass die Betätigung innerhalb eines Bereichs, welcher durch Komponenten des Ventiltriebs beschrieben ist, erfolgen kann. Hierzu ist vorgesehen, dass die Betätigung in einer Ebene zwischen den Ventilbetätigungselementen erfolgt. Diese Ebene kann eine Flächennormale aufweisen, die parallel zu einer Achse, welche die Verbindungselemente verbindet, ist, und/oder die Ebene kann in jedem ihrer Punkte zu beiden Verbindungselementen den gleichen Abstand aufweisen. Durch eine Betätigung in dieser Ebene können zur Betätigung notwendige Komponenten platzsparend angeordnet werden. Somit kann ein Zylinder und insbesondere ein Zylinderkopf, in welchem der Ventiltrieb anordenbar ist, ein reduziertes Volumen aufweisen, wodurch eine Gewichtseinsparung bei der Brennkraftmaschine ermöglicht ist.The invention is based, among other things, on the idea of arranging an actuation plane, from which at least one valve actuation element of a valve train is actuated, in such a way that actuation can take place within a region that is described by components of the valve train. For this purpose it is provided that the actuation takes place in a plane between the valve actuation elements. This plane can have a surface normal that is parallel to an axis connecting the connecting elements, and/or the plane can have the same distance at each of its points from both connecting elements. By actuation in this plane, components required for actuation can be arranged in a space-saving manner. A cylinder and in particular a cylinder head in which the valve train can be arranged can therefore have a reduced volume, which makes it possible to save weight in the internal combustion engine.
Bei einer Ausführungsform kann die Betätigung auf einer Achse zwischen den Ventilbetätigungselementen, welche die Ventilbetätigungselemente miteinander verbindet, erfolgen. Hierdurch kann der vom Ventiltrieb eingenommene Bauraumbereich optimiert genutzt werden, insbesondere kann ein zusätzlicher Bauraum für die Unterbringung von Betätigungskomponenten außerhalb der Ventilbetätigungselemente entfallen, wodurch eine geometrisch kompakte Ausführung des Ventiltriebs ermöglicht ist.In one embodiment, the actuation may occur on an axis between the valve actuation members that connects the valve actuation members together. As a result, the area of installation space occupied by the valve train can be used in an optimized manner; in particular, additional installation space for accommodating actuating components outside of the valve activation elements can be dispensed with, as a result of which a geometrically compact design of the valve train is made possible.
Bei einer Ausführungsform weist der Ventiltrieb eine Betätigungseinrichtung auf, wobei die Betätigungseinrichtung in einer Ebene zwischen den Ventilbetätigungselementen angeordnet ist. Die Betätigungseinrichtung ist ausgebildet, wenigstens eines der Ventilbetätigungselemente zu betätigen, um einen vorbestimmten Ventilhub an einem Ventil zu erwirken und/oder eine Steuerzeit des Ventils zu steuern. Durch eine Anordnung der Betätigungseinrichtung in einer Ebene zwischen den Ventilbetätigungselementen kann eine optimierte Nutzung eines Bauraums des Ventiltriebs ermöglicht werden. Zudem kann eine Betätigung durch die Betätigungseinrichtung in dieser Ebene erfolgen, wodurch ein Übertragungsweg bzw. eine Umlenkung einer Betätigungsbewegung verkürzt werden oder sogar entfallen kann. Somit können Komponenten zur Betätigung eingespart und das Gewicht der Brennkraftmaschine reduziert werden.In one embodiment, the valve train has an actuating device, with the actuating device being arranged in a plane between the valve actuating elements. The actuating device is designed to actuate at least one of the valve actuating elements in order to effect a predetermined valve lift on a valve and/or to control a control time of the valve. By arranging the actuating device in one plane between the valve actuating elements, an optimized use of the installation space of the valve train can be made possible. In addition, actuation by the actuation device can take place in this plane, as a result of which a transmission path or deflection of an actuation movement can be shortened or even eliminated. Thus, components for actuation can be saved and the weight of the internal combustion engine can be reduced.
Bei einer Ausführungsform des Ventiltriebs ist jedes Ventilbetätigungselement einem Ventil einer Brennkraftmaschine zugeordnet. Insbesondere ist das Ventilbetätigungselements dem Ventil räumlich derart zugeordnet, dass das Ventilbetätigungselement im Wesentlichen in einer Ebene mit dem Ventil liegt. Zudem kann das Ventilbetätigungselement in einer Hubrichtung des zugeordneten Ventils angeordnet sein, um eine möglichst direkte Betätigung des Ventils erwirken zu können. Das Ventilbetätigungselement kann dazu eingerichtet sein, ein Ventil pneumatisch, hydraulisch, elektromechanisch oder magnetisch zu betätigen.In one embodiment of the valve train, each valve actuating element is associated with a valve of an internal combustion engine. In particular, the valve actuating element is spatially assigned to the valve in such a way that the valve actuating element lies essentially in one plane with the valve. In addition, the valve actuating element can be arranged in a stroke direction of the associated valve in order to be able to bring about the most direct possible actuation of the valve. The valve actuating element can be set up to actuate a valve pneumatically, hydraulically, electromechanically or magnetically.
Bei einigen Ausführungsformen ist das Ventilbetätigungselement mit einem Ventil mechanisch verbunden, derart, dass das Ventil durch die Ventilbetätigungselement betätigbar ist, um das Ventil zu Öffnen und zu Schließen und/oder einen Ventilhub zu steuern. Hierzu kann eine formschlüssige Verbindung, insbesondere mittels eines Abnehmers, zwischen Ventilbetätigungselement und Ventil vorgesehen sein, um eine Bewegung, insbesondere ein Öffnen, ein Schließen und/oder einen Ventilhub an das Ventil zu übertragen bzw. am Ventil zu bewirken. Beispielsweise kann ein Öffnen des Ventils mittels eines Abnehmers bzw. Nockenfolgers in Form eines Stößels, Schlepphebels oder Kipphebels bewirkt werden. Ein Schließen des Ventils kann mittels einer Feder am Ventil, insbesondere mittels einer Schraubenfeder, Drehstabfeder und/oder Gasfeder, und/oder über eine desmodromische Betätigung zwangsgesteuert, erfolgen oder wenigstens unterstützt werden.In some embodiments, the valve actuator is mechanically connected to a valve such that the valve is operable by the valve actuator to open and close the valve and/or control valve lift. For this purpose, a positive connection, in particular by means of a pickup, can be provided between the valve actuating element and the valve in order to transmit a movement, in particular an opening, a closing and/or a valve lift, to the valve or to effect it on the valve. For example, the valve can be opened by means of a pickup or cam follower in the form of a tappet, rocker arm or rocker arm. Closing of the valve can take place or at least be supported by means of a spring on the valve, in particular by means of a helical spring, torsion bar spring and/or gas spring, and/or via a desmodromic actuation.
Bei einer Ausführungsform kann ein Zylinder einer Brennkraftmaschine zwei Einlassventile und zwei Auslassventile aufweisen, wobei jedem Einlassventil und/oder jedem Auslassventil jeweils ein Ventilbetätigungselement des Ventiltriebs zugeordnet ist. Hierbei können die Einlassventile und die Auslassventile in jeweils einer Ebene angeordnet sein, wobei die Einlassventile und die Auslassventile in Bezug auf eine Mittellängsachse des Zylinders gegenüberliegend angeordnet sind. Die hierin beschriebenen Angaben bezüglich der räumlichen Anordnung der Ventile beziehen sich auf eine Ventilmittelachse des jeweiligen Ventils, die im Wesentlichen einer Hubrichtung des Ventils folgt. Die Einlassventile und/oder die Auslassventile können als zueinander parallel (in einer Reihe) angeordnete, insbesondere hängende, Ventile ausgebildet sein oder die im Zylinderkopf hängenden Einlassventile und/oder Auslassventile können zueinander einen Winkel ausbilden (V-förmige Ventilanordnung). Dies ergibt im Vergleich zu einem Zylinderkopf mit parallel hängenden Ventilen eine günstigere Brennraumform und es können größere Ventildurchmesser verwendet werden.In one embodiment, a cylinder of an internal combustion engine can have two intake valves and two exhaust valves, with each intake valve and/or each exhaust valve being assigned a valve actuating element of the valve train. In this case, the intake valves and the exhaust valves can each be arranged in one plane, with the intake valves and the exhaust valves being arranged opposite one another in relation to a central longitudinal axis of the cylinder. The information described herein regarding the spatial arrangement of the valves relates to a valve center axis of the respective valve, which essentially follows a stroke direction of the valve. The intake valves and/or the exhaust valves can be designed as valves arranged parallel to one another (in a row), in particular overhead valves, or the intake valves and/or exhaust valves hanging in the cylinder head can form an angle to one another (V-shaped valve arrangement). Compared to a cylinder head with valves hanging in parallel, this results in a more favorable shape of the combustion chamber and larger valve diameters can be used.
Bei einer Ausführungsform des Ventiltriebs ist jedes Ventilbetätigungselement jeweils einem Einlassventil zugeordnet. Hierdurch kann die Steuerzeit des Einlassventils durch das Ventilbetätigungselement angepasst werden, um in allen Drehzahlbereichen eine möglichst effiziente Zylinderfüllung zu erreichen. Dies erlaubt eine Effizienzsteigerung der Brennkraftmaschine, und kann als Leistungs- und Drehmomentgewinn und als Kraftstoffeinsparung zum Tragen kommen.In one embodiment of the valve train, each valve actuation element is assigned to an intake valve. As a result, the control time of the intake valve can be adjusted by the valve actuation element in order to achieve the most efficient cylinder filling possible in all engine speed ranges. This allows an increase in the efficiency of the internal combustion engine and can have an effect as a gain in power and torque and as a fuel saving.
Bei einer Ausführungsform des Ventiltriebs ist jedes Ventilbetätigungselement jeweils einem Auslassventil zugeordnet. Hierdurch kann die Steuerzeit des Auslassventils durch das Ventilbetätigungselement angepasst werden, um eine größere „Ventilüberschneidung“ zu erwirken, wobei insbesondere ein Auslassventil und ein Einlassventil gleichzeitig geöffnet sein können. Durch eine verlängerte Ventilüberschneidung lässt sich die maximale Leistung der Brennkraftmaschine bei hohen Drehzahlen optimieren. Auch kann durch eine derartige Ausführungsform eine Optimierung von Gasströmen, beispielsweise ein gezieltes Wiederansaugen von Abgasen, erzielt werden.In one embodiment of the valve train, each valve actuation element is assigned to an outlet valve. As a result, the control time of the exhaust valve can be adjusted by the valve actuating element in order to bring about a greater "valve overlap", in which case, in particular, an exhaust valve and an intake valve can be open at the same time. The maximum power of the internal combustion engine at high speeds can be optimized by means of an extended valve overlap. Such an embodiment can also be used to optimize gas flows, for example exhaust gases can be drawn in again in a targeted manner.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Ventiltrieb in Abhängigkeit einer Brennkraftmaschine so ausgebildet, dass jedem Ventil der Brennkraftmaschine ein Ventilbetätigungselement zugeordnet ist, um eine Anpassbarkeit von Steuerzeiten der Ventile der Brennkraftmaschine zu verbessern.In a further embodiment, the valve train is dependent on an internal combustion engine designed in such a way that each valve of the internal combustion engine is assigned a valve actuating element in order to improve the adaptability of control times of the valves of the internal combustion engine.
Bei einer Ausführungsform des Ventiltriebs ist wenigstens ein Ventilbetätigungselement eingerichtet, wenigstens zwei unterschiedliche Betätigungsprofile für ein Ventil bereitzustellen. Ein Betätigungsprofil ist durch einen vorbestimmten Öffnungszeitpunkt und einen vorbestimmten Schließzeitpunkt eines Ventils charakterisiert sowie insbesondere durch eine spezifische Ventilhubkurve, welche von dem Ventilbetätigungselement an dem Ventil bewirkt werden können. Der Ventiltrieb ist insbesondere eingerichtet, mittels der Betätigung des Ventilbetätigungselements, insbesondere einer Betätigung mittels der Betätigungseinrichtung, von einem ersten Betätigungsprofil zu einem zweiten Betätigungsprofil für das Ventil zu wechseln bzw. umzuschalten und somit eine Steuerzeit bzw. einen Ventilhub am Ventil zu verändern.In one embodiment of the valve train, at least one valve actuation element is set up to provide at least two different actuation profiles for a valve. An actuation profile is characterized by a predetermined opening time and a predetermined closing time of a valve and, in particular, by a specific valve lift curve, which can be brought about by the valve actuating element on the valve. The valve drive is set up in particular to change or switch over from a first actuation profile to a second actuation profile for the valve by actuating the valve actuating element, in particular an actuation by means of the actuating device, and thus to change a control time or a valve lift on the valve.
Bei einer Ausführungsform weist das wenigstens eine Ventilbetätigungselement ein Nockenstück auf, wobei das Nockenstück dazu eingerichtet ist, um die eigene Achse zu rotieren. Eine Rotation kann dabei eine vollständige Rotation, insbesondere eine Folge von vollständigen Rotationen, oder eine teilweise Rotation, insbesondere innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs, sein. Das Nockenstück weist wenigstens eine Nockenkontur auf, wobei eine Größe des Nockenstücks bzw. eine radiale Erhebung des Nockenstücks einen Stellweg bzw. einen Ventilhub eines Ventils steuert und eine Schärfe des Nockenstücks bzw. ein Nockenprofil einen Öffnungszeitpunkt sowie einen Schließzeitpunkt steuert, um ein Betätigungsprofil bereitzustellen. Um wenigstens zwei Betätigungsprofile bereitzustellen, kann das Nockenstück wenigstens zwei unterschiedliche Nockenkonturen aufweisen, oder das Ventilbetätigungselement weist wenigstens zwei Nockenstücke mit jeweils unterschiedlichen Nockenkonturen auf. Hierbei können die unterschiedlichen Nockenkonturen zueinander benachbart, insbesondere aneinander angrenzend, angeordnet sein.In one embodiment, the at least one valve actuator includes a cam piece, the cam piece being configured to rotate about its own axis. A rotation can be a complete rotation, in particular a sequence of complete rotations, or a partial rotation, in particular within a predetermined angular range. The cam piece has at least one cam contour, with a size of the cam piece or a radial elevation of the cam piece controlling a travel or a valve lift of a valve and a sharpness of the cam piece or a cam profile controlling an opening time and a closing time in order to provide an actuation profile. In order to provide at least two actuation profiles, the cam piece can have at least two different cam contours, or the valve actuation element has at least two cam pieces, each with different cam contours. In this case, the different cam contours can be arranged adjacent to one another, in particular adjacent to one another.
Durch das Bereitstellen unterschiedlicher Betätigungsprofile kann eine Effizienz der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit einer Drehzahl gesteigert werden, wobei beispielsweise im Leerlauf oder bei niedriger Drehzahl einer Brennkraftmaschine, eine radial kleinere Nockenkontur und bei Volllast eine radial größere Nockenkontur aktiviert ist.By providing different actuation profiles, the efficiency of the internal combustion engine can be increased as a function of a speed, with a radially smaller cam contour being activated at idle or at a low speed of an internal combustion engine, and a radially larger cam contour being activated at full load.
Bei einer Ausführungsform des Ventiltriebs ist wenigstens ein Ventilbetätigungselement mittels einer Betätigungseinrichtung axial verschiebbar. Insbesondere kann das Ventilbetätigungselement bezüglich einer Achse, welche die Ventilbetätigungselemente verbindet, axial verschoben werden. Die Achse kann durch eine Welle, insbesondere eine Nockenwelle, gebildet werden, auf welcher das wenigstens eine Ventilbetätigungselement lateral verschiebbar angeordnet sein kann. Dabei kann das, insbesondere alle, Ventilbetätigungselement/e als Nockenstück mit wenigstens einer Nockenkontur ausgebildet sein.In one embodiment of the valve train, at least one valve actuating element can be displaced axially by means of an actuating device. In particular, the valve actuation element can be displaced axially with respect to an axis which connects the valve actuation elements. The axis can be formed by a shaft, in particular a camshaft, on which the at least one valve actuating element can be arranged in a laterally displaceable manner. In this case, the, in particular all, valve actuating element/s can be designed as a cam piece with at least one cam contour.
Die Betätigungseinrichtung kann eingerichtet sein, das Ventilbetätigungselement von einer ersten Lage, bei welcher beispielsweise eine erste Nockenkontur aktiviert ist bzw. abgegriffen werden kann, axial in eine zweite Lage, bei welcher die zweite Nockenkontur aktiviert ist, zu verschieben. Beispielsweise kann das Betätigungselement seitlich, insbesondere an einer Flanke, eines Ventilbetätigungselements angreifen, um eine axiale Verschiebung zu bewirken. Hierdurch kann ein Umschalten zwischen zwei Betätigungsprofilen des Ventilbetätigungselements bewirkt werden, um somit eine Leistungsanpassung der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Eine derartige Betätigung des Ventilbetätigungselements in Form einer axialen Verschiebung ermöglicht eine individualisierte Aktivierung einer vorbestimmten Steuerzeit und/oder Ventilkurve an einem Ventil.The actuating device can be set up to move the valve actuating element axially from a first position, in which, for example, a first cam contour is activated or can be tapped, into a second position, in which the second cam contour is activated. For example, the actuating element can act laterally, in particular on a flank, of a valve actuating element in order to bring about an axial displacement. As a result, switching between two actuation profiles of the valve actuation element can be brought about, in order thus to enable the power of the internal combustion engine to be adjusted. Such an actuation of the valve actuation element in the form of an axial displacement enables an individualized activation of a predetermined control time and/or valve curve on a valve.
Bei einer Ausführungsform weist der Ventiltrieb eine Nockenwelle auf, die mittels einer Betätigungseinrichtung axial verschiebbar ist. Die Nockenwelle kann dabei zu einer Rotation um die eigene Achse ausgebildet sein, wobei die Nockenwelle von der Kurbelwelle angetrieben werden kann, insbesondere mit einer halben Drehzahl der Kurbelwelle. Die wenigstens zwei Ventilbetätigungselemente können an der Nockenwelle angeordnet sein, und insbesondere jeweils als wenigstens ein, insbesondere hierin beschriebenes, Nockenstück ausgebildet sein. Die Ventilbetätigungselemente sind dabei insbesondere derart an der Nockenwelle angeordnet, um zusammen mit dieser eine Bewegung zu erfahren, insbesondere eine Rotation und/oder eine axiale Verschiebung. Hierdurch können mehrere, insbesondere alle, Ventilbetätigungselemente gleichzeitig betätigt werden. Beispielsweise kann die Betätigungseinrichtung zwischen den Ventilbetätigungselementen an der Nockenwelle angreifen, um eine axiale Verschiebung zu bewirken. Hierdurch kann eine Einsparung von Betätigungskomponenten des Ventiltriebs und eine Betätigung mit geringem Platzbedarf ermöglicht werden.In one embodiment, the valve drive has a camshaft that can be displaced axially by means of an actuating device. The camshaft can be designed to rotate about its own axis, it being possible for the camshaft to be driven by the crankshaft, in particular at half the speed of the crankshaft. The at least two valve actuation elements can be arranged on the camshaft, and in particular each can be designed as at least one cam piece, in particular as described herein. The valve actuation elements are in particular arranged on the camshaft in such a way that they undergo a movement together with it, in particular a rotation and/or an axial displacement. As a result, several, in particular all, valve actuation elements can be actuated simultaneously. For example, the actuation device can act on the camshaft between the valve actuation elements in order to bring about an axial displacement. As a result, it is possible to save on actuation components of the valve train and to make actuation with a small space requirement possible.
Bei einer Ausführungsform des Ventiltriebs weist eine Betätigungseinrichtung ein Nockenschaltelement auf einer Nockenwelle auf und das Nockenschaltelement ist, insbesondere drehfest, zwischen den Ventilbetätigungselementen auf der Nockenwelle angeordnet. Das Nockenschaltelement kann beispielsweise wenigstens eine spiralförmige Nut aufweisen, um eine axiale Verschiebung wenigstens eines Ventilbetätigungselements und/oder der Nockenwelle zu bewirken. Die Betätigung des Ventilbetätigungselements mittels des Nockenschaltelements kann eine zuverlässige Betätigung bei platzsparender Anordnung zwischen den Ventilbetätigungselementen ermöglichen.In one embodiment of the valve drive, an actuating device has a cam switching element on a camshaft and the cam switching element is arranged, in particular in a rotationally fixed manner, between the valve actuating elements on the camshaft. The cam switching element can for example, have at least one helical groove in order to bring about an axial displacement of at least one valve actuating element and/or the camshaft. Actuation of the valve actuation element by means of the cam switching element can enable reliable actuation with a space-saving arrangement between the valve actuation elements.
Bei einer Ausführungsform des Ventiltriebs weist eine Betätigungseinrichtung einen Aktuator auf, der eingerichtet ist, das Nockenschaltelement zu betätigen. Insbesondere kann der Aktuator ausgebildet sein, mit dem Nockenschaltelement derart zusammen zu wirken, dass eine axiale Verschiebung wenigstens eines Ventilbetätigungselements und/oder der Nockenwelle bewirkt wird. Insbesondere in Abhängigkeit von Drehzahl und/ Last der Brennkraftmaschine kann der Aktuator in das Nockenschalelement eingreifen und damit eine Betätigung des wenigstens einen Ventilbetätigungselements erwirken. Hierzu kann der Aktuator beispielsweise in eine spiralförmige Nut eines rotierbaren Nockenschaltelements eingreifen und damit eine axiale Verschiebung der Nockenwelle und/oder des Ventilbetätigungselements von einer ersten Position in eine zweite Position bewirken.In one embodiment of the valve drive, an actuating device has an actuator which is set up to actuate the cam switching element. In particular, the actuator can be designed to interact with the cam switching element in such a way that an axial displacement of at least one valve actuating element and/or the camshaft is brought about. In particular as a function of the speed and/or load of the internal combustion engine, the actuator can engage in the cam switching element and thus cause the at least one valve actuating element to be actuated. For this purpose, the actuator can engage, for example, in a spiral groove of a rotatable cam switching element and thus bring about an axial displacement of the camshaft and/or the valve actuating element from a first position into a second position.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator eingerichtet sein, ein Ventilbetätigungselement unmittelbar zu betätigen. Eine Rückstellung des Aktuators kann mechanisch über eine Rückwurframpe, beispielsweise auf dem Nockenschaltelement oder dem Ventilbetätigungselement, erfolgen. Ein Schaltvorgang kann nach einer Umdrehung der Nockenwelle abgeschlossen sein.In a further embodiment, the actuator can be set up to actuate a valve actuating element directly. The actuator can be reset mechanically via a throwback ramp, for example on the cam switching element or the valve actuating element. A shift can be completed after one revolution of the camshaft.
Bei einer Ausführungsform des Ventiltriebs ist eine Betätigungseinrichtung dazu eingerichtet, innerhalb einer Zylinderkopfhaube einer Brennkraftmaschine angeordnet zu werden. Dabei kann die Betätigungseinrichtung, insbesondere ein Aktuator der Betätigungseinrichtung an einer Lagerbrücke einer Nockenwelle, an einer Zylinderkopfhaube oder einer Zylinderwand angeordnet bzw. fixiert sein. Durch diese kompakte Anordnung der Betätigungseinrichtung kann ein radialer Umfang eines Zylinderkopfs verringert sein, wodurch eine Gewichtseinsparung an der Brennkraftmaschine ermöglicht ist.In one embodiment of the valve train, an actuating device is set up to be arranged inside a cylinder head cover of an internal combustion engine. The actuating device, in particular an actuator of the actuating device, can be arranged or fixed on a bearing bridge of a camshaft, on a cylinder head cover or on a cylinder wall. This compact arrangement of the actuating device allows a radial circumference of a cylinder head to be reduced, which makes it possible to save weight on the internal combustion engine.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Brennkraftmaschine angegeben, die wenigstens einen hierin beschriebenen Ventiltrieb aufweist. Die Brennkraftmaschine kann dabei als ein Einzylindermotor, als ein Zwei-Zylinder-Boxermotor, als ein Zweizylinder-V-Motor oder als ein Drei-Zylinder-W-Motor ausgebildet sein.According to a further aspect, an internal combustion engine is provided which has at least one valve train as described herein. The internal combustion engine can be designed as a single-cylinder engine, as a two-cylinder boxer engine, as a two-cylinder V engine or as a three-cylinder W engine.
Insbesondere eine durch den Ventiltrieb ermöglichte Bauraumeinsparung in radialer Richtung des Zylinderkopfhaube, ermöglicht es, den Zylinderkopf geringer zu dimensionieren und dadurch eine Gewichtsreduktion der Brennkraftmaschine zu erhalten.In particular, a saving in installation space made possible by the valve train in the radial direction of the cylinder head cover makes it possible to have smaller dimensions for the cylinder head and thereby achieve a reduction in the weight of the internal combustion engine.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Brennkraftmaschine ist eine Betätigungseinrichtung des Ventiltriebs innerhalb einer Zylinderkopfhaube angeordnet. Hierbei ist die Betätigungseinrichtung insbesondere in einer Ebene zwischen den Ventilbetätigungselementen angeordnet und kann an einer Lagerbrücke einer Nockenwelle, an einer Zylinderkopfhaube oder einer Zylinderwand angeordnet bzw. fixiert sein. In a further embodiment of the internal combustion engine, an actuating device for the valve train is arranged within a cylinder head cover. In this case, the actuating device is arranged in particular in a plane between the valve actuating elements and can be arranged or fixed on a bearing bridge of a camshaft, on a cylinder head cover or a cylinder wall.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftrad angegeben, aufweisend wenigstens einen hierin beschriebenen Ventiltrieb und/oder wenigstens eine hierin beschriebene Brennkraftmaschine. Ein derartiges Kraftfahrzeug kann, insbesondere durch eine Gewichtseinsparung, einen effizienten Betrieb ermöglichen.According to a further aspect, a motorcycle is specified, having at least one valve train described herein and/or at least one internal combustion engine described herein. Such a motor vehicle can enable efficient operation, in particular by saving weight.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
-
1 zeigt einen Ventiltrieb gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Offenbarung einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Ansicht. -
2 zeigt den Ventiltrieb aus1 gemäß der beispielhaften Ausführung der vorliegenden Offenbarung in einer weiteren schematischen Ansicht. -
3 zeigt den Ventiltrieb aus1 gemäß der beispielhaften Ausführung der vorliegenden Offenbarung in einer weiteren schematischen Ansicht.
-
1 shows a valve train according to an exemplary embodiment of the present disclosure of an internal combustion engine in a schematic view. -
2 shows the valve train1 according to the exemplary embodiment of the present disclosure in another schematic view. -
3 shows the valve train1 according to the exemplary embodiment of the present disclosure in another schematic view.
Eine Betätigungseinrichtung 14 weist ein auf der Nockenwelle 13 drehfest angeordnetes Nockenschaltelement 15 auf, wobei das als Schaltschnecke ausgebildete Nockenschaltelement 15 zwischen den Ventilbetätigungselementen 11, 12 angeordnet ist. Zudem weist die Betätigungseinrichtung 14 einen Aktuator 16 auf, der eingerichtet ist, das Nockenschaltelement 15 zu betätigen. Hierzu weist der Aktuator 16 einen, insbesondere elektromagnetisch betätigbaren, Aktuatorpin 26 auf, der eingerichtet ist, in eine erste spiralförmige Verschiebenut 25 eines Nockenschaltelements 15 einzutauchen.An
Bei einer Drehung der Nockenwelle 13 um die eigene Achse 23, kann somit eine axiale Verschiebung des Nockenschaltelements 15 entlang der Achse 23 durch ein Zusammenwirken mit dem Aktuator 16 bewirkt werden. Hierdurch ist in einer in
Eine Betätigung des Nockenschaltelements 15 mittels des Aktuators 16 an einer zweiten Verschiebenut 35 kann eine axiale Verschiebung der Ventilbetätigungselemente 11, 12 in eine zweite Position, hier in Richtung links in Bezug auf die Ebene E, erfolgen. Hierdurch können zweite Nockenkonturen 112, 122 und damit ein zweites Betätigungsprofil aktiviert werden, um die Einlassventile 51, 52 zu betätigen und eine vorbestimmte Hubkurve dieser zu erwirken. Auslassventile 53, 54 des Zylinders 50 können mittels der zweiten Nockenwelle 63 und daran angeordneten Nockenstücken 61, 62 betätigt werden.Actuation of the
Durch die vorgeschlagene Betätigung der Ventilbetätigungselemente 11, 12 aus einer Ebene E zwischen den Ventilbetätigungselementen 11, 12 kann eine kompakte Anordnung des Ventiltriebs 10 geschaffen werden. Insbesondere eine Anordnung der Betätigungseinrichtung 14 in einer solchen Ebene E ermöglicht eine optimierte Bauraumnutzung und eine komprimierte Ausgestaltung einer, den Ventiltrieb wenigstens teilweise umschließenden, Zylinderkopfhaube einer Brennkraftmaschine. Zudem kann eine Zündeinrichtung 70, insbesondere in einer Ebene zwischen den Einlassventilen 51, 52 und den Auslassventilen 53, 54, schräg angeordnet sein, um einen platzsparenden Aufbau des vorgeschlagenen Ventiltriebs 10 zu begünstigen.Through the proposed actuation of the
Zwischen den beiden Ventilbetätigungselementen 11, 12 ist das Nockenschaltelement 15 an der Nockenwelle 13 angeordnet und mittels eines Aktuators 16 einer Betätigungseinrichtung 14 betätigbar. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Aktuator 16 der Betätigungseinrichtung 14 in der Ebene E angeordnet, wobei die Ebene E eine Symmetrieebene der Einlassventile 51, 52 beschreibt. Mittels des Aktuators 16 ist das Nockenschaltelement 15 entlang der Achse 23 der Nockenwelle 13 verschiebbar, wodurch eine Betätigung bzw. axiale Verschiebung der Nockenwelle 13 bzw. der Ventilbetätigungselemente 11, 12 bewirkt wird. Durch die, insbesondere mittige, Anordnung der Betätigungseinrichtung 14 zwischen den Ventilbetätigungselementen 11, 12 ist der Ventiltrieb 10 kompakt ausgebildet. Eine Anordnung der Zündeinheit 70 in einem Winkel zu der Ebene E kann diese Kompaktheit unterstützen.The
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, für die zweite Nockenwelle 63 eine Betätigungseinrichtung 14 vorzusehen, um eine Betätigung von schaltbaren Ventilbetätigungselementen an der zweiten Nockenwelle zu ermöglichen und somit unterschiedliche Betätigungsprofile für Auslassventile 53, 54 der Brennkraftmaschine bereitzustellen.In a further exemplary embodiment, an
Eine Zündeinrichtung 70 der Brennkraftmaschine ist zwischen dem Antrieb 70 und der Betätigungseinrichtung 14, insbesondere schräg, angeordnet.An
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Ventiltriebvalve train
- 11, 1211, 12
- Ventilbetätigungselementvalve actuator
- 1313
- Nockenwellecamshaft
- 1414
- Betätigungseinrichtungactuating device
- 1515
- Nockenschaltelementcam switching element
- 1616
- Aktuatoractuator
- 2323
- Achseaxis
- 25, 3525, 35
- Verschiebenutshift groove
- 2626
- Aktuatorpinactuator pin
- 5050
- Zylindercylinder
- 51, 5251, 52
- Einlassventilintake valve
- 53, 5453, 54
- Auslassventiloutlet valve
- 511, 521511, 521
- Abnehmercustomer
- 6060
- Antriebdrive
- 61, 6261, 62
- Nockenstückcam piece
- 6363
- zweite Nockenwellesecond camshaft
- 7070
- Zündeinrichtungignition device
- 111, 121111, 121
- erste Nockenkonturfirst cam contour
- 112, 122112, 122
- zweite Nockenkontursecond cam contour
- EE
- Ebenelevel
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021121173.5A DE102021121173A1 (en) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | Valve train for an internal combustion engine, internal combustion engine and motorcycle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021121173.5A DE102021121173A1 (en) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | Valve train for an internal combustion engine, internal combustion engine and motorcycle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021121173A1 true DE102021121173A1 (en) | 2023-02-16 |
Family
ID=85039792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021121173.5A Ceased DE102021121173A1 (en) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | Valve train for an internal combustion engine, internal combustion engine and motorcycle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021121173A1 (en) |
Citations (4)
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---|---|---|---|---|
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DE102016208392A1 (en) | 2016-05-17 | 2017-11-23 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | camshaft |
-
2021
- 2021-08-16 DE DE102021121173.5A patent/DE102021121173A1/en not_active Ceased
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Legal Events
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---|---|---|---|
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R003 | Refusal decision now final |