DE102022108568A1 - Internal combustion engine with a heatable actuating device for a displaceable cam carrier - Google Patents

Internal combustion engine with a heatable actuating device for a displaceable cam carrier Download PDF

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Abstract

Ein Verbrennungsmotor umfasst mindestens einen Brennraum, dem zumindest ein Gaswechselventil zugeordnet ist, eine Nockenwelle zum Betätigen des Gaswechselventils, wobei die Nockenwelle eine Grundwelle und einen axial auf der Grundwelle verschiebbaren Nockenträger 25 umfasst, und eine Betätigungsvorrichtung 27 zum bedarfsweise Verschieben des Nockenträgers 25 mittels mindestens eines auf den Nockenträger 25 einwirkenden Aktors. Weiterhin sind zudem Mittel zum Beheizen des Aktors vorgesehen.An internal combustion engine comprises at least one combustion chamber to which at least one gas exchange valve is assigned, a camshaft for actuating the gas exchange valve, the camshaft comprising a basic shaft and a cam carrier 25 which can be moved axially on the basic shaft, and an actuating device 27 for displacing the cam carrier 25 as needed by means of at least one actuator acting on the cam carrier 25. Furthermore, means for heating the actuator are also provided.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Brennraum, dem zumindest ein Gaswechselventil zugeordnet ist, mit einer Nockenwelle zum Betätigen des Gaswechselventils, wobei die Nockenwelle eine Grundwelle und einen axial auf der Grundwelle verschiebbaren Nockenträger umfasst, und mit einer Betätigungsvorrichtung zum bedarfsweise Verschieben des Nockenträgers mittels mindestens eines auf den Nockenträger einwirkenden Aktors.The invention relates to an internal combustion engine with at least one combustion chamber, to which at least one gas exchange valve is assigned, with a camshaft for actuating the gas exchange valve, the camshaft comprising a basic shaft and a cam carrier which can be moved axially on the basic shaft, and with an actuating device for displacing the cam carrier if necessary at least one actuator acting on the cam carrier.

Das Verschieben des Nockenträgers kann dazu dienen, einen von mehreren sich unterscheidenden Nocken in Wirkverbindung mit dem Gaswechselventil zu bringen, um dessen Betätigung zu beeinflussen.The displacement of the cam carrier can serve to bring one of several different cams into operative connection with the gas exchange valve in order to influence its actuation.

Ein entsprechender Verbrennungsmotor ist jeweils in der DE 10 2018 107 936 A1 , der US 2020/0165946 A1 und der DE 10 2018 102 382 A1 offenbart.A corresponding combustion engine is available in each case DE 10 2018 107 936 A1 , the US 2020/0165946 A1 and the DE 10 2018 102 382 A1 disclosed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Verbrennungsmotor hinsichtlich der Funktion der Betätigungsvorrichtung beziehungsweise der durch diese realisierbaren Variabilität hinsichtlich der Betätigung des Gaswechselventils zu verbessern.The invention is based on the object of improving such an internal combustion engine with regard to the function of the actuating device or the variability that can be achieved by it with regard to the actuation of the gas exchange valve.

Diese Aufgabe ist bei einem Verbrennungsmotor gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen davon sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This task is solved in an internal combustion engine according to claim 1. Advantageous embodiments of this are the subject of the further patent claims and/or result from the following description of the invention.

Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor umfasst mindestens einen Brennraum, dem zumindest ein Gaswechselventil zugeordnet ist, eine Nockenwelle zum Betätigen des Gaswechselventils während eines Laufbetriebs des Verbrennungsmotors, wobei die Nockenwelle eine Grundwelle und einen axial (d.h. entlang der Längs- beziehungsweise Rotationsachse der Grundwelle) auf der Grundwelle verschiebbaren Nockenträger umfasst, und eine Betätigungsvorrichtung zum bedarfsweise Verschieben des Nockenträgers mittels mindestens eines auf den Nockenträger einwirkenden Aktors (Vorrichtung, die ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt). Erfindungsgemäß sind weiterhin Mittel zum Beheizen des Aktors vorgesehen. Dies ermöglicht, den Aktor bedarfsweise zu beheizen, um die Funktionssicherheit des Aktors auch bei relativ niedrigen Umgebungstemperaturen zu gewährleisten. Niedrige Umgebungstemperaturen können nämlich, wenn diese zu entsprechend niedrigen Körpertemperaturen des Aktors führen, die Leistungsfähigkeit des Aktors und insbesondere die Geschwindigkeit, mit der dieser zum Verschieben des Nockenträgers auf diesen einwirken kann, verringern. Dies kann dazu führen, dass ein vollständiges Verschieben des Nockenträgers innerhalb eines definierten Zeitraums, der hierfür vorgesehen ist, nicht realisiert werden kann. Dadurch kann eine Nutzung der Betätigungsvorrichtung und damit eine Realisierung einer Veränderung hinsichtlich der Betätigung des Gaswechselventils temporär verhindert werden. Dies kann insbesondere nach einem sogenannten Kaltstart des Verbrennungsmotors, bei dem dieser und damit auch der Aktor der Betätigungsvorrichtung eine im Wesentlichen der Umgebungstemperatur entsprechende Temperaturen aufweisen kann, der Fall sein, weil dann der Aktor zunächst durch Abwärme des Verbrennungsmotors erwärmt werden muss, wobei der Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart Abwärme auch erst verzögert freisetzt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Verbrennungsmotors kann der Aktor der Betätigungsvorrichtung unabhängig von Abwärme des Verbrennungsmotors temperiert und damit dessen Funktionsfähigkeit gewährleistet werden. Insbesondere wird ermöglicht, die Betätigungsvorrichtung unmittelbar oder relativ kurzzeitig nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors zu nutzen und damit ein Betätigen des Gaswechselventils bedarfsweise zu verändern.An internal combustion engine according to the invention comprises at least one combustion chamber, to which at least one gas exchange valve is assigned, a camshaft for actuating the gas exchange valve during running operation of the internal combustion engine, wherein the camshaft has a fundamental shaft and an axially (i.e. along the longitudinal or rotational axis of the fundamental shaft) displaceable on the fundamental shaft Cam carrier includes, and an actuating device for moving the cam carrier as needed by means of at least one actuator acting on the cam carrier (device that converts an electrical signal into a mechanical movement). According to the invention, means for heating the actuator are also provided. This makes it possible to heat the actuator if necessary in order to ensure the functional reliability of the actuator even at relatively low ambient temperatures. Low ambient temperatures, if they lead to correspondingly low body temperatures of the actuator, can reduce the performance of the actuator and in particular the speed at which it can act on the cam carrier to move it. This can result in the cam carrier not being able to be completely moved within a defined period of time intended for this purpose. As a result, use of the actuating device and thus the realization of a change in the actuation of the gas exchange valve can be temporarily prevented. This can be the case in particular after a so-called cold start of the internal combustion engine, in which this and thus also the actuator of the actuating device can have a temperature essentially corresponding to the ambient temperature, because then the actuator must first be heated by waste heat from the internal combustion engine, the internal combustion engine After a cold start, waste heat is released with a delay. Due to the inventive design of an internal combustion engine, the actuator of the actuating device can be temperature-controlled independently of waste heat from the internal combustion engine and thus its functionality can be guaranteed. In particular, it is possible to use the actuating device immediately or relatively briefly after a cold start of the internal combustion engine and thus to change the actuation of the gas exchange valve as necessary.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass dem mindestens einen Brennraum eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mehrere Gaswechselventile, insbesondere mindestens ein Einlassventil und ein Auslassventil, zugeordnet sind. Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor kann zudem vorzugsweise mehrere Brennräume aufweisen, denen jeweils mindestens ein Gaswechselventil, vorzugsweise mehrere Gaswechselventile, zugeordnet sind. Weiterhin kann ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor mehrere und insbesondere zwei Nockenwellen umfassen. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine, mehrere oder alle der Nockenwellen einen verschiebbaren Nockenträger oder mehrere verschiebbare Nockenträger aufweisen und eine oder mehrere diesen zugeordnete Betätigungsvorrichtungen vorgesehen sind. Bei mehreren Betätigungsvorrichtungen können eine, mehrere oder alle von diesen erfindungsgemäß mit Mitteln zum Beheizen des dazugehörigen Aktors oder mehrerer dazugehöriger Aktoren ausgestattet sein.Preferably, it can be provided that a plurality of gas exchange valves, in particular at least one inlet valve and one outlet valve, are assigned to the at least one combustion chamber of an internal combustion engine according to the invention. An internal combustion engine according to the invention can also preferably have several combustion chambers, each of which is assigned at least one gas exchange valve, preferably several gas exchange valves. Furthermore, an internal combustion engine according to the invention can comprise several and in particular two camshafts. It can be provided that one, several or all of the camshafts have a displaceable cam carrier or several displaceable cam carriers and one or more actuating devices assigned to them are provided. If there are several actuating devices, one, several or all of them can, according to the invention, be equipped with means for heating the associated actuator or several associated actuators.

Gemäß einer Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors kann vorgesehen sein, dass die Mittel zum Beheizen eine Heizvorrichtung umfassen oder sind, wobei als Heizvorrichtung eine Vorrichtung verstanden wird, die primär oder ausschließlich dafür vorgesehen ist, bedarfsweise gesteuert Wärmeenergie freizusetzen. Eine solche Heizvorrichtung kann insbesondere elektrisch ausgestaltet sein und demnach auf einer Wandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie basieren. Eine solche elektrische Heizvorrichtung kann insbesondere als Widerstandsheizvorrichtung ausgestaltet sein, wobei alternative Ausgestaltungen für die (elektrische) Heizvorrichtung (z.B. in Form einer Piezoheizvorrichtung oder PTC-Heizvorrichtung) vorteilhaft vorgesehen sein können.According to one embodiment of an internal combustion engine according to the invention, it can be provided that the means for heating comprise or are a heating device, whereby a heating device is understood to be a device which is primarily or exclusively intended to release thermal energy in a controlled manner as required. Such a heating device can in particular be designed electrically and therefore on a Conversion of electrical energy into thermal energy. Such an electrical heating device can in particular be designed as a resistance heating device, with alternative configurations for the (electrical) heating device (eg in the form of a piezo heating device or PTC heating device) being advantageously provided.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors kann vorgesehen sein, dass der Aktor elektromagnetisch wirkend ausgestaltet ist. Ein solcher elektromagnetischer Aktor kann eine Spule aufweisen, die bedarfsweise und gezielt mittels einer Steuerungsvorrichtung des Verbrennungsmotors mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden kann, wodurch dann ein Stromfluss durch die erzeugt wird, der ein gerichtetes magnetisches Feld erzeugt, das eine Bewegung eines Betätigungselements des Aktors, das vorzugsweise als teilweise innerhalb der Spule geführte Anker ausgestaltet sein kann, bewirkt.According to a preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, it can be provided that the actuator is designed to act electromagnetically. Such an electromagnetic actuator can have a coil which, if necessary and specifically, can be supplied with electrical voltage by means of a control device of the internal combustion engine, whereby a current flow is then generated through the coil, which generates a directed magnetic field which causes a movement of an actuating element of the actuator can preferably be designed as an anchor partially guided within the coil.

Weist ein solcher erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor eine Heizvorrichtung auf, die derart ausgestaltet ist, beispielsweise indem diese eine Heizspule umfasst, dass in ihrem (Heiz-)Betrieb ein Magnetfeld erzeugt wird, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass dieses Magnetfeld bei der Nutzung der Heizvorrichtung derart gerichtet ist, dass dieses kein Verschieben des Nockenträgers bewirkt beziehungsweise dass dieses keine Betätigung des Aktors bewirkt. Gleichzeitig kann vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung in einem zusätzlichen (Unterstützungs-)Betrieb ein Magnetfeld erzeugt, das eine Bewegung des Betätigungselements des Aktors, die zu einem Verschieben des Nockenträgers führt, gezielt unterstützt.If such an internal combustion engine according to the invention has a heating device which is designed in such a way, for example by comprising a heating coil, that a magnetic field is generated during its (heating) operation, it can preferably be provided that this magnetic field is directed in such a way when the heating device is used that this does not cause the cam carrier to move or that this does not cause the actuator to be actuated. At the same time, it can be provided that the heating device generates a magnetic field in an additional (support) operation, which specifically supports a movement of the actuating element of the actuator, which leads to a displacement of the cam carrier.

Bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit elektromagnetischem Aktor kann die elektrische Spule des Aktors auch vorteilhaft als Mittel zum Beheizen nutzbar sein. Hierbei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Spule derart bestromt wird, dass kein Verschieben des Nockenträgers realisiert wird, weil die Bestromung der Spule ausschließlich dem Zweck der Beheizung und nicht einer Veränderung hinsichtlich der Betätigung des Gaswechselventils dienen soll. Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann hierzu eine entsprechend für die Ansteuerung der Spule des Aktors eingerichtete Steuerungsvorrichtung aufweisen.In an internal combustion engine according to the invention with an electromagnetic actuator, the electrical coil of the actuator can also be advantageously used as a means for heating. It can preferably be provided that the coil is energized in such a way that no displacement of the cam carrier is realized because the energization of the coil should serve exclusively for the purpose of heating and not a change in the actuation of the gas exchange valve. For this purpose, an internal combustion engine according to the invention can have a control device set up accordingly for controlling the coil of the actuator.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors kann vorgesehen sein, dass der Aktor einen Führungsstift umfasst, der bedarfsweise in Eingriff mit einer Führungsnut des Nockenträgers bringbar ist, um eine Verschiebung des Nockenträgers zu realisieren. Dieser Führungsstift kann dabei insbesondere Teil eines Betätigungselement eines elektromagnetisch ausgestalteten Aktors sein. Eine solche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors ermöglicht eine Variabilität hinsichtlich der Betätigung des Gaswechselventils, die konstruktiv relativ einfach und gleichzeitig funktionssicher ausgestaltet ist.According to a preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, it can be provided that the actuator comprises a guide pin which, if necessary, can be brought into engagement with a guide groove of the cam carrier in order to realize a displacement of the cam carrier. This guide pin can in particular be part of an actuating element of an electromagnetically designed actuator. Such a design of an internal combustion engine according to the invention enables variability with regard to the actuation of the gas exchange valve, which is structurally relatively simple and at the same time functionally reliable.

Sofern bei einem solchen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor bei einer Nutzung der Spule als Mittel zum Beheizen des Aktors kein Verschieben des Nockenträgers realisiert werden soll, kann einerseits vorgesehen sein, dass die Spule derart bestromt wird, dass der Führungsstift nicht in die Führungsnut eingreift. Vielmehr kann die Bestromung der Spule derart gewählt sein, dass der Führungsstift als Folge des durch die Bestromung der Spule erzeugten Magnetfelds gegen einen Anschlag gedrückt wird, wobei der Führungsstift nicht in die Führungsnut eingreift. Gegebenenfalls erfordert dies eine Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung und/oder der Steuerungsvorrichtung derart, dass die Bestromung der Spule hinsichtlich des Stromflusses und damit der Richtung des Magnetfelds veränderbar ist, weil für die Nutzung des Aktors zum Verschieben des Nockenträgers eine Bestromung erforderlich sein kann, die ein Eingreifen des Führungsstifts in die Führungsnut bewirkt. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Verbrennungsmotors kann gegebenenfalls eine relativ komplexe Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung und/oder der Steuerungsvorrichtung erforderlich sein.If, in such an internal combustion engine according to the invention, no displacement of the cam carrier is to be realized when the coil is used as a means for heating the actuator, it can be provided, on the one hand, that the coil is energized in such a way that the guide pin does not engage in the guide groove. Rather, the current supply to the coil can be selected such that the guide pin is pressed against a stop as a result of the magnetic field generated by the current supply to the coil, with the guide pin not engaging in the guide groove. If necessary, this requires a design of the actuating device and/or the control device such that the energization of the coil can be changed with regard to the current flow and thus the direction of the magnetic field, because energization may be required for the use of the actuator to move the cam carrier, which requires an intervention of the guide pin into the guide groove. With such an inventive design of an internal combustion engine, a relatively complex design of the actuating device and/or the control device may be required.

Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn alternativ oder ergänzend vorgesehen ist, dass die Spule in einem Stillstand des Verbrennungsmotors derart bestromt wird, dass der Führungsstift in die Führungsnut eingreift und/oder gegen den Nockenträger drückt. Die Bestromung der Spule des Aktors kann demnach in der gleichen Art und Weise erfolgen, wie dies während eines Laufbetriebs des Verbrennungsmotors für ein Verschieben des Nockenträgers und für eine damit erzielte Änderung hinsichtlich der Betätigung des Gaswechselventils vorgesehen ist. Durch den Stillstand des Verbrennungsmotors wird dabei jedoch ein Verschieben des Nockenträgers verhindert.This disadvantage can be avoided if, alternatively or additionally, it is provided that the coil is energized when the internal combustion engine is at a standstill in such a way that the guide pin engages in the guide groove and/or presses against the cam carrier. The energization of the coil of the actuator can therefore take place in the same way as is provided for a displacement of the cam carrier and a resulting change in the actuation of the gas exchange valve during running operation of the internal combustion engine. However, the standstill of the internal combustion engine prevents the cam carrier from moving.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung einen ersten Aktor und einen zweiten Aktor aufweist, die jeweils einen Führungsstift umfassen, die bedarfsweise in Eingriff mit einer/der Führungsnut bringbar sind, wobei ein Eingriff des Führungsstifts des ersten Aktors ein Verschieben des Nockenträgers in eine erste Stellung und ein Eingriff des Führungsstifts des zweiten Aktors ein Verschieben des Nockenträgers in eine zweite Stellung bewirkt. Weiterhin bevorzugt können die Aktoren jeweils eine Spule umfassen.According to a preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, it can be provided that the actuating device has a first actuator and a second actuator, each of which includes a guide pin, which can be brought into engagement with one or the guide groove if necessary, with engagement of the guide pin of the first actuator Moving the cam carrier into a first position and engagement of the guide pin of the second actuator causes the cam carrier to move into a second position. Wei Further preferably, the actuators can each comprise a coil.

Sofern bei einem solchen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor vorgesehen ist, dass bei einer Nutzung zumindest einer der Spulen als Mittel zum Beheizen die entsprechende Spule derart bestromt wird, dass der dazugehörige Führungsstift nicht in die Führungsnut eingreift, kann vorgesehen sein, dass die Spulen beider Aktoren zumindest zeitweise gleichzeitig bestromt werden, wodurch eine möglichst hohe Heizleistung für die gesamte Betätigungsvorrichtung realisiert werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Spule ausschließlich desjenigen Aktors bestromt wird, dessen Führungsstift durch einen Eingriff in die dazugehörige Führungsnut infolge einer entsprechenden Stellung des Nockenträgers unmittelbar ein Verschieben des Nockenträgers bewirken kann. Demnach kann vorgesehen sein, ausschließlich denjenigen Aktor zu beheizen, der anschließend für ein Verschieben des Nockenträgers genutzt wird. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft umsetzbar sein, wenn bei eigentlich kalten Aktoren, wie sie insbesondere nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors vorliegen können, zunächst beziehungsweise als erstes stets ein konkretes Verschieben des Nockenträgers und damit der Einsatz eines konkreten Aktors vorgesehen ist. Bei einem vorgesehenen Einsatz des anderen Aktors kann dieser dann gegebenenfalls bereits so weitgehend durch Abwärme, die aus dem Beheizen des zuerst genutzten Aktors oder aus dem Laufbetrieb des Verbrennungsmotors resultiert, aufgewärmt sein, dass dieser andere beziehungsweise erst als zweites genutzte Aktor gegebenenfalls nicht selbst beheizbar ausgestaltet sein muss. Dies kann sich vorteilhaft hinsichtlich der konstruktiven Komplexität eines entsprechenden erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors auswirken.If in such an internal combustion engine according to the invention it is provided that when at least one of the coils is used as a means for heating, the corresponding coil is energized in such a way that the associated guide pin does not engage in the guide groove, it can be provided that the coils of both actuators are at least temporarily simultaneously be energized, whereby the highest possible heating output can be achieved for the entire actuating device. Alternatively, it can be provided that the coil is energized exclusively by that actuator whose guide pin can immediately cause the cam carrier to move by engaging in the associated guide groove as a result of a corresponding position of the cam carrier. Accordingly, provision can be made to heat only the actuator that is then used to move the cam carrier. This can be implemented particularly advantageously if, in the case of actually cold actuators, such as may be the case in particular after a cold start of the internal combustion engine, a specific displacement of the cam carrier and thus the use of a specific actuator is always provided first. If the other actuator is intended to be used, it may then be warmed up to such an extent by waste heat resulting from the heating of the actuator used first or from the running operation of the internal combustion engine that this other actuator, or actuator used only second, may not be designed to be heatable itself have to be. This can have an advantageous effect with regard to the design complexity of a corresponding internal combustion engine according to the invention.

Ist dagegen bei einem solchen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit erstem Aktor und zweitem Aktor vorgesehen, dass der Führungsstift zumindest eines der Aktoren in einem Stillstand des Verbrennungsmotors in die Führungsnut eingreift und/oder gegen den Nockenträger drückt, kann vorzugsweise vorgesehen sein , dass ausschließlich die Spule des ersten Aktors bestromt wird, durch den der Nockenträger in die ersten Stellung verschiebbar ist, wobei die erste Stellung als Ausgangsstellung für eine Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Dadurch kann trotz ausgefahrenem Führungsstift vermieden werden, dass der Nockenträger mit der Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors in eine für den sich an eine solche Inbetriebnahme unmittelbar anschließenden Laufbetrieb des Verbrennungsmotors nicht vorgesehene Stellung verschoben wird.If, on the other hand, in such an internal combustion engine according to the invention with a first actuator and a second actuator it is provided that the guide pin of at least one of the actuators engages in the guide groove and/or presses against the cam carrier when the internal combustion engine is at a standstill, it can preferably be provided that only the coil of the first Actuator is energized, through which the cam carrier can be moved into the first position, the first position being provided as the starting position for starting up the internal combustion engine. In this way, despite the guide pin being extended, it can be avoided that the cam carrier is moved when the internal combustion engine is started up into a position that is not intended for the running operation of the internal combustion engine immediately following such start-up.

Bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor kann es sich um einen (selbstzündenden und qualitätsgeregelten) Dieselmotor oder um einen (fremdgezündeten und quantitätsgeregelten) Ottomotor oder um eine Kombination daraus, d.h. z.B. um einen Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung, handeln. Der Verbrennungsmotor kann dabei mit Flüssigkraftstoff (d.h. Diesel oder Benzin) und/oder mit einem gasförmigen Kraftstoff (insbesondere Erdgas, LNG oder LPG) betreibbar sein.An internal combustion engine according to the invention can be a (self-igniting and quality-controlled) diesel engine or a (spark-ignited and quantity-controlled) gasoline engine or a combination thereof, i.e., for example, an internal combustion engine with homogeneous compression ignition. The internal combustion engine can be operated with liquid fuel (i.e. diesel or gasoline) and/or with a gaseous fuel (in particular natural gas, LNG or LPG).

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKVη, mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor. Dabei kann der Verbrennungsmotor insbesondere zur (direkten oder indirekten) Bereitstellung der Fahrantriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein.The invention also relates to a motor vehicle, in particular a wheel-based and non-rail-bound motor vehicle (preferably a car or a LKVη, with an internal combustion engine according to the invention. The internal combustion engine can be provided in particular for (directly or indirectly) providing the traction power for the motor vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, jeweils in vereinfachter Darstellung:

  • 1: einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in einer Aufsicht;
  • 2: den Verbrennungsmotor in einem Längsschnitt;
  • 3: einen Nockenträger des Verbrennungsmotors sowie eine dazugehörige Betätigungsvorrichtung;
  • 4: eine Abwicklung von Führungsnuten des Nockenträgers und ein Tiefenprofil der Führungsnuten;
  • 5: einen Querschnitt durch die Betätigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltungsform;
  • 6: einen Querschnitt durch die Betätigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform; und
  • 7: einen Querschnitt durch die Betätigungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltungsform.
The invention is explained in more detail below using design examples shown in the drawings. The drawings show, each in a simplified representation:
  • 1 : a top view of an internal combustion engine according to the invention;
  • 2 : the internal combustion engine in a longitudinal section;
  • 3 : a cam carrier of the internal combustion engine and an associated actuating device;
  • 4 : a development of guide grooves of the cam carrier and a depth profile of the guide grooves;
  • 5 : a cross section through the actuating device according to a first embodiment;
  • 6 : a cross section through the actuating device according to a second embodiment; and
  • 7 : a cross section through the actuating device according to a third embodiment.

In den 2 und 3 ist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor 1 einer Brennkraftmaschine dargestellt. Dieser bildet in einem Verbund aus Zylindergehäuse 2 und Zylinderkopf 3 mehrere (z.B. vier) Zylinderöffnungen 4 aus. Die Zylinderöffnungen 4 sind einlassseitig mit einem Saugrohr 6 eines Frischgasstrangs 5 und auslassseitig mit einem Abgaskrümmer 8 eines Abgasstrangs 7 des Verbrennungsmotors 1 gasführend verbunden. In bekannter Weise wird in Brennräumen 9, die von den Zylinderöffnungen 4 zusammen mit darin geführten Kolben 10 sowie mit dem Zylinderkopf 3 begrenzt sind, Frischgas (ausschließlich oder hauptsächlich Luft) mit Kraftstoff verbrannt. Der Kraftstoff kann dazu mittels Injektoren 11 direkt in die Brennräume 9 eingebracht werden. Das bei der Verbrennung der Kraftstoff-Frischgas-Gemische entstehende Abgas wird über den Abgasstrang 7 abgeführt.In the 2 and 3 an internal combustion engine 1 according to the invention of an internal combustion engine is shown. This forms several (eg four) cylinder openings 4 in a composite of cylinder housing 2 and cylinder head 3. The cylinder openings 4 are connected in a gas-carrying manner on the inlet side to an intake pipe 6 of a fresh gas line 5 and on the outlet side to an exhaust manifold 8 of an exhaust line 7 of the internal combustion engine 1. In a known manner, the combustion chambers 9 are limited by the cylinder openings 4 together with the pistons 10 guided therein and by the cylinder head 3 are, fresh gas (exclusively or mainly air) burned with fuel. For this purpose, the fuel can be introduced directly into the combustion chambers 9 using injectors 11. The exhaust gas resulting from the combustion of the fuel-fresh gas mixtures is discharged via the exhaust system 7.

Die Zufuhr des Frischgases in die Brennräume 9 und die Abfuhr des Abgases aus den Brennräumen 9 wird über Gaswechselventile 12, im vorliegenden Ausführungsbeispiel über zwei Einlassventile 12a und zwei Auslassventile 12b je Brennraum 9, gesteuert, die von einem in der 1 nicht, in der 2 nur teilweise und in der 3 in weiteren Details dargestellten Ventiltrieb des Verbrennungsmotors 1 betätigt werden.The supply of fresh gas into the combustion chambers 9 and the removal of the exhaust gas from the combustion chambers 9 is controlled via gas exchange valves 12, in the present exemplary embodiment via two inlet valves 12a and two outlet valves 12b per combustion chamber 9, which are controlled by one in the 1 not in the 2 only partially and in the 3 Valve train of the internal combustion engine 1 shown in further details can be actuated.

Der Ventiltrieb umfasst gemäß der 2 eine Kurbelwelle 13, die Kurbelzapfen 14 ausbildet, wobei die Kurbelzapfen 14 mit den Kolben 10 über Pleuel 15 verbunden sind. Dadurch führen Linearbewegungen der Kolben 10 zu einer Rotation der Kurbelwelle 13, wobei die Rotation der Kurbelwelle 13 wiederum einen periodischen Richtungswechsel der Linearbewegungen der Kolben 10 bewirkt. Eine Rotation der Kurbelwelle 13 wird zudem über ein Steuergetriebe, beispielsweise ein Zahnriemengetriebe 16, auf zwei Nockenwellen 17 übertragen, von denen jede zwei Gaswechselventile 12 je Brennraum 9 betätigt. Von den Nockenwellen 17 ist eine als Einlassnockenwelle ausgebildet, d.h. diese betätigt alle Einlassventile 12a, während die andere als Auslassnockenwelle ausgebildet ist und folglich alle Auslassventile 12b betätigt.The valve train includes according to the 2 a crankshaft 13 which forms crank pins 14, the crank pins 14 being connected to the pistons 10 via connecting rods 15. As a result, linear movements of the pistons 10 lead to a rotation of the crankshaft 13, the rotation of the crankshaft 13 in turn causing a periodic change in direction of the linear movements of the pistons 10. A rotation of the crankshaft 13 is also transmitted via a control gear, for example a toothed belt gear 16, to two camshafts 17, each of which actuates two gas exchange valves 12 for each combustion chamber 9. One of the camshafts 17 is designed as an intake camshaft, ie it operates all intake valves 12a, while the other is designed as an exhaust camshaft and consequently operates all exhaust valves 12b.

Die Brennkraftmaschine umfasst weiterhin einen Abgasturbolader (vgl. 1). Dieser weist eine in den Abgasstrang 7 integrierte Abgasturbine 18 sowie einen in den Frischgasstrang 5 integrierten Frischgasverdichter 19 auf. Ein von einem Abgasstrom rotierend angetriebenes Laufrad der Abgasturbine 18 treibt über eine Welle 20 ein Laufrad des Frischgasverdichters 19 an. Die so bewirkte Rotation des Laufrads des Frischgasverdichters 19 verdichtet das durch diesen hindurch geführte Frischgas. Mittels eines Wastegates 21 kann eine Ladedruckbegrenzung erzielt werden, indem in einem Betrieb des Verbrennungsmotors 1 mit hohen Drehzahlen und/oder Lasten ein Teil des Abgasstroms an der Abgasturbine 18 vorbei geführt wird. Weiterhin ist eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 22 in den Abgasstrang 7 integriert.The internal combustion engine also includes an exhaust gas turbocharger (cf. 1 ). This has an exhaust gas turbine 18 integrated into the exhaust gas line 7 and a fresh gas compressor 19 integrated into the fresh gas line 5. An impeller of the exhaust gas turbine 18, which is driven to rotate by an exhaust gas flow, drives an impeller of the fresh gas compressor 19 via a shaft 20. The rotation of the impeller of the fresh gas compressor 19 caused in this way compresses the fresh gas passed through it. By means of a wastegate 21, a boost pressure limitation can be achieved by guiding part of the exhaust gas flow past the exhaust gas turbine 18 when the internal combustion engine 1 is operating at high speeds and/or loads. Furthermore, an exhaust gas aftertreatment device 22 is integrated into the exhaust system 7.

Der Verbrennungsmotor 1 umfasst weiterhin eine Stellvorrichtung 23, mittels der für die Gaswechselventile 12 von einer Betätigung gemäß einer ersten Ventilerhebungskurve zu einer Betätigung gemäß einer zweiten Ventilerhebungskurve umgeschaltet werden kann. Diese Stellvorrichtung 23 ist von einer Steuerungsvorrichtung 24 ansteuerbar und in der 2 nur schematisch angedeutet. Die Funktion der Stellvorrichtung 23 beruht auf einer längsaxialen Verschiebbarkeit von hülsenförmigen Nockenträgern 25 (vgl. auch 3), die drehfest auf einer Grundwelle 26 der jeweiligen Nockenwelle 17 angeordnet sind, mittels jeweils einer Betätigungsvorrichtung 27 (vgl. 3). Die Nockenträger 25 weisen für jedes der von diesen betätigbaren Gaswechselventile 12 zwei unterschiedliche Nocken 28, 29 auf (vgl. 3), die in Abhängigkeit von den eingestellten Verschiebestellungen der Nockenträger 25 alternativ mit den dazugehörigen Gaswechselventilen 12 zusammenwirken.The internal combustion engine 1 further comprises an adjusting device 23, by means of which the gas exchange valves 12 can be switched from actuation according to a first valve lift curve to actuation according to a second valve lift curve. This adjusting device 23 can be controlled by a control device 24 and in the 2 only indicated schematically. The function of the adjusting device 23 is based on the longitudinal axial displaceability of sleeve-shaped cam carriers 25 (see also 3 ), which are arranged in a rotationally fixed manner on a base shaft 26 of the respective camshaft 17, by means of an actuating device 27 (cf. 3 ). The cam carriers 25 have two different cams 28, 29 for each of the gas exchange valves 12 that can be actuated by them (cf. 3 ), which, depending on the set displacement positions of the cam carriers 25, alternatively interact with the associated gas exchange valves 12.

In dem Ausgestaltungsbeispiel, wie es in den 1 bis 3 dargestellt ist, umfasst jeder der Nockenträger 25 insgesamt vier Paare erster und zweiter Nocken, 28, 29, die jeweils einem Gaswechselventil 12 des Verbrennungsmotor 1 zugeordnet sind. Mittels der Nocken 28, 29, die von einem derartigen Nockenträger 68 ausgebildet sind, werden somit entweder die Einlassventile 12a oder die Auslassventile 12b von insgesamt zwei benachbarten Brennräumen 9 des Verbrennungsmotors 1, bei dem jedem Brennraum 9 zwei Einlassventile 12a und zwei Auslassventile 12b zugeordnet sind, betätigt. Zwischen den beiden den Gaswechselventilen 12 eines ersten Brennraums 9 zugeordneten Nockenpaaren und den beiden den Gaswechselventilen 12 eines zweiten Brennraums 9 zugeordneten Nockenpaaren bildet jeder der Nockenträger 25 gemäß der 3 weiterhin noch eine Schaltkulisse mit zwei Führungsnuten 30 aus. Durch ein Zusammenwirken dieser Führungsnuten 30 mit Führungsstiften 31 der zugehörigen Betätigungsvorrichtung 27 kann der zugehörige Nockenträger 25 axial um eine definierte Distanz verschoben und dadurch jeweils (ausschließlich) ein ausgewählter der Nocken 28, 29 jedes Nockenpaars mit dem zugehörigen Gaswechselventil 12 in Wirkverbindung gebracht werden. Gemäß der 3 kann hierzu beispielsweise ausgehend von der dargestellten Stellung, in der die Gaswechselventile 12 jeweils mit dem rechten Nocken 28 jedes Nockenpaars in Wirkverbindung stehen, der linke Führungsstift ausgefahren werden und der Nockenträger 25 dadurch, im Zusammenwirken mit einer Rotation, nach rechts verschoben werden. Infolge des Auslaufens der Führungsnuten 30 in den Außenumfang der Schaltkulisse wird der linke Führungsstift 31 anschließend wieder in die eingefahrene Stellung zurückbewegt. Nach einem solchen Verschieben des Nockenträgers 25 befinden sich dann jeweils die linken Nocken 29 jedes Nockenpaars in Wirkverbindung mit dem dazugehörigen Gaswechselventil 12. Ein solches Verschieben eines der Nockenträger 25 nach rechts führt weiterhin dazu, dass der rechte Führungsstift 31 in Überdeckung mit der rechten Führungsnut 30 gebracht wurde, so dass durch ein Ausfahren dieses rechten Führungsstifts 31 der Nockenträger 25 um dieselbe Distanz nach links verschoben werden kann.In the embodiment example, as shown in the 1 until 3 is shown, each of the cam carriers 25 comprises a total of four pairs of first and second cams, 28, 29, each of which is assigned to a gas exchange valve 12 of the internal combustion engine 1. By means of the cams 28, 29, which are formed by such a cam carrier 68, either the inlet valves 12a or the outlet valves 12b of a total of two adjacent combustion chambers 9 of the internal combustion engine 1, in which each combustion chamber 9 is assigned two inlet valves 12a and two outlet valves 12b , pressed. Between the two pairs of cams assigned to the gas exchange valves 12 of a first combustion chamber 9 and the two pairs of cams assigned to the gas exchange valves 12 of a second combustion chamber 9, each of the cam carriers 25 forms according to 3 There is also a switching gate with two guide grooves 30. Through an interaction of these guide grooves 30 with guide pins 31 of the associated actuating device 27, the associated cam carrier 25 can be axially displaced by a defined distance and thereby (exclusively) a selected one of the cams 28, 29 of each cam pair can be brought into operative connection with the associated gas exchange valve 12. According to the 3 For this purpose, for example, starting from the position shown in which the gas exchange valves 12 are each in operative connection with the right cam 28 of each pair of cams, the left guide pin can be extended and the cam carrier 25 can thereby be moved to the right in cooperation with a rotation. As a result of the guide grooves 30 running out into the outer circumference of the shift gate, the left guide pin 31 is then moved back into the retracted position. After such a displacement of the cam carrier 25, the left cams 29 of each pair of cams are then in operative connection with the associated gas exchange valve 12. Such a displacement of one of the cam carriers 25 to the right also leads to the right guide pin 31 overlapping with the right guide groove 30 was brought so that by extending this right guide pin 31 the cam carrier 25 is moved the same distance can be moved to the left.

In der 4 sind die Führungsnuten 30 der Nockenträger 25 in abgewickelter Form dargestellt. Zusätzlich dazu ist ein Tiefenprofil dieser Führungsnuten 30 gezeigt. Demnach weist jede der Führungsnuten 30 einen in Umfangsrichtung verlaufenden Einspurbereich 32 mit variierender Nuttiefe zum Einspuren des zugehörigen Führungsstifts 31, einen sich daran in Umfangsrichtung anschließenden Verstellbereich 33 mit axialer Verlaufskomponente zum Verschieben des Nockenträgers 25, einen sich daran in Umfangsrichtung anschließenden Bremsbereich 34 zum Abbremsen der axialen Bewegungskomponente des Nockenträgers 25 zum Ende der axialen Verschiebung und einen sich daran in Umfangsrichtung anschließenden Auswerfbereich 35 mit einer Auswerframpe zum Zurückbewegen des Führungsstifts 31 auf.In the 4 the guide grooves 30 of the cam carriers 25 are shown in an unrolled form. In addition, a depth profile of these guide grooves 30 is shown. Accordingly, each of the guide grooves 30 has a circumferentially extending engagement area 32 with varying groove depth for engaging the associated guide pin 31, an adjustment area 33 adjoining it in the circumferential direction with an axial course component for moving the cam carrier 25, and a braking area 34 adjoining it in the circumferential direction for braking the axial movement component of the cam carrier 25 to the end of the axial displacement and an ejection area 35 adjoining it in the circumferential direction with an ejection ramp for moving the guide pin 31 back.

Die Betätigungsvorrichtungen 27 umfassen gemäß den 5 bis 7 jeweils zwei elektromagnetische Aktoren 36, die innerhalb eines Gehäuses 37 der Betätigungsvorrichtung 27 angeordnet sind und die jeweils eine elektrische Spule 38, die bedarfsweise von der Steuerungsvorrichtung 24 mit elektrischer Spannung beaufschlagbar und dadurch bestrombar ist, sowie einen Anker 39 umfassen. Der Anker 39 weist einen innerhalb der Spule 38 beziehungsweise einen innerhalb eines Führungsrohrs 44, das innerhalb der Spule 38 angeordnet ist, axial beweglich geführten Ankerkolben 40 auf, an dessen einem Ende eine Ankerplatte 41 mit einem Permanentmagneten befestigt ist. Ein zugehöriger Führungsstift 31 des Aktors 36 ist mit einem seiner Enden magnetisch an der Ankerplatte 41 gehalten.The actuating devices 27 include according to 5 until 7 two electromagnetic actuators 36 each, which are arranged within a housing 37 of the actuating device 27 and which each comprise an electrical coil 38, which can be supplied with electrical voltage if necessary by the control device 24 and can therefore be energized, and an armature 39. The armature 39 has an axially movably guided armature piston 40 within the coil 38 or one within a guide tube 44 which is arranged within the coil 38, at one end of which an armature plate 41 with a permanent magnet is attached. An associated guide pin 31 of the actuator 36 is held magnetically on the anchor plate 41 with one of its ends.

Ein Bestromen der Spule 38 eines Aktors 36 führt zur Erzeugung eines magnetischen Felds, das in Wechselwirkung mit dem Permanentmagneten des Ankers 39 ein Herausbewegen des Ankerkolbens 40 aus der Spule 38 und damit ein Ausfahren des zugehörigen Führungsstifts 31 bewirkt, wie dies in den 5 bis 7 jeweils für den rechten der Aktoren 36 gezeigt ist.Energizing the coil 38 of an actuator 36 leads to the generation of a magnetic field which, in interaction with the permanent magnet of the armature 39, causes the armature piston 40 to move out of the coil 38 and thus extends the associated guide pin 31, as shown in FIG 5 until 7 each is shown for the right of the actuators 36.

Wird die Bestromung der Spule 38 beendet, wird der Führungsstift 31 bei einer Rotation des zugeordneten Nockenträgers 25 beim Durchfahren des Auswerfbereichs 35 zurückbewegt und in der eingefahrenen Stellung magnetisch aufgrund der Wirkung des Permanentmagneten der Ankerplatte 41 gehalten.If the current supply to the coil 38 is ended, the guide pin 31 is moved back when the associated cam carrier 25 rotates as it passes through the ejection area 35 and is held magnetically in the retracted position due to the effect of the permanent magnet of the armature plate 41.

Erfindungsgemäß sind Mittel zum Beheizen zumindest eines der Aktoren 36 jeder Betätigungsvorrichtung 27 vorgesehen.According to the invention, means for heating at least one of the actuators 36 of each actuating device 27 are provided.

Bei der Betätigungsvorrichtung 27 gemäß der 5 sind die elektrischen Spulen 38 der Aktoren 36 als Mittel zum Beheizen nutzbar.In the actuating device 27 according to 5 the electrical coils 38 of the actuators 36 can be used as a means for heating.

Hierzu kann vorgesehen sein, dass durch eine Änderung der Richtung des Stromflusses durch die Spulen 38 im Vergleich zu der Richtung, die für ein Ausfahren der Führungsstifte 31 vorgesehen ist, die Spulen 38 bedarfsweise bestromt werden können, ohne dass dies zu einem Ausfahren der Führungsstifte 31 führt. Vielmehr wird dabei ein Magnetfeld erzeugt, dass den Anker 39 und den daran gehaltenen Führungsstift 31 in die eingefahrene Stellung drückt. Das Bestromen sorgt aufgrund von Widerstandsverlusten für eine Erwärmung der Spulen 38 und damit der gesamten Aktoren 36. Ein solches Beheizen der Aktoren 36 ist dabei sowohl im Stillstand als auch während eines Laufbetriebs des Verbrennungsmotors 1 möglich, weil dadurch, dass der Anker 39 und der daran gehaltene Führungsstift 31 in die eingefahrene Stellung gedrückt werden, kein ungewolltes Verschieben des Nockenträgers 25 als Folge einer zum Beheizen vorgesehenen Bestromung der Spulen 38 der Aktoren 36 erfolgen kann.For this purpose, it can be provided that by changing the direction of the current flow through the coils 38 compared to the direction that is intended for extending the guide pins 31, the coils 38 can be energized as required without this causing the guide pins 31 to be extended leads. Rather, a magnetic field is generated that presses the armature 39 and the guide pin 31 held thereon into the retracted position. Due to resistance losses, the energization ensures that the coils 38 and thus the entire actuators 36 are heated. Such heating of the actuators 36 is possible both when the internal combustion engine 1 is at a standstill and while it is running, because the armature 39 and the on it held guide pin 31 are pressed into the retracted position, no unwanted displacement of the cam carrier 25 can occur as a result of energization of the coils 38 of the actuators 36 intended for heating.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Spule 38 eines der Aktoren 36 jeder Betätigungsvorrichtung 27 gemäß der 5 im Stillstand des Verbrennungsmotors 1 derart zum Beheizen dieses Aktors 36 bestromt wird, dass der Führungsstift 31 in die zugeordnete Führungsnut 30 des Nockenträgers 25 eingreift oder für den Fall einer Teildrehung des Nockenträgers 25 eingreifen würde. Die 4 zeigt dabei mit Kreuzschraffur den Bereich des Nockenträgers 25, in dem der ausgefahrene Führungsstift 31 in Kontakt mit dem Nockenträger 25 kommen kann. Dabei wird die Spule 38 desjenigen Aktors 36 bestromt, dessen Verwendung in einem Laufbetrieb des Verbrennungsmotors 1 zu einer Stellung des Nockenträgers 25 führen würde, die auch für einen Stillstand des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen ist beziehungsweise für den Stillstand realisiert wurde.Furthermore, it can be provided that the coil 38 of one of the actuators 36 of each actuating device 27 according to 5 When the internal combustion engine 1 is at a standstill, current is energized to heat this actuator 36 in such a way that the guide pin 31 engages in the associated guide groove 30 of the cam carrier 25 or would intervene in the event of a partial rotation of the cam carrier 25. The 4 shows with cross hatching the area of the cam carrier 25 in which the extended guide pin 31 can come into contact with the cam carrier 25. In this case, the coil 38 of the actuator 36 is energized, the use of which would lead to a position of the cam carrier 25 when the internal combustion engine 1 is running, which is also intended for a standstill of the internal combustion engine 1 or was implemented for the standstill.

Bei den Betätigungsvorrichtungen 27 gemäß den 6 und 7 ist jeweils eine Heizvorrichtung 42 in die Betätigungsvorrichtungen 27 integriert. Die Heizvorrichtung 42 der Betätigungsvorrichtung gemäß der 6 weist ein einzelnes spulenförmiges Widerstandsheizelement 43 auf, das beide Aktoren im Bereich der dazugehörigen Spulen 38 umgibt. Die Heizvorrichtung 42 der Betätigungsvorrichtung gemäß der 7 weist dagegen jeweils ein spulenförmiges Widerstandsheizelement 43 je Aktor 26 auf. Anstelle einer die Spule 38 der einzelnen Aktoren 36 umgebenden Anordnung der Heizelementes 43 können diese auch in die Führungsrohre 44 der Aktoren 36 integriert sein. Die Heizelemente 43 können bedarfsweise, gesteuert von der Steuerungsvorrichtung 24, mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden, wobei dann ein Stromfluss durch das jeweilige Widerstandsheizelement 43 zu einer Wandlung von elektrische Energie in Wärmeenergie führt, die ein Beheizen des jeweiligen Aktors 36 bewirkt.In the actuating devices 27 according to 6 and 7 A heating device 42 is integrated into the actuating devices 27. The heating device 42 of the actuating device according to the 6 has a single coil-shaped resistance heating element 43, which surrounds both actuators in the area of the associated coils 38. The heating device 42 of the actuating device according to the 7 On the other hand, each actuator 26 has a coil-shaped resistance heating element 43. Instead of an arrangement of the heating element 43 surrounding the coil 38 of the individual actuators 36, they can also be integrated into the guide tubes 44 of the actuators 36. The heating elements 43 can, if necessary, be controlled by the control device 24, are supplied with electrical voltage, in which case a current flow through the respective resistance heating element 43 leads to a conversion of electrical energy into thermal energy, which causes the respective actuator 36 to be heated.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

11
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
22
ZylindergehäuseCylinder housing
33
Zylinderkopfcylinder head
44
ZylinderöffnungCylinder opening
55
FrischgasstrangFresh gas line
66
SaugrohrSuction pipe
77
AbgasstrangExhaust system
88th
Abgaskrümmerexhaust manifold
99
Brennraumcombustion chamber
1010
KolbenPistons
1111
Injektorinjector
1212
GaswechselventilGas exchange valve
12a12a
EinlassventilInlet valve
12b12b
Auslassventiloutlet valve
1313
Kurbelwellecrankshaft
1414
KurbelzapfenCrank pin
1515
Pleuelconnecting rod
1616
ZahnriemengetriebeTiming belt transmission
1717
Nockenwellecamshaft
1818
Abgasturbineexhaust turbine
1919
FrischgasverdichterFresh gas compressor
2020
WelleWave
2121
WastegateWastegate
2222
AbgasnachbehandlungsvorrichtungExhaust gas aftertreatment device
2323
StellvorrichtungAdjusting device
2424
SteuerungsvorrichtungControl device
2525
NockenträgerCam carrier
2626
Grundwellefundamental wave
2727
BetätigungsvorrichtungActuating device
2828
erster Nockenfirst cam
2929
zweiter Nockensecond cam
3030
FührungsnutGuide groove
3131
FührungsstiftGuide pin
3232
Einspurbereich der FührungsnutTracking area of the guide groove
3333
Verstellbereich der FührungsnutAdjustment range of the guide groove
3434
Bremsbereich der FührungsnutBraking area of the guide groove
3535
Auswerfbereich der FührungsnutEjection area of the guide groove
3636
AktorActor
3737
Gehäuse der BetätigungsvorrichtungActuator housing
3838
Spule des AktorsActuator coil
3939
Anker des AktorsActuator anchor
4040
Ankerkolbenanchor piston
4141
Ankerplatteanchor plate
4242
HeizvorrichtungHeating device
4343
Heizelement der HeizvorrichtungHeating element of the heater
4444
Führungsrohr des AktorsActuator guide tube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102018107936 A1 [0003]DE 102018107936 A1 [0003]
  • US 2020/0165946 A1 [0003]US 2020/0165946 A1 [0003]
  • DE 102018102382 A1 [0003]DE 102018102382 A1 [0003]

Claims (10)

Verbrennungsmotor (1) mit • mindestens einem Brennraum (9), dem zumindest ein Gaswechselventil (12) zugeordnet ist, • einer Nockenwelle (17) zum Betätigen des Gaswechselventils (12), wobei die Nockenwelle (17) eine Grundwelle (26) und einen axial auf der Grundwelle (26) verschiebbaren Nockenträger (25) umfasst, und • einer Betätigungsvorrichtung (27) zum bedarfsweise Verschieben des Nockenträgers (25) mittels mindestens eines auf den Nockenträger (25) einwirkenden Aktors (36), gekennzeichnet durch Mittel zum Beheizen des Aktors (36).Internal combustion engine (1) with • at least one combustion chamber (9), to which at least one gas exchange valve (12) is assigned, • a camshaft (17) for actuating the gas exchange valve (12), the camshaft (17) having a basic shaft (26) and a axially displaceable on the base shaft (26) cam carrier (25), and • an actuating device (27) for displacing the cam carrier (25) if necessary by means of at least one actuator (36) acting on the cam carrier (25), characterized by means for heating the Actuator (36). Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Beheizen eine Heizvorrichtung (42) umfassen oder sind.Internal combustion engine (1) according to Claim 1 , characterized in that the means for heating comprise or are a heating device (42). Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (36) elektromagnetisch wirkend ausgestaltet ist, wobei eine elektrische Spule (38) des Aktors (36) als Mittel zum Beheizen nutzbar ist.Internal combustion engine (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the actuator (36) is designed to act electromagnetically, an electrical coil (38) of the actuator (36) being usable as a means for heating. Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Steuerungsvorrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, zur Nutzung der Spule (38) als Mittel zum Beheizen die Spule (38) derart zu bestromen, dass kein Verschieben des Nockenträgers (25) realisiert wird.Internal combustion engine (1) according to Claim 3 , characterized by a control device (24) which is designed to energize the coil (38) to use the coil (38) as a means for heating in such a way that the cam carrier (25) is not displaced. Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (36) einen Führungsstift (31) umfasst, der bedarfsweise in Eingriff mit einer Führungsnut (30) des Nockenträgers (25) bringbar ist, um eine Verschiebung des Nockenträgers (25) zu realisieren.Internal combustion engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (36) comprises a guide pin (31) which, if necessary, can be brought into engagement with a guide groove (30) of the cam carrier (25) in order to displace the cam carrier ( 25) to realize. Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (28) derart bestromt wird, dass der Führungsstift (31) nicht in die Führungsnut (30) eingreift.Internal combustion engine (1) according to Claim 4 and 5 , characterized in that the coil (28) is energized in such a way that the guide pin (31) does not engage in the guide groove (30). Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (28) in einem Stillstand des Verbrennungsmotors (1) derart bestromt wird, dass der Führungsstift (31) in die Führungsnut (30) eingreift und/oder gegen den Nockenträger (25) drückt.Internal combustion engine (1) according to Claim 4 and 5 , characterized in that the coil (28) is energized when the internal combustion engine (1) is at a standstill in such a way that the guide pin (31) engages in the guide groove (30) and / or presses against the cam carrier (25). Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (27) einen ersten Aktor (36) und einen zweiten Aktor (36), die jeweils einen Führungsstift (31) umfassen, der bedarfsweise in Eingriff mit einer/der Führungsnut (30) bringbar sind, wobei ein Eingriff des Führungsstifts (31) des ersten Aktors (36) ein Verschieben des Nockenträgers (25) in eine erste Stellung und ein Eingriff des Führungsstifts (31) des zweiten Aktors (36) ein Verschieben des Nockenträgers (25) in eine zweite Stellung bewirkt.Internal combustion engine (1) according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that the actuating device (27) has a first actuator (36) and a second actuator (36), each of which comprises a guide pin (31) which, if necessary, can be brought into engagement with one or the guide groove (30), wherein a Engagement of the guide pin (31) of the first actuator (36) causes the cam carrier (25) to move into a first position and engagement of the guide pin (31) of the second actuator (36) causes the cam carrier (25) to move into a second position. Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (36) jeweils eine Spule (38) umfassen, wobei die Spulen (38) zumindest zeitweise gleichzeitig bestromt werden oder die Spule (38) ausschließlich desjenigen Aktors (36) bestromt wird, dessen Führungsstift (31) durch einen Eingriff in die dazugehörige Führungsnut (30) unmittelbar ein Verschieben des Nockenträgers (25) bewirken kann.Internal combustion engine (1) according to Claim 6 and 8th , characterized in that the actuators (36) each comprise a coil (38), the coils (38) being energized at least temporarily at the same time or the coil (38) being energized exclusively by that actuator (36) whose guide pin (31) passes through an engagement in the associated guide groove (30) can immediately cause the cam carrier (25) to move. Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (36) jeweils eine Spule (38) umfassen, wobei ausschließlich die Spule (38) des ersten Aktors (36) bestromt wird und wobei die erste Stellung als Ausgangsstellung für eine Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist.Internal combustion engine (1) according to Claim 7 and 8th , characterized in that the actuators (36) each comprise a coil (38), with only the coil (38) of the first actuator (36) being energized and the first position being provided as the starting position for starting up the internal combustion engine (1). .
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