DE202014101339U1

DE202014101339U1 - Brennkraftmaschine mit variablem Ventiltrieb

Info

Publication number: DE202014101339U1
Application number: DE201420101339
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2014-04-04
Anticipated expiration: 2024-03-25

Abstract

Brennkraftmaschine mit – mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem und/oder mindestens zwei Auslassöffnungen zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, – einer Pumpe (3a) zur Förderung von Motoröl, wobei die Pumpe (3a) unter Ausbildung eines Ölkreislaufs (1) der Versorgung der Brennkraftmaschine mit Motoröl dient, und – mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltrieben (17) mit mindestens zwei Ventilen (17a, 17a1, 17a2), die zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar sind, um die mindestens zwei Einlass- oder Auslassöffnungen eines Zylinders freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln, um die Ventile (17a, 17a1, 17a2) in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen, um die Ventile (17a, 17a1, 17a2) entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel zu öffnen, wobei jede Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle (17e) angeordneten Nocken (17d1, 17d2) umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle (17e) mit mindestens einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das zugehörige Ventil (17a, 17a1, 17a2) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – jede hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung via Öldruckleitung (7b, 16a1, 16a2, 18), die vom Ölkreislauf (1) abzweigt, mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar ist, wobei in der Öldruckleitung (7b, 16a1, 16a2, 18) ein steuerbares Absperrelement (6, 61, 62) angeordnet ist, welches die Öldruckleitung (7b, 16a1, 16a2, 18) versperrt oder freigibt, und – die Nocken (17d1, 17d2) der mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe (17) verdrehbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit

– mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem und/oder mindestens zwei Auslassöffnungen zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist,
– einer Pumpe zur Förderung von Motoröl, wobei die Pumpe unter Ausbildung eines Ölkreislaufs der Versorgung der Brennkraftmaschine mit Motoröl dient, und
– mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltrieben mit mindestens zwei Ventilen, die zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar sind, um die mindestens zwei Einlass- oder Auslassöffnungen eines Zylinders freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln, um die Ventile in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen, um die Ventile entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel zu öffnen, wobei jede Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle angeordneten Nocken umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle mit mindestens einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das zugehörige Ventil betätigbar ist.

Eine Brennkraftmaschine der genannten Art wird als Antrieb für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Ottomotoren, Dieselmotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, und Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.
Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der einzelnen Zylinder, d. h. Brennräume miteinander verbunden werden. Der Zylinderblock weist zur Aufnahme der Kolben bzw. der Zylinderrohre eine entsprechende Anzahl an Zylinderbohrungen auf. Der Zylinderkopf dient üblicherweise zur Aufnahme des Ventiltriebs. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraft-maschine Steuerorgane und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Steuerorgane. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslassöffnungen und das Füllen des Brennraums, d. h. das Ansaugen der Frischluft über die Einlassöffnungen. Zur Steuerung des Ladungswechsels werden bei Viertaktmotoren nahezu ausschließlich Hubventile als Steuerorgane verwendet, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen und auf diese Weise die Ein- und Auslaßöffnungen freigeben und verschließen. Die für die Bewegung eines Ventils erforderliche Betätigungseinrichtung einschließlich des Ventils selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet.
Eine Betätigungseinrichtung umfasst eine Nockenwelle, auf der Nocken angeordnet sind. Grundsätzlich wird zwischen einer untenliegenden Nockenwelle und einer obenliegenden Nockenwelle unterschieden. Dabei wird Bezug genommen auf die Trennebene zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock. Liegt die Nockenwelle oberhalb dieser Trennebene handelt es sich um eine obenliegende Nockenwelle, andernfalls um eine untenliegende Nockenwelle.
Obenliegende Nockenwellen werden ebenfalls im Zylinderkopf gelagert, wobei ein Ventiltrieb mit obenliegender Nockenwelle als weiteres Ventiltriebsbauteil einen Schwinghebel, einen Schlepphebel, einen Kipphebel und/oder einen Stößel aufweisen kann. Diese Nockenfolgeelemente liegen im Kraftfluss zwischen Nocken und Ventil.
Es ist die Aufgabe des Ventiltriebes die mindestens eine Einlass- und/oder Auslassöffnung eines Zylinders rechtzeitig freizugeben bzw. zu schließen, wobei eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den einbzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung des Zylinders bzw. ein vollständiges Abführen der Abgase zu gewährleisten. Nach dem Stand der Technik wird ein Zylinder daher auch häufig und zunehmend mit zwei oder mehr Einlassbzw. Auslassöffnungen ausgestattet.
Die Ansaugleitungen, die zu den Einlassöffnungen führen, und die Abgasleitungen, die sich an die Auslassöffnungen anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert.
Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist es ein grundsätzliches Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wobei ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad im Vordergrund der Bemühungen steht.
Problematisch sind der Kraftstoffverbrauch und damit der Wirkungsgrad insbesondere bei Ottomotoren, d. h. bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des Ottomotors. Die Laststeuerung erfolgt in der Regel mittels einer im Ansaugsystem vorgesehenen Drosselklappe. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist, d. h. je mehr diese das Ansaugsystem versperrt, desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe und vor dem Einlass in den mindestens einen Zylinder, d. h. Brennraum. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität eingestellt werden. Dies erklärt auch, weshalb sich die Quantitätsregelung gerade im Teillastbetrieb als nachteilig erweist, denn geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung und Druckabsenkung im Ansaugsystem, wodurch die Ladungswechselverluste mit abnehmender Last und zunehmender Drosselung steigen.
Um die beschriebenen Verluste zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Entdrosselung eines Ottomotors entwickelt.
Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung des Ottomotors ist beispielsweise ein ottomotorisches Arbeitsverfahren mit Direkteinspritzung. Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes ist ein geeignetes Mittel zur Realisierung einer geschichteten Brennraumladung. Die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum ermöglicht damit in gewissen Grenzen eine Qualitätsregelung beim Ottomotor. Die Gemischbildung erfolgt durch direkte Einspritzung des Kraftstoffes in den Zylinder bzw. in die in dem Zylinder befindliche Luft und nicht durch äußere Gemischbildung, bei der der Kraftstoff im Ansaugsystem in die angesaugte Luft eingebracht wird.
Eine andere Möglichkeit zur Entdrosselung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bietet die Zylinderabschaltung, d. h. die Abschaltung einzelner Zylinder in bestimmten Lastbereichen. Der Wirkungsgrad kann im Teillastbetrieb durch eine solche Teilabschaltung verbessert, d. h. erhöht werden, denn die Abschaltung eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erhöht bei konstanter Motorleistung die Belastung der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder, so dass bei Ottomotoren die Drosselklappe zum Einbringen einer größeren Luftmasse in diese Zylinder weiter geöffnet werden kann bzw. muss, wodurch insgesamt eine Entdrosselung der Brennkraftmaschine erreicht wird. Die ständig in Betrieb befindlichen Zylinder arbeiten während der Teilabschaltung im Bereich höherer Lasten, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Das Lastkollektiv wird zu höheren Lasten hin verschoben. Die während der Teilabschaltung weiter betriebenen Zylinder weisen zudem aufgrund der größeren zugeführten Luftmasse bzw. Gemischmasse eine verbesserte Gemischbildung auf. Zusätzliche Wirkungsgradvorteile ergeben sich dadurch, dass ein abgeschalteter Zylinder infolge der fehlenden Verbrennung keine Wandwärmeverluste infolge eines Wärmeüberganges von den Verbrennungsgasen an die Brennraumwände generiert.
Ein weiterer Lösungsansatz, den Verbrennungsprozess eines Ottomotors zu optimieren, besteht in der Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs. Im Gegensatz zu konventionellen Ventiltrieben, bei denen sowohl der Hub der Ventile als auch die Steuerzeiten nicht veränderlich sind, können diese den Verbrennungsprozess und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert werden. Eine drosselfreie und damit verlustfreie Laststeuerung ist bereits möglich, wenn der Ventiltrieb teilweise variabel bzw. schaltbar ist und beispielsweise die Schließzeit des Einlassventils und der Einlassventilhub variiert werden können. Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Gemischmasse bzw. Ladeluftmasse wird dann nicht mittels Drosselklappe, sondern über den Einlassventilhub und die Öffnungsdauer des Einlassventils gesteuert. Voll variable Ventiltriebe sind sehr kostenintensiv, weshalb häufig teilweise variable oder schaltbare Ventiltriebe zum Einsatz kommen. Die schaltbaren Ventiltriebe werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als teilweise variable Ventiltriebe angesehen.
Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt über mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltrieben mit

– mindestens zwei Ventilen, die zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar sind, um die mindestens zwei Einlass- oder Auslassöffnungen eines Zylinders freizugeben bzw. zu versperren,
– Ventilfedermitteln, um die Ventile in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und
– mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen, um die Ventile entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel zu öffnen, wobei jede Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle angeordneten Nocken umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle mit mindestens einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das zugehörige Ventil betätigbar ist.

Erfindungsgemäß wird eine hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung eingesetzt, welche unter Druck stehendes Öl verwendet, um die Variabilität des Ventiltriebs zu realisieren. Dies hat gleich mehrere Vorteile. Zum einen ist Öl ein Betriebsfluid der Brennkraftmaschine und daher bereits verfügbar. Zum anderen verfügt jede Brennkraftmaschine in der Regel über einen Ölkreislauf mit Komponenten wie einer Pumpe, einem Ölkühler und einem Filter, von denen Gebrauch gemacht werden kann zur Ausbildung der Ölversorgung der hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtung. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass lediglich die Variabilität des Ventiltriebs hydraulisch umgesetzt wird und der Ventiltrieb als solcher ein mechanischer Ventiltrieb sein kann, bei dem ein auf einer umlaufenden Nockenwelle angeordneter Nocken in Eingriff gebracht wird mit mindestens einem Nockenfolgeelement, welches wiederum ein Ventil zwangssteuert. Insofern ist die hydraulische Betätigungseinrichtung eine hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung ist beispielsweise ein hydraulisch betätigter Nockenwellenversteller, mit dem eine Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann, wodurch die Steuerzeiten der Ventile unter Beibehaltung der Ventilöffnungsdauer nach spät bzw. früh verschoben werden können.
Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bereitzustellen, die hinsichtlich der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe optimiert ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit

– mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem und/oder mindestens zwei Auslassöffnungen zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist,
– einer Pumpe zur Förderung von Motoröl, wobei die Pumpe unter Ausbildung eines Ölkreislaufs der Versorgung der Brennkraftmaschine mit Motoröl dient, und
– mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltrieben mit mindestens zwei Ventilen, die zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar sind, um die mindestens zwei Einlass- oder Auslassöffnungen eines Zylinders freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln, um die Ventile in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen, um die Ventile entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel zu öffnen, wobei jede Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle angeordneten Nocken umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle mit mindestens einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das zugehörige Ventil betätigbar ist,

– jede hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung via Öldruckleitung, die vom Ölkreislauf abzweigt, mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar ist, wobei in der Öldruckleitung ein steuerbares Absperrelement angeordnet ist, welches die Öldruckleitung versperrt oder freigibt, und
– die Nocken der mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe verdrehbar sind.

Erfindungsgemäß können die Einlassventile und/oder Auslassventile jedes Zylinders individuell betätigt, d. h. angesteuert werden. Jedem Ventil eines Zylinders und damit jedem Ventil der Brennkraftmaschine können individuelle Steuerzeiten bzw. ein individueller Hub zugeordnet werden. Die Ventile eines Zylinders oder einer Gruppe von Zylindern können auch einlassseitig und/oder auslassseitig abgeschaltet, d. h. deaktiviert werden; beispielsweise im Rahmen einer Teilabschaltung.
Die mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe sind erfindungsgemäß in zweifacher Hinsicht variabel bzw. schaltbar. Dadurch erhöhen sich die Variabilität des Ventiltriebs und die Anzahl der Freiheitsgrade beim Betreiben der Brennkraftmaschine.
Zum einen kann die hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung eines Ventils via Öldruckleitung mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagt werden und zwar durch Ansteuern eines in der Öldruckleitung angeordneten Absperrelements. In diesem Zusammenhang lassen sich Ausführungsformen realisieren, bei denen die Betätigungseinrichtung jedes Ventils einzeln ansteuerbar ist oder die auslassseitigen bzw. einlassseitigen Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Ventile eines Zylinders gemeinsam durch Ansteuern eines gemeinsamen Absperrelements modifiziert, d. h. transformiert werden, um die Variabilität des zugehörigen Ventiltriebs umzusetzen, d. h. zu realisieren.
Zum anderen sind die Nocken der mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe verdrehbar. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, dass die Nocken auch bei stillstehender Kurbelwelle verdrehbar sind und zwar in der folgenden Weise.
Die Nocken können gemeinsam und in gleicher Weise gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden, in der Art eines Nockenwellenverstellers, wodurch die Steuerzeiten der Ventile unter Beibehaltung der Ventilöffnungsdauer nach spät bzw. früh verschoben werden.
Die Nocken können aber auch gegeneinander verdreht werden, d. h. in unterschiedliche Verdrehrichtungen verstellt werden, wobei nur ein Nocken oder alle Nocken gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden. Dabei werden unter Beibehaltung der Ventilöffnungsdauer jedes Ventils die Steuerzeiten der Ventile derart gegeneinander verschoben, dass der Zylinder einlassseitig und/oder auslassseitig länger bzw. kürzer geöffnet ist, d. h. mit dem Ansaugsystem bzw. Abgasabführsystem länger bzw. kürzer in Verbindung steht.
Erfindungsgemäß werden auslassseitig bzw. einlassseitig mindestens zwei zumindest teilweise variable Ventiltriebe an mindestens einem Zylinder vorgesehen, d. h. die Brennkraftmaschine kann auch Ventile umfassen, die mittels eines konventionellen Ventiltriebs betätigt werden und die unveränderbare Steuerzeiten und einen unveränderbaren Hub aufweisen.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine löst die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die hinsichtlich der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe optimiert ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Nocken gegeneinander verdrehbar sind.
Vorliegend können unter Beibehaltung der Ventilöffnungsdauer jedes Ventils die Steuerzeiten der Ventile gegeneinander verschoben werden, so dass sich die Öffnungsdauer des zugehörigen Zylinders einlassseitig und/oder auslassseitig verlängern bzw. verkürzen lässt. Die Ventilüberschneidung der Ventile kann variiert werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die Leerlaufstabilität verbessert werden kann.
Diese Verstellmöglichkeit erfordert mindestens einen verdrehbaren Nocken. Gemäß einer ersten Alternative wird ein verstellbar ausgebildeter Nocken gegenüber der Kurbelwelle verdreht, wohingegen der mindestens eine andere Nocken als feststehender, statischer Nocken ausgeführt ist. Gemäß einer zweiten Alternative werden die mindestens zwei Nocken als verstellbare Nocken ausgebildet, die gegeneinander und gegenüber der Kurbelwelle verdrehbar sind.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Nocken auf einer zumindest zweiteiligen Nockenwelle angeordnet sind, die mindestens zwei gegeneinander verdrehbare Nockenwellenabschnitte umfasst, wobei mindestens ein Nocken auf einem ersten Nockenwellenabschnitt angeordnet ist und mindestens ein Nocken auf einem zweiten Nockenwellenabschnitt angeordnet ist. Ein Beispiel für eine Nockenwelle der vorstehenden Art beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 008 958 A1 .
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die zumindest zweiteilige Nockenwelle als ersten Nockenwellenabschnitt eine Hohlwelle und als zweiten Nockenwellenabschnitt eine in der Hohlwelle drehbar angeordnete Welle umfasst.
Bei Brennkraftmaschinen mit einer Kurbelwelle, die mit der Nockenwelle zumindest antriebsverbindbar ist, sind auch Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die Nocken miteinander und relativ zur Kurbelwelle verdrehbar sind.
Vorliegend werden die Nocken wie bei einem Nockenwellenversteller gemeinsam und in gleicher Weise gegenüber der Kurbelwelle verdreht. Dadurch werden die Steuerzeiten der zugehörigen Ventile unter Beibehaltung der jeweiligen Ventilöffnungsdauer nach spät bzw. früh verschoben.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen jede hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung über eine separate Öldruckleitung verfügt, die vom Ölkreislauf abzweigt und mit der die Betätigungseinrichtung mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar ist, wobei in der separaten Öldruckleitung ein steuerbares Absperrelement angeordnet ist, welches die separate Öldruckleitung versperrt oder freigibt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird jede hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs mit einer eigenen separaten Öldruckleitung ausgestattet und damit jeder hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtung ein eigenes steuerbares Absperrelement zugeordnet. Jedes zugehörige Ventil kann dann, insbesondere im Rahmen eines Ladungswechsels, mit individuellen Steuerzeiten bzw. einem individuellen Hub betätigt werden. Insbesondere können den mindestens zwei Einlassventilen bzw. Auslassventilen des Zylinders unterschiedliche Steuerzeiten und/oder ein unterschiedlicher Hub zugeordnet werden.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe eines Zylinders über eine gemeinsame Öldruckleitung verfügen, die vom Ölkreislauf abzweigt und mit der die Betätigungseinrichtungen mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar sind, wobei in der gemeinsamen Öldruckleitung ein steuerbares Absperrelement angeordnet ist, welches die gemeinsame Öldruckleitung versperrt oder freigibt.
Die Steuerzeiten und/oder der Hub der mindestens zwei Ventile eines Zylinders werden dann in der Regel in gleicher Weise verändert, nämlich dann, wenn die Ventile über hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtungen gleicher Bauart verfügen. Sind die Ventile hingegen mit Betätigungseinrichtungen unterschiedlicher Bauart ausgestattet, können Steuerzeiten und/oder Hub auch bei Verwendung einer gemeinsamen Öldruckleitung und damit der Verwendung eines gemeinsamen Absperrelements unabhängig voneinander, d. h. in unterschiedlicher Weise verändert werden.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die gemeinsame Öldruckleitung sich stromabwärts des steuerbaren Absperrelements verzweigt, wobei zu jeder Betätigungseinrichtung eine Abzweigung führt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Ventile der mindestens zwei Einlassöffnungen und/oder der mindestens zwei Auslassöffnungen jedes Zylinders jeweils zu einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb gehören.
Bei Brennkraftmaschinen mit mindestens zwei Zylindern, sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass diese mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, wobei die Ventile der mindestens zwei Einlassöffnungen und/oder der mindestens zwei Auslassöffnungen des mindestens einen Zylinders einer ersten Gruppe jeweils zu einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb gehören und die Ventile der mindestens zwei Einlassöffnungen und/oder der mindestens zwei Auslassöffnungen des mindestens einen Zylinders einer zweiten Gruppe jeweils zu einem nicht variablen Ventiltrieb gehören.
Diese Ausführungsform eignet sich für Brennkraftmaschinen mit Teilabschaltung, d. h. für Brennkraftmaschinen mit mindestens zwei Zylindern, die mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, bei denen eine Zylindergruppe als lastabhängig schaltbare Zylindergruppe ausgebildet ist, d. h. bei Bedarf abgeschaltet werden kann.
Vorteilhaft sind daher in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Zylinder der zweiten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder ist und der mindestens eine Zylinder der ersten Gruppe als lastabhängig schaltbarer Zylinder ausgebildet ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein mit dem mindestens einen Zylinderkopf verbindbarer und als obere Kurbelgehäusehälfte dienender Zylinderblock zur Aufnahme einer Kurbelwelle in mindestens zwei Lagern vorgesehen ist.
Ergänzt wird das Kurbelgehäuse durch die an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbare und als Ölwanne dienende untere Kurbelgehäusehälfte. Dabei weist die obere Kurbelgehäusehälfte zur Aufnahme der Ölwanne, d. h. der unteren Kurbelgehäusehälfte eine Flanschfläche auf. In der Regel wird zur Abdichtung der Ölwanne bzw. des Kurbelgehäuses gegenüber der Umgebung eine Dichtung in der bzw. an der Flanschfläche vorgesehen. Die Verbindung erfolgt häufig durch eine Verschraubung.
Vorteilhaft sind somit Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbare und als untere Kurbelgehäusehälfte dienende Ölwanne zum Sammeln des Motoröls vorgesehen ist.
Zur Aufnahme und Lagerung der Kurbelwelle sind mindestens zwei Lager im Kurbelgehäuse vorgesehen, die in der Regel zweiteilig ausgeführt sind und jeweils einen Lagersattel und einen mit dem Lagersattel verbindbaren Lagerdeckel umfassen. Die Kurbelwelle wird im Bereich der Kurbelwellenzapfen, die entlang der Kurbelwellenachse beabstandet zueinander angeordnet und in der Regel als verdickte Wellenabsätze ausgebildet sind, gelagert. Dabei können Lagerdeckel und Lagersättel als separate Bauteile oder einteilig mit dem Kurbelgehäuse, d. h. den Kurbelgehäusehälften ausgebildet werden. Zwischen der Kurbelwelle und den Lagern können Lagerschalen als Zwischenelemente angeordnet werden.
Zur Versorgung der Lager mit Öl dient der Ölkreislauf, wobei die Pumpe via Versorgungsleitung eine Hauptölgalerie, von der Kanäle zu den mindestens zwei Lagern führen, mit Motoröl versorgt. Zur Ausbildung der sogenannten Hauptölgalerie wird häufig ein Hauptversorgungskanal vorgesehen, der entlang der Längsachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist. Der Hauptversorgungskanal kann oberhalb oder unterhalb der Kurbelwelle im Kurbelgehäuse angeordnet sein oder auch in die Kurbelwelle integriert werden.
Vorteilhaft sind daher auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Pumpe unter Ausbildung des Ölkreislaufs via Versorgungsleitung eine Hauptölgalerie, von der Kanäle zu den mindestens zwei Lagern führen, mit Motoröl versorgt.
Die vorgesehene Pumpe muss einen ausreichend großen Förderstrom, d. h. ein entsprechend hohes Fördervolumen sicherstellen und für einen ausreichend hohen Öldruck im Ölkreislauf sorgen, insbesondere in der Hauptölgalerie. Die Reibung in den Lagern der Kurbelwelle trägt dabei maßgeblich zum Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine bei.
Der Druck im Ölkreislauf variiert, wobei sich der Öldruck insbesondere in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl ändern kann. Bei einer nicht variablen Ölpumpe liegt in der Regel bei höheren Lasten und höheren Drehzahlen ein höherer Öldruck und bei niedrigen Lasten und niedrigen Drehzahlen ein niedriger Öldruck vor. In Abhängigkeit von der Art des jeweiligen Verbrauchers, der via Ölkreislauf mit Öl zu versorgen ist, kann aber auch bei niedrigen Lasten und niedrigen Drehzahlen ein höherer Öldruck erforderlich werden und bei höheren Lasten und höheren Drehzahlen ein niedriger Öldruck zulässig sein. So kann bei einer im Leerlauf betriebenen Brennkraftmaschine, der Öldruck im Ölkreislauf derart niedrig sein, dass die hydraulische Betätigungseinrichtung eines schaltbaren Ventiltriebs oder die Spritzölkühlung eines zylinderzugehörigen Kolbens nicht mehr zuverlässig mit Öl versorgt bzw. mit dem erforderlichen Öldruck beaufschlagt werden kann.
Als Ölpumpe kann daher auch eine variable Ölpumpe, beispielsweise eine Flügelzellenpumpe zum Einsatz kommen, die wie eine Kolbenpumpe nach dem Verdrängungsprinzip arbeitet, aber im Gegensatz zu dieser nicht oszillierend und damit intermittierend, sondern rotierend und damit in vorteilhafter Weise kontinuierlich. In einem als Stator dienenden Hohlzylinder läuft ein weiterer als Rotor dienender Zylinder um, wobei die Drehachse des Rotors exzentrisch zum Stator angeordnet ist. Im Rotor sind mehrere radial angeordnete Schieber translatorisch verschiebbar gelagert, die den Raum zwischen Stator und Rotor in mehrere Kammern unterteilen. Die Fördermenge der Pumpe kann durch Verstellen der Exzentrizität des Rotors verändert werden, wobei eine vergrößerte Fördermenge zu einem erhöhten Öldruck am Pumpenausgang führt. Ein Verstellen der Exzentrizität kann mittels Motorsteuerung unter Verwendung eines elektrisch steuerbaren Ventils erfolgen, wobei das Ventil eine Öldruckleitung zur Flügelzellenpumpe freigibt oder versperrt, wodurch Einfluss genommen wird auf die Exzentrizität des Rotors.
Flügelzellenpumpen bzw. variable Ölpumpen im Allgemeinen sind vergleichsweise kostenintensiv und daher für den Serieneinsatz nicht immer geeignet, d. h. nicht immer eine Alternative zur Gewährleistung eines ausreichend hohen Öldrucks unter sämtlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine.
Vorteilhaft sind daher insbesondere Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine zusätzliche Pumpe im Ölkreislauf angeordnet ist.
Die zusätzliche Ölpumpe gewährleistet einen ausreichend großen Förderstrom bzw. einen ausreichend hohen Öldruck im Ölkreislauf. Die beiden Pumpen sind in Reihe geschaltet oder parallel angeordnet. Die zusätzliche Pumpe sorgt dafür, dass auch bei niedrigen Lasten und/oder niedrigen Drehzahlen ein ausreichend hoher Öldruck bzw. Mindestdruck im Ölkreislauf vorliegt, damit auch ausgewählte kritische Verbraucher dauerhaft mit einem ausreichend hohen Öldruck beaufschlagt werden bzw. beaufschlagbar sind.
Die Pumpe bzw. die zusätzliche Pumpe kann eine nicht variable Ölpumpe oder eine variable Ölpumpe sein, ist aber vorzugsweise eine nicht variable Ölpumpe, wodurch sich Kostenvorteile ergeben.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen eine weitere Pumpe unter Ausbildung eines weiteren Ölkreislaufs via Versorgungsleitung eine Hauptölgalerie, von der Kanäle zu den mindestens zwei Lagern führen, mit Motoröl versorgt, wobei der Ölkreislauf, in dem die Pumpe angeordnet ist, ein vom weiteren Ölkreislauf getrennter oder zumindest abtrennbarer Ölkreislauf ist.
Während die zusätzliche Pumpe wie die Pumpe im Ölkreislauf angeordnet ist, dient die weitere Pumpe zur Förderung von Öl in einem anderen, weiteren Ölkreislauf, der vom Ölkreislauf getrennt ist.
Versorgt ein weiterer Ölkreislauf via Versorgungsleitung eine Hauptölgalerie mit Öl, eröffnet dies die Möglichkeit, ausgewählte Verbraucher, die auch bei niedrigen Lasten und/oder niedrigen Drehzahlen einen ausreichend hohen Öldruck erfordern, in den Ölkreislauf zu implementieren. Die Verbraucher werden dabei auf die beiden Kreisläufe aufgeteilt und entweder im Ölkreislauf oder im weiteren Ölkreislauf angeordnet. Dann können mittels der Pumpe gezielt die Verbraucher mit einem ausreichend hohen Öldruck beaufschlagt bzw. Förderstrom versorgt werden, die nach dem Stand der Technik im Leerlauf oder bei niedriger Last und/oder Drehzahl Gefahr laufen würden, unterversorgt zu werden.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Pumpe zwecks Versorgung mit Motoröl via Einspeiseleitung mit einem Vorratsbehältnis zumindest verbindbar ist.
Die Pumpe, die zusätzliche Pumpe sowie die weitere Pumpe kann eine mechanisch angetriebene oder eine elektrisch angetriebene Pumpe sein.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Pumpe eine bei Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere auch bei stillstehender Kurbelwelle, dauerhaft angetriebene und arbeitende Pumpe ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Pumpe eine Ölkühlung eines dem mindestens einen Zylinder zugeordneten Kolbens mit Motoröl versorgt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen jede Betätigungseinrichtung der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe mindestens einen schaltbaren einseitig gelagerten Schlepphebel umfasst.
Umfasst die hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs einen Schlepphebel, kann dieser Schlepphebel mehrteilig ausgebildet werden, d. h. mehrere, insbesondere zwei Hebelelemente umfassen, wobei die Elemente entweder mittels Arretierung, beispielsweise mittels Arretierstift, starr miteinander verbunden sind oder voneinander getrennt und zumindest bereichsweise gegeneinander beweglich sind. Das Betätigen der Arretierung und damit das Schalten des Schlepphebels erfolgt dann hydraulisch, d. h. mittels Öldruck bzw. eben dem Fehlen dieses Öldrucks. Auf diese Weise kann beispielsweise der maximale Ventilhub variiert werden, wobei insbesondere einer der beiden Hübe Null sein kann.
Vorteilhaft sind grundsätzlich Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe zweistufig schaltbare Ventiltriebe sind, in der Art, dass zwei verschieden große Ventilhübe realisierbar sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen der Brennkraftmaschine gemäß den 1, 2a, 2b und 3 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 schematisch das Fragment einer Ölversorgung einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine
2a schematisch zwei Ventile eines Zylinders mitsamt Öldruckleitung einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine,
2b schematisch zwei Ventile eines Zylinders mitsamt Öldruckleitung einer zweiten Ausführungsform der Brennkraftmaschine, und
3 schematisch das Fragment einer Nockenwelle einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
1 zeigt schematisch das Fragment einer Ölversorgung einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
Zur Förderung des Motoröls durch den Ölkreislauf 1 ist eine Pumpe 3a vorgesehen, wobei eine Saugleitung 15 von der Ölwanne 14, die dem Sammeln und Bevorraten des Motoröls dient, zur Pumpe 3a führt, um die Pumpe 3a mit aus der Ölwanne 14 stammendem Motoröl zu versorgen.
Die Pumpe 3a fördert das Öl via Versorgungsleitung 4 zu den im Ölkreislauf 1 vorgesehenen Verbrauchern 5. Dabei durchströmt das Öl zunächst einen stromabwärts der Pumpe 3a angeordneten Filter 8 sowie einen stromabwärts des Filters 8 angeordneten kühlmittelbetriebenen Ölkühler 9, der während der Warmlaufphase in der Regel deaktiviert ist.
Stromabwärts mündet die Versorgungsleitung 4 in die Hauptölgalerie 10, von der Kanäle 10a zu Verbrauchern 5 führen, vorliegend zu den Hauptlagern 12 der Kurbelwelle und zu den kurbelwellenseitigen Pleuellagern 11, um diese mit Öl zu versorgen. Von der Hauptölgalerie 10 zweigen zudem Rückführleitungen 13 ab, die das Motoröl schwerkraftgetrieben zurück in die Ölwanne 14 führen.
Von der im Zylinderblock angeordneten Hauptölgalerie 10 führt des Weiteren eine Einspeiseleitung 7a zu einer zusätzlichen Pumpe 3b, welche via Öldruckleitung 7b weitere Verbraucher 5 mit unter Druck stehendem Öl versorgt. Diese Pumpe 3b dient der Förderung von Motoröl und versorgt vorliegend die hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung eines teilweise variablen Ventiltriebs 17, nämlich eines schaltbaren Ventiltriebs 17, mit Öl.
Die hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung des Ventiltriebs 17 umfasst einen schaltbaren einseitig gelagerten Schlepphebel 17c, der bei umlaufendem Nocken 17d ausgelenkt und mit einem Stößel 17b in Eingriff gebracht wird, welcher als Nockenfolgeelement auf das der Brennkammer abgewandte Ende des Ventils 17a aufgesetzt ist, so dass der Stößel 17b an der oszillierenden Hubbewegung des Ventils 17a teilnimmt, wenn der Nocken 17d sich mit seiner Nockenmantelfläche im Bereich der Nockennase in Eingriff befindet mit dem Schlepphebel 17c und diesen auslenkt.
Der Schlepphebel 17c ist zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Hebelelemente mittels Arretierstift starr miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können und dann zumindest bereichsweise zueinander beweglich sind. Das Betätigen des Stifts und damit das Schalten des Schlepphebels 17c erfolgt hydraulisch via schlepphebelzugehöriger Öldruckleitung 7b ₁, welche von der Öldruckleitung 7b abzweigt und in der ein gesteuertes Absperrelement 6 abgeordnet ist. In der Offenstellung des Absperrelements 6 wird der Arretierstift mit Öldruck beaufschlagt, wohingegen der Stift in der Schließstellung von der Öldruckleitung 7b getrennt wird und nicht druckbeaufschlagt ist bzw. wird.
Auf diese Weise lässt sich mittels Öldruck der Hub des Ventils 17a, d. h. der Maximalhub, variieren, wobei ein erster Hub realisiert wird, falls der Arretierstift mit Öldruck beaufschlagt wird und ein zweiter Hub realisiert wird, falls der Arretierstift von der zusätzlichen Pumpe 3b und damit vom Öldruck getrennt wird.
2a zeigt schematisch die zwei Einlassventile 17a ₁, 17a ₂ eines Zylinders mitsamt Öldruckleitungen 16a ₁, 16a ₂ einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine. Es wird ergänzend zu 1 ausgeführt, weshalb im Übrigen Bezug genommen wird auf 1.
Die Einlassventile 17a ₁, 17a ₂ gehören jeweils zu einem teilweise variablen Ventiltrieb 17, versperren zwei Einlassöffnungen eines Zylinders und geben diese während des Ladungswechsels frei.
Die hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung jedes Einlassventils 17a ₁, 17a ₂ verfügt jeweils über eine separate Öldruckleitung 16a ₁, 16a ₂, die vom Ölkreislauf abzweigt und mit der die Betätigungseinrichtung mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar ist. In jeder separaten Öldruckleitung 16a ₁, 16a ₂ ist ein steuerbares Absperrelement 6 ₁, 6 ₂ angeordnet, welches die separate Öldruckleitung 16a ₁, 16a ₂ versperrt oder freigibt.
Jedes Einlassventil 17a ₁, 17a ₂ kann im Rahmen eines Ladungswechsels mit individuellen Steuerzeiten bzw. einem individuellen Hub betrieben werden. Insbesondere können den Einlassventilen 17a ₁, 17a ₂ des Zylinders unterschiedliche Steuerzeiten und/oder ein unterschiedlicher Hub zugeordnet werden.
2b zeigt schematisch zwei Einlassventile 17a ₁, 17a ₂ eines Zylinders mitsamt Öldruckleitungen 18, 18 ₁, 18 ₂ einer zweiten Ausführungsform der Brennkraftmaschine. Es sollen nur die Unterschiede zu der in 2a dargestellten Ausführungsform erörtert werden, weshalb im Übrigen Bezug genommen wird auf die 1 und 2a.
Die Betätigungseinrichtungen der zwei Einlassventile 17a ₁, 17a ₂ verfügen über eine gemeinsame Öldruckleitung 18, die vom Ölkreislauf 1 abzweigt und mit der die Betätigungseinrichtungen mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar sind, wobei in der gemeinsamen Öldruckleitung 18 ein steuerbares Absperrelement 6 angeordnet ist, welches die gemeinsame Öldruckleitung 18 versperrt oder freigibt.
Die Steuerzeiten und/oder der Hub der Einlassventile 17a ₁, 17a ₂ des Zylinders werden in gleicher Weise verändert. Die gemeinsame Öldruckleitung 18 verzweigt sich stromabwärts des steuerbaren Absperrelements 6, wobei zu jeder Betätigungseinrichtung eines Einlassventils 17a ₁, 17a ₂ eine Abzweigung 18 ₁, 18 ₂ führt.
3 zeigt schematisch das Fragment einer Nockenwelle 17e eines teilweise variablen Ventiltriebs einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
Die zwei dargestellten Nocken 17d ₁, 17d ₂ sind gegeneinander verdrehbar, so dass die Ventilüberschneidung der beiden zugehörigen Einlassventile verändert, d. h. vergrößert oder verkleinert werden kann.
Hierzu ist die Nockenwelle 17e, auf der die Nocken 17d ₁, 17d ₂ angeordnet sind, zweiteilig ausgeführt. Die Nockenwelle 17e umfasst zwei gegeneinander verdrehbare Nockenwellenabschnitte 17e ₁, 17e, wobei ein erster Nocken 17d ₁ auf dem ersten Nockenwellenabschnitt 17e ₁ und ein zweiter Nocken 17d ₂ auf dem zweiten Nockenwellenabschnitt 17e ₂ angeordnet ist. Der zweite Nockenwellenabschnitt 17d ₂ ist als Hohlwelle ausgeführt, in der eine Welle, die als erster Nockenwellenabschnitt 17d ₁ dient, drehbar angeordnet und gelagert ist.
Wird nun die Welle um die Längsachse 17e´ mitsamt dem ersten Nocken 17d ₁ relativ zur Kurbelwelle und relativ zur Hohlwelle und damit auch relativ zum zweiten auf der Hohlwelle angeordneten Nocken 17d ₂ verdreht bzw. umgekehrt, kommt dies einem Verdrehen der zwei Nocken 17d ₁, 17d ₂ gegeneinander gleich. Dabei kann die Hohlwelle mitsamt zweitem Nocken 17d ₂ bzw. die Welle mitsamt erstem Nocken 17d ₁ in Position verharren.
Bezugszeichenliste

1: Ölkreislauf
3a: Pumpe
3b: zusätzliche Pumpe
4: Versorgungsleitung
5: Verbraucher
6: gesteuertes Absperrelement
6₁: erstes Absperrelement
6₂: zweites Absperrelement
7a: Einspeiseleitung
7b: Öldruckleitung
7b₁: schlepphebelzugehörige Öldruckleitung
8: Filter
9: Ölkühler
10: Hauptölgalerie
10a: Kanal
11: kurbelwellenseitiges Pleuellager
12: Kurbelwellenlager, Hauptlager
13: Rückführleitung
14: Ölwanne
15: Saugleitung
16a₁: separate Öldruckleitung
16a₂: separate Öldruckleitung
17: schaltbarer Ventiltrieb
17a: Ventil
17a₁: erstes Ventil, Einlassventil
17a₂: zweites Ventil, Einlassventil
17b: Stößel
17c: schaltbarer Schlepphebel
17d: Nocken
17d₁: erster Nocken
17d₂: zweiter Nocken
17e: Nockenwelle
17e´: Längsachse der Nockenwelle
17e₁: erster Nockenwellenabschnitt
17e₂: zweiter Nockenwellenabschnitt
18: gemeinsame Öldruckleitung
18₁: erste Abzweigung
18₂: zweite Abzweigung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010008958 A1 [0031]

Claims

Brennkraftmaschine mit – mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem und/oder mindestens zwei Auslassöffnungen zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, – einer Pumpe (3a) zur Förderung von Motoröl, wobei die Pumpe (3a) unter Ausbildung eines Ölkreislaufs (1) der Versorgung der Brennkraftmaschine mit Motoröl dient, und – mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltrieben (17) mit mindestens zwei Ventilen (17a, 17a ₁, 17a ₂), die zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar sind, um die mindestens zwei Einlass- oder Auslassöffnungen eines Zylinders freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln, um die Ventile (17a, 17a ₁, 17a ₂) in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen, um die Ventile (17a, 17a ₁, 17a ₂) entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel zu öffnen, wobei jede Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle (17e) angeordneten Nocken (17d ₁, 17d ₂) umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle (17e) mit mindestens einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das zugehörige Ventil (17a, 17a ₁, 17a ₂) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – jede hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung via Öldruckleitung (7b, 16a ₁, 16a ₂, 18), die vom Ölkreislauf (1) abzweigt, mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar ist, wobei in der Öldruckleitung (7b, 16a ₁, 16a ₂, 18) ein steuerbares Absperrelement (6, 6 ₁, 6 ₂) angeordnet ist, welches die Öldruckleitung (7b, 16a ₁, 16a ₂, 18) versperrt oder freigibt, und – die Nocken (17d ₁, 17d ₂) der mindestens zwei hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe (17) verdrehbar sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (17d ₁, 17d ₂) gegeneinander verdrehbar sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (17d ₁, 17d ₂) auf einer zumindest zweiteiligen Nockenwelle (17e) angeordnet sind, die mindestens zwei gegeneinander verdrehbare Nockenwellenabschnitte (17e ₁, 17e ₂) umfasst, wobei mindestens ein Nocken (17d ₁) auf einem ersten Nockenwellenabschnitt (17e ₁) angeordnet ist und mindestens ein Nocken (17d ₂) auf einem zweiten Nockenwellenabschnitt (17e ₂) angeordnet.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zweiteilige Nockenwelle (17e) als ersten Nockenwellenabschnitt (17d ₁) eine Hohlwelle und als zweiten Nockenwellenabschnitt (17d ₂) eine in der Hohlwelle drehbar angeordnete Welle umfasst.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 mit einer Kurbelwelle, die mit der Nockenwelle (17e) zumindest antriebsverbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (17d ₁, 17d ₂) miteinander und relativ zur Kurbelwelle verdrehbar sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede hydraulisch verstellbare Betätigungseinrichtung über eine separate Öldruckleitung (16a ₁, 16a ₂) verfügt, die vom Ölkreislauf (1) abzweigt und mit der die Betätigungseinrichtung mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar ist, wobei in der separaten Öldruckleitung (16a ₁, 16a ₂) ein steuerbares Absperrelement (6 ₁, 6 ₂) angeordnet ist, welches die separate Öldruckleitung (16a ₁, 16a ₂) versperrt oder freigibt.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch verstellbaren Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe (17a, 17a ₁, 17a ₂) eines Zylinders über eine gemeinsame Öldruckleitung (18) verfügen, die vom Ölkreislauf (1) abzweigt und mit der die Betätigungseinrichtungen mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagbar sind, wobei in der gemeinsamen Öldruckleitung (18) ein steuerbares Absperrelement (6) angeordnet ist, welches die gemeinsame Öldruckleitung (18) versperrt oder freigibt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Öldruckleitung (18) sich stromabwärts des steuerbaren Absperrelements (6) verzweigt, wobei zu jeder Betätigungseinrichtung eine Abzweigung (18 ₁, 18 ₂) führt.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (17a, 17a ₁, 17a ₂) der mindestens zwei Einlassöffnungen und/oder der mindestens zwei Auslassöffnungen jedes Zylinders jeweils zu einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb (17) gehören.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens zwei Zylindern, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass diese mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, wobei die Ventile (17a, 17a ₁, 17a ₂) der mindestens zwei Einlassöffnungen und/oder der mindestens zwei Auslassöffnungen des mindestens einen Zylinders einer ersten Gruppe jeweils zu einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb (17) gehören und die Ventile (17a, 17a ₁, 17a ₂) der mindestens zwei Einlassöffnungen und/oder der mindestens zwei Auslassöffnungen des mindestens einen Zylinders einer zweiten Gruppe jeweils zu einem nicht variablen Ventiltrieb gehören.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit dem mindestens einen Zylinderkopf verbindbarer und als obere Kurbelgehäusehälfte dienender Zylinderblock zur Aufnahme einer Kurbelwelle in mindestens zwei Lagern vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3a) unter Ausbildung des Ölkreislaufs (1) via Versorgungsleitung (4) eine Hauptölgalerie (10), von der Kanäle (10a) zu den mindestens zwei Lagern (11, 12) führen, mit Motoröl versorgt.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Pumpe (3b) im Ölkreislauf (1) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Pumpe unter Ausbildung eines weiteren Ölkreislaufs via Versorgungsleitung (4) eine Hauptölgalerie (10), von der Kanäle (10a) zu den mindestens zwei Lagern (11, 12) führen, mit Motoröl versorgt, wobei der Ölkreislauf (1), in dem die Pumpe (3a) angeordnet ist, ein vom weiteren Ölkreislauf getrennter oder zumindest abtrennbarer Ölkreislauf (1) ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3a) zwecks Versorgung mit Motoröl via Einspeiseleitung (7b) mit einem Vorratsbehältnis zumindest verbindbar ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Betätigungseinrichtung der mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe (17) mindestens einen schaltbaren einseitig gelagerten Schlepphebel (17c) umfasst.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei zumindest teilweise variablen Ventiltriebe (17) zweistufig schaltbare Ventiltriebe (17) sind, in der Art, dass zwei verschieden große Ventilhübe realisierbar sind.