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WO2014173480A1 - Ventiltriebvorrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Ventiltriebvorrichtung für eine brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2014173480A1
WO2014173480A1 PCT/EP2014/000697 EP2014000697W WO2014173480A1 WO 2014173480 A1 WO2014173480 A1 WO 2014173480A1 EP 2014000697 W EP2014000697 W EP 2014000697W WO 2014173480 A1 WO2014173480 A1 WO 2014173480A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
camshaft
valve
exhaust
combustion engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/000697
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Stolk
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of WO2014173480A1 publication Critical patent/WO2014173480A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force

Definitions

  • the invention relates to a valve drive device for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • Camshaft operated both at least one inlet valve and at least one exhaust valve. This is at least one camshaft, both at least one
  • the invention is particularly based on the object, the mileage of a
  • a first camshaft adjuster for adjusting a phase angle of the first camshaft, a second camshaft to the
  • a “camshaft” is to be understood in particular a shaft which is connected to a crankshaft of
  • Internal combustion engine is mechanically coupled and is arranged on the at least one intake cam or an exhaust cam, which is intended to actuate an intake valve or an exhaust valve by a rotation of the camshaft.
  • Phase angle is to be understood in this context, in particular an angle, for example, the camshaft, based on a zero position of the camshaft, preferably an angle of rotation of the camshaft relative to the crankshaft.An adjustment “to early” should be an adjustment of the phase position in a Direction of rotation of the camshaft are understood. Under an adjustment “to late” one should
  • a “basic position" of a camshaft adjuster is to be understood in particular a phase position in which the camshaft adjuster is locked and / or the camshaft adjuster during commissioning of
  • Camshaft angle correspond.
  • a "degree of camshaft angle” is to be understood in particular as meaning the 360 ° part of the circumference or one revolution of the camshaft, where all angles, unless stated otherwise, are given in degrees of camshaft angle here and in the following:
  • a camshaft angle is to be measured counter to the direction of rotation of the camshaft Under one
  • Camshaft a phase position of the actuation of the at least one inlet valve and a phase position of the actuation of the at least one exhaust valve in the same direction and changed by the same amount.
  • camshaft adjusters each have a basic position in which the intake valves and the exhaust valves of the working cylinder of the internal combustion engine simultaneously open and / or close during operation of the internal combustion engine.
  • an idle time and a filling time of the working cylinder can be minimized in a particularly simple manner.
  • Torque of the internal combustion engine can be provided.
  • "each one Inlet valves and exhaust valves of the working cylinder of the internal combustion engine simultaneously open and / or close during operation of the internal combustion engine should be understood in particular that the inlet valve actuated by the first camshaft of the valve drive device simultaneously with that of the second camshaft
  • Valve actuator actuated inlet valve of the working cylinder opens and / or closes, and that actuated by the first camshaft of the valve drive device exhaust valve of the working cylinder opens and / or closes simultaneously with the actuated by the second camshaft of the valve drive device exhaust valve.
  • camshaft adjusters have oppositely directed adjustment ranges. As a result, a large variability of the valve control can be achieved and in a particularly simple manner both an idle time and a filling time of the working cylinder for an operating state of the internal combustion engine can be increased.
  • An "adjustment range of a camshaft adjuster" is to be understood as meaning, in particular, an angular range which includes the possible phase positions of an offset camshaft late, or vice versa, the second camshaft can be retarded and the first camshaft retarded.
  • the camshaft adjusters are
  • Phase position of the first camshaft be equal to an amount of the phase angle of the second camshaft. Likewise, the amounts may differ.
  • first camshaft adjuster and the second camshaft adjuster have different adjustment ranges.
  • the adjustment of the camshaft adjuster comprise at least 15 degrees camshaft angle.
  • the Adjustment of the camshaft adjuster at least 20 degrees camshaft angle and more preferably 25 degrees camshaft angle.
  • camshafts each have an exhaust cam for actuating the exhaust valve and an intake cam for actuating the intake valve, which have a fixed phase relation to one another.
  • the camshafts can be provided in a particularly cost-effective manner.
  • a "fixed phase position" between an inlet cam and an outlet cam is to be understood in particular as meaning that at a constant rotational speed of the
  • Camshaft the actuated by the intake cam inlet valve in a
  • Exhaust valve is actuated, in particular that the phase position does not change by an adjustment of the camshaft.
  • the exhaust cam and the exhaust cam are actuated, in particular that the phase position does not change by an adjustment of the camshaft.
  • Inlet cam rotatably connected is particularly preferred.
  • Exhaust cam and the intake cam in each case also rotatably connected to the camshaft.
  • "non-rotatably connected to one another” is to be understood as being connected in a force-locking or positive-locking manner, in particular integrally formed, by “integral” in particular being connected at least materially, for example by a welding process, and / or advantageously in FIG in one piece, such as by casting, in a sintering process or a single blank.
  • phase angle of the intake cam of at least one of the camshafts against the leading exhaust cam of the same is also proposed that the phase angle of the intake cam of at least one of the camshafts against the leading exhaust cam of the same
  • Camshaft has a value of at least 100 degrees camshaft angle. Offset cams minimize peak forces by operating the intake valves and the exhaust valves, thereby minimizing friction in driving the camshaft and associated fuel consumption of the internal combustion engine. It should be understood, in particular, that the exhaust cam actuated exhaust valve and the intake cam actuated intake valve are associated with a same working cylinder Preferably, the phase position has a value of 110 degrees camshaft angle, more preferably a value from 120 degrees camshaft angle up.
  • the exhaust cams and the intake cams of at least one camshaft each have a valve opening angle of less than 140 degrees Have camshaft angle. This can be achieved that opening times of intake valves and exhaust valves can be adjusted without any overlap, whereby a variability of the valve control is increased. Under a
  • an angle range can be understood within which the valve actuated by the cam has a valve lift of at least 0.5 mm.
  • a valve opening angle of at most 130 degrees camshaft angle Preferably, a valve opening angle of at most 120 degrees
  • An "overall opening angle" of two or more exhaust cams is to be understood in particular to mean an angular range within which at least one of the exhaust valves actuated by the exhaust cams has a valve lift of at least 0.5 mm
  • Total opening angle of two or more intake cam in particular a
  • An angular range can be understood within which at least one of the inlet valves operated by the intake cam has a valve lift of at least 0.5 mm.
  • an internal combustion engine with at least one working cylinder and with at least two intake valves and at least two exhaust valves, the
  • the camshafts are provided to actuate the intake valves and the exhaust valves of the working cylinder.
  • a control and / or regulating unit is proposed, which is provided to adjust the phase angles of the camshafts independently of one another in at least one operating state by means of the camshaft adjuster.
  • an output of the internal combustion engine can be maximized, whereby a transmission coupled to the internal combustion engine can be designed for minimum fuel consumption.
  • a closing of the second intake valve can be defined and thus a filling of the working cylinder can be adjusted continuously. This allows the performance of the internal combustion engine at a constant
  • open throttle valve can be set, which throttle losses can be avoided and consumption can be reduced.
  • control technology is connected to at least one of the camshaft adjuster.
  • control and / or regulating unit can have a plurality of interconnected control units, which are preferably provided to communicate with one another via a bus system, in particular a CAN bus system.
  • Fig. 1 is a schematic view of a valve drive device for a
  • Fig. 2 is a Ventilhubdiagramm for a basic position of camshaft adjusters
  • Fig. 3 is a valve lift for phased camshaft adjuster.
  • FIG. 1 shows the schematic view of a valve drive device 10 for a
  • the internal combustion engine 1 1 has a first working cylinder 26, a second working cylinder 26 ', a third working cylinder 26 "and a fourth working cylinder 26"' on.
  • the working cylinders 26, 26 ', 26 ", 26"' are along a
  • the internal combustion engine 11 Main extension direction of the internal combustion engine 11 arranged in a row.
  • the internal combustion engine 11 also has a valve drive device 10.
  • Valve train device 10 includes a first camshaft 12, a first one
  • Camshaft adjuster 16 for adjusting a phase angle of the first camshaft 12, a second camshaft 14 and a second camshaft adjuster 17 for adjusting a phase position of the second camshaft 14.
  • the camshafts 12, 14 each have an axis 13, 15.
  • the axles 13, 15 of the camshafts 12, 14 are arranged substantially parallel to the main extension direction of the internal combustion engine 11 and parallel to each other.
  • the working cylinders 26, 26 ', 26 “, 26”' each have on a side facing the first camshaft 12 a first inlet valve 18, 18 ', 18 “, 18”' and a first outlet valve 20, 20 ', 20 “, 20 “'and on one of the second camshaft 14 side facing a second inlet valve 19, 19', 19", 19 "'and a second
  • the first camshaft 12 is for actuating each of the first inlet valve 18, 18 ', 18 ", 18"' and each of the first
  • Exhaust valve 20, 20 ', 20 “, 20”' of each of the four working cylinders 26, 26 ', 26 “, 26”' are provided.
  • the second camshaft 14 is for confirmation of each of the second intake valve 19, 19 ', 19 “, 19”' and of each of the second exhaust valve 21, 21 ', 21 “, 21”' of each of the four power cylinders 26, 26 ', 26 “, 26” 'provided.
  • Camshaft adjuster 16 is on the first camshaft 12 and the second
  • Camshaft adjuster 17 is arranged on the second camshaft 14.
  • the first camshaft 12 has, for each of its actuated inlet valves 18, 18 ', 18 “, 18"', an inlet cam 22, 22 ', 22 “, 22”' and for each outlet valve 20, 20 ', 20 “actuated by it.
  • Analog has the second
  • the intake cams 22, 22 ', 22 “, 22”' and the exhaust cams 24, 24 ', 24 ", 24"' of the first camshaft 12 have a fixed phase position 27 with each other.
  • Exhaust cams 24, 24 ', 24 ", 24”' of the first camshaft 12 are rotatably connected to the first camshaft 12.
  • the intake cams 23, 23 ', 23 ", 23”' and the exhaust cams 25, 25 ', 25 “, 25”' of the second camshaft 14 have a fixed phase relation to one another.
  • the intake cams 23, 23 ', 23 ", 23”' and the exhaust cams 25, 25 ', 25 “, 25”' of the second camshaft 14 are non-rotatably connected to the second camshaft 14.
  • the intake cams 22, 22 ', 22 “, 22"', 23, 23 ', 23 “, 23”' and the exhaust cams 24, 24 ', 24 ", 24"', 25, 25 ', 25 “, 25” 'of the camshafts 12, 14 each have one for themselves
  • FIG. 2 shows a valve lift diagram for the
  • the valve lift diagram includes an ordinate 32 associated with a valve lift and an abscissa 33 associated with a camshaft angle.
  • the abscissa 33 of the valve lift diagram comprises a value range of 0 degrees camshaft angle to 360 degrees
  • the valve lift diagram further includes the Ventilhubverlauf 34, 35 of the intake cam 22, 23 and the Ventilhubverlauf 36, 37 of the exhaust cam 24, 25.
  • Working cylinder 26 ', 26 “, 26”' are designed analogously, which is why in the following only the Ventilhubverrise 34, 35, 36, 37 of the exhaust cam 24, 25 and the intake cam 22, 23 are described for the first working cylinder 26.
  • the camshaft adjusters 16, 17 of the valve drive device 10 each have a basic position.
  • the camshaft adjuster 16, 17 are locked in their basic positions.
  • the valve lift curves 34, 35, 36, 37 in FIG. 2 correspond to FIGS
  • Exhaust cam 25 of the second camshaft 14 are the same for the basic positions of the camshaft adjuster 16, 17.
  • Exhaust valve 21 open and close at the same time.
  • the exhaust cams 24, 25 each have a valve opening angle 30, 31.
  • the valve opening angles 30, 31 extend from about 59 degrees camshaft angle to about 173 degrees camshaft angle.
  • the two exhaust cams 24, 25 for the first working cylinder 26 each have a valve opening angle 30, 31 of about 114 degrees camshaft angle.
  • Valve opening angle 30 of the exhaust cam 24 of the first camshaft 12 and the valve opening angle 31 of the exhaust cam 25 of the second camshaft 14 constitute a total valve opening angle 39 of the exhaust cams 24, 25
  • Total valve opening angle 39 of the exhaust cams 24, 25 is minimal when the phaser 16, 17 are each in their home position.
  • the exhaust cams 24, 25 have for the basic positions of the camshaft adjuster 16, 17 a
  • the valve lift course 34 of the intake cam 22 of the first camshaft 12 and the valve lift course 35 of the intake cam 23 of the second camshaft 14 are the same for the basic positions of the camshaft adjusters 16, 17.
  • the first intake valve 18 and the second intake valve 19 open and close simultaneously.
  • the intake cams 22, 23 each have a valve opening angle 28, 29.
  • the valve opening angles 28, 29 extend from about 187 degrees camshaft angle to about 301 degrees
  • Camshaft angle The two intake cams 22, 23 for the first working cylinder 26 each have a valve opening angle 28, 29 of about 114 degrees
  • Camshaft angle on The valve opening angle 28 of the intake cam 22 of the first camshaft 12 and the valve opening angle 29 of the intake cam 23 of the second camshaft 14 form a total valve opening angle 38 of the intake cams 22, 23.
  • the total valve opening angle 38 of the intake cams 22, 23 is minimal as the phillips 16, 17 respectively are in the basic position.
  • Intake cam 22, 23 for the first working cylinder 26 point for the basic positions the camshaft adjuster 16, 17 a total valve opening angle 38 of about 1 4 degrees camshaft angle.
  • the intake valves 18, 19 each open and close about 128 degrees camshaft angle to the exhaust valves 20, 21.
  • the intake cam 22 of the first camshaft 12 for the first working cylinder 26 has a relation to the exhaust cam 24 of the first camshaft 12 for the first working cylinder 26 a about 128 degrees subsequent phase position 27 on.
  • the inlet cam 23 of the second camshaft 14 for the first working cylinder 26 has a relation to the exhaust cam 25 of the second camshaft 14 for the first working cylinder 26 by about 128 degrees subsequent phase position 27.
  • the camshaft adjusters 16, 17 each have an adjustment range of approximately 25 degrees camshaft angle. The adjustment of the camshaft adjuster 16, 17 are equal. The adjustment range of the first camshaft adjuster 16 extends from the basic position of the camshaft adjuster 16 in the direction of earlier
  • the adjustment of the second camshaft adjuster 17 extends from the
  • the camshaft adjuster 16, 17 have oppositely directed adjustment ranges.
  • FIG. 3 shows, like FIG. 2, a valve lift diagram for the intake cam 22 and the exhaust cam 24 of the first camshaft 12, as well as for the intake cam 23 and the exhaust cam 25 of the second camshaft 14, respectively for the first working cylinder 26.
  • the valve lift diagram comprises an ordinate 32 associated with a valve lift and an abscissa 33 associated with a camshaft angle.
  • the abscissa 33 of the valve lift diagram comprises a value range of 0 degrees camshaft angle to 360 degrees camshaft angle.
  • the valve lift diagram further includes a Ventilhubverlauf 34, 35, 36, 37 for the intake cam 22, 23 and the exhaust cam 24, 25.
  • Figure 3 corresponds to an operating condition of the valve train device 10, in which the first camshaft adjuster 16 by about 19 degrees camshaft angle to early and the second camshaft adjuster 17 is retarded by about 19 degrees camshaft angle.
  • the valve opening angle 30 of the exhaust cam 24 of the first camshaft 12 extends from about 40 degrees camshaft angle to about 154 degrees camshaft angle.
  • the valve opening angle 31 of the exhaust cam 25 of the second camshaft 14 extends from about 78 degrees camshaft angle to about 192 degrees camshaft angle.
  • the exhaust cams 24, 25 have an overall valve opening angle 39 of approximately 152 degrees camshaft angle.
  • the exhaust cams 24, 25 in comparison to the basic positions of the camshaft adjuster 16, 17 to about a third larger total valve opening angle 39.
  • the valve opening angle 28 of the intake cam 22 of the first camshaft 12 extends from about 168 degrees camshaft angle to about 282 degrees camshaft angle.
  • the valve opening angle 29 of the intake cam 23 of the second camshaft 14 extends from about 206 degrees camshaft angle to about 320 degrees camshaft angle.
  • the intake cams 22, 23 have an overall valve opening angle 38 of approximately 152 degrees camshaft angle.
  • the intake cam 22, 23 in comparison to the basic positions of the camshaft adjuster 16, 17 on a larger by about one-third total valve opening angle 38.
  • the valve drive device 10 includes a non-illustrated control and
  • Control unit which is intended to adjust the phase angles of the camshafts 12, 14 independently of one another in at least one operating state by means of the camshaft adjuster 16, 17.
  • the camshaft adjuster 16, 17 of the valve drive device 10 are connected control technology with the control unit.
  • the control unit is intended to provide a method for controlling the
  • Camshaft adjuster 16, 17 implement. In the procedure at a
  • Exhaust valves 20, 21 open late, whereby a gas contained in the first working cylinder 26 is maximally expanded. This will increase the efficiency of the
  • Inlet valves 18, 19 open late.
  • An overlap of the valve opening angles 30, 31 of the exhaust cams 24, 25 with the valve opening angles 28, 29 of the intake cams 22, 23 is minimal or the valve opening angles 30, 31 of the exhaust cams 24, 25 are
  • a volume of the first working cylinder 26 may be completely emptied of exhaust gas resulting from combustion, thereby maximizing a volume available for incoming gas in a next cycle.
  • the intake valves 18, 19 close early, whereby the gas flowed completely in the first working cylinder 26 remains.
  • the first camshaft 12 by about 20 degrees camshaft angle to early and the second camshaft 14 by about 20 degrees
  • Exhaust valves 20, 21, as well as the total valve opening angle 38 of the intake valves 18, 19 are increased.
  • the first exhaust valve 20 opens early, whereby an outflow starts early, and an exhaust gas completely flows out despite the high rotational speeds.
  • the second exhaust valve 21 closes late and the first intake valve 18 opens early, resulting in a large overlap of the valve opening angles 31, 28 of 24 degrees
  • Camshaft angle yields.
  • the second inlet valve 19 closes late, whereby a fresh gas flowing in at high speed further fills the working cylinder 26.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Nockenwelle (12), die zur gemeinsamen Betätigung von zumindest einem Einlassventil (18, 18', 18", 18"') und zumindest einem Auslassventil (20, 20', 20", 20"') für einen Arbeitszylinder (26, 26', 26", 26"') der Brennkraftmaschine (11) vorgesehen ist, einem ersten Nockenwellenversteller (16) zur Verstellung einer Phasenlage der ersten Nockenwelle (12), einer zweiten Nockenwelle (14), die zur gemeinsamen Betätigung von zumindest einem weiteren Einlassventil (19, 19', 19", 19"') und zumindest einem weiteren Auslassventil (21, 21', 21", 21"') des Arbeitszylinders (26, 26', 26", 26"') der Brennkraftmaschine (11) vorgesehen ist, und einem zweiten Nockenwellenversteller (17) zur Verstellung einer Phasenlage der zweiten Nockenwelle (14).

Description

Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 102006042912A1 ist bereits eine Ventiltriebvorrichtung bekannt, wobei wenigstens zwei Nockenwellen vorgesehen sind, von denen wenigstens eine
Nockenwelle sowohl wenigstens ein Einlassventil als auch wenigstens ein Auslassventil betätigt. Hierbei ist an wenigstens einer Nockenwelle, die sowohl wenigstens ein
Einlassventil als auch wenigstens ein Auslassventil betätigt, ein Versteller angeordnet, welcher Ventilsteuerzeiten der dieser Nockenwelle zugeordneten Ein- und Auslassventile gegenüber den Ventilsteuerzeiten der wenigstens einen anderen Nockenwelle wahlweise nach früh oder spät verstellt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, die Fahrleistung eines
Kraftfahrzeugs zu verbessern. Sie wird durch eine Ventiltriebvorrichtung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es wird eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Nockenwelle, die zur gemeinsamen Betätigung von zumindest einem
Einlassventil und zumindest einem Auslassventil für einen Arbeitszylinder der
Brennkraftmaschine vorgesehen ist, einem ersten Nockenwellenversteller zur Verstellung einer Phasenlage der ersten Nockenwelle, einer zweiten Nockenwelle, die zur
gemeinsamen Betätigung von zumindest einem weiteren Einlassventil und zumindest einem weiteren Auslassventil des Arbeitszylinders der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und einem zweiten Nockenwellenversteller zur Verstellung einer Phasenlage der zweiten Nockenwelle vorgeschlagen. Durch eine Kombination von zwei
Nockenwellenverstellern für Nockenwellen mit gemischten Nocken kann eine besonders zuverlässige und kostengünstige Ventiltriebvorrichtung mit großer Variabilität
bereitgestellt werden. Dadurch kann eine Leistung der Brennkraftmaschine erhöht und eine Fahrleistung des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Unter einer„Nockenwelle" soll insbesondere eine Welle verstanden werden, die mit einer Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine mechanisch gekoppelt ist und auf der zumindest ein Einlassnocken oder ein Auslassnocken angeordnet ist, der dazu vorgesehen ist, durch eine Drehung der Nockenwelle ein Einlassventil oder ein Auslassventil zu betätigen. Unter einer
„Phasenlage" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Winkel, beispielsweise der Nockenwelle, bezogen auf eine Nullstellung der Nockenwelle, vorzugsweise ein Winkel einer Verdrehung der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle verstanden werden. Unter einer Verstellung„nach früh" soll eine Verstellung der Phasenlage in einer Drehrichtung der Nockenwelle verstanden werden. Unter einer Verstellung„nach spät" soll eine
Verstellung der Phasenlage entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle verstanden werden. Unter einer„Grundstellung" eines Nockenwellenverstellers soll insbesondere eine Phasenlage verstanden werden, in welcher der Nockenwellenversteller verrastet ist und/oder die der Nockenwellenversteller bei einer Inbetriebnahme der
Brennkraftmaschine aufweist. Die Phasenlage einer zu verstellenden Nockenwelle soll in der Grundstellung des Nockenwellenverstellers einem Wert von null Grad
Nockenwellenwinkel entsprechen. Unter einem„Grad Nockenwellenwinkel" soll insbesondere der 360te Teil des Umfangs oder einer Umdrehung der Nockwelle verstanden werden, wobei hier und im Folgenden sämtliche Winkel, sofern nicht anders angegeben, in Grad Nockenwellenwinkel angeben sind. Ein Nockenwellenwinkel soll entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle gemessen werden. Unter einer
„gemeinsamen Betätigung von zumindest einem Einlassventil und zumindest einem Auslassventil" soll insbesondere verstanden werden, dass eine Verstellung einer
Nockenwelle eine Phasenlage der Betätigung des zumindest einen Einlassventils und eine Phasenlage der Betätigung des zumindest einen Auslassventils in gleicher Richtung und um den gleichen Betrag verändert. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Nockenwellenversteller jeweils eine Grundstellung aufweisen, in der jeweils die Einlassventile und die Auslassventile des Arbeitszylinders der Brennkraftmaschine bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine gleichzeitig öffnen und/oder schließen. Dadurch kann auf besonders einfache Weise eine Leerzeit und eine Füllzeit des Arbeitszylinders minimiert werden. Für einen Betriebszustand der
Brennkraftmaschine mit geringen Drehzahlen kann so ein besonders großes
Drehmoment der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Darunter, dass„jeweils die Einlassventile und Auslassventile des Arbeitszylinders der Brennkraftmaschine bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine gleichzeitig öffnen und/oder schließen" soll insbesondere verstanden werden, dass das von der ersten Nockenwelle der Ventiltriebvorrichtung betätigte Einlassventil gleichzeitig mit dem von der zweiten Nockenwelle der
Ventiltriebvorrichtung betätigten Einlassventil des Arbeitszylinders öffnet und/oder schließt, sowie dass das von der ersten Nockenwelle der Ventiltriebvorrichtung betätigte Auslassventil des Arbeitszylinders gleichzeitig mit dem von der zweiten Nockenwelle der Ventiltriebvorrichtung betätigten Auslassventil öffnet und/oder schließt. Unter
„gleichzeitigen" Ereignissen sollen in diesem Zusammenhang insbesondere periodische Ereignisse mit gleicher Phasenlage verstanden werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Nockenwellenversteller entgegengesetzt gerichtete Verstellbereiche aufweisen. Dadurch kann eine große Variabilität der Ventilsteuerung erreicht werden und auf besonders einfache Weise sowohl eine Leerzeit als auch eine Füllzeit des Arbeitszylinders für einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit vergrößert werden. Unter einem„Verstellbereich eines Nockenwellenverstellers" soll insbesondere ein Winkelbereich verstanden werden, der die möglichen Phasenlagen einer verstellten Nockenwelle umfasst. Darunter, dass die Nockenwellenversteller „entgegengesetzt gerichtete Verstellbereiche aufweisen" soll insbesondere verstanden werden, dass die erste Nockenwelle nach früh und die zweite Nockenwelle nach spät verstellt werden kann, oder umgekehrt, die zweite Nockenwelle nach früh und die erste Nockenwelle nach spät verstellt werden kann. Die Nockenwellenversteller sind
vorzugsweise unabhängig voneinander verstellbar. Entsprechend einem Steuerverfahren und/oder einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine kann ein Betrag der
Phasenlage der ersten Nockenwelle gleich einem Betrag der Phasenlage der zweiten Nockenwelle sein. Ebenso können die Beträge voneinander abweichen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verstellbereiche der Nockenwellenversteller gleich groß sind. Dadurch kann die Ventiltriebvorrichtung besonders zuverlässig und
kostengünstig bereitgestellt werden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der erste Nockenwellenversteller und der zweite Nockenwellenversteller unterschiedlich große Verstellbereiche aufweisen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verstellbereiche der Nockenwellenversteller mindestens 15 Grad Nockenwellenwinkel umfassen. Dadurch kann eine Leerzeit und eine Füllzeit des Arbeitszylinders in einem großen Bereich verändert werden und ein
Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine kann erhöht werden. Vorzugsweise umfassen die Verstellbereiche der Nockenwellenversteller mindestens 20 Grad Nockenwellenwinkel und besonders bevorzugt 25 Grad Nockenwellenwinkel.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Nockenwellen jeweils einen Auslassnocken zur Betätigung des Auslassventils und einen Einlassnocken zur Betätigung des Einlassventils aufweisen, die zueinander eine feste Phasenlage aufweisen. Dadurch können die Nockenwellen besonders kostengünstig bereitgestellt werden. Unter einer„festen Phasenlage" zwischen einem Einlassnocken und einem Auslassnocken soll insbesondere verstanden werden, dass bei einer konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit der
Nockenwelle das von dem Einlassnocken betätigte Einlassventil in einem
gleichbleibenden zeitlichen Abstand zu dem von dem Auslassnocken betätigten
Auslassventil betätigt wird, insbesondere dass sich die Phasenlage durch ein Verstellen der Nockenwelle nicht verändert. Vorzugsweise sind der Auslassnocken und der
Einlassnocken drehfest miteinander verbunden. Besonders bevorzugt sind der
Auslassnocken und der Einlassnocken jeweils auch drehfest mit der Nockenwelle verbunden. Unter„drehfest miteinander verbunden" soll in diesem Zusammenhang insbesondere in Bezug auf eine Drehrichtung der Nockenwelle kraft- oder formschlüssig verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet verstanden werden. Unter„einstückig" soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss, in einem Sinterprozess oder aus einem einzelnen Rohling.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Phasenlage des Einlassnockens zumindest einer der Nockenwellen gegenüber dem vorauseilenden Auslassnocken derselben
Nockenwelle einen Wert von mindestens 100 Grad Nockenwellenwinkel aufweist. Durch versetzte Nocken werden Spitzenkräfte durch das Betätigen der Einlassventile und der Auslassventile minimiert, wodurch eine Reibung beim Antrieb der Nockenwelle und ein damit verbundener Kraftstoffverbrach der Brennkraftmaschine minimiert werden können. Darunter dass ein Auslassnocken einem Einlassnocken„vorauseilt", soll insbesondere verstanden werden, dass das von dem Auslassnocken betätigte Auslassventil und das von dem Einlassnocken betätigte Einlassventil einem selben Arbeitszylinder zugeordnet sind. Vorzugsweise weist die Phasenlage einen Wert von 110 Grad Nockenwellenwinkel, besonders bevorzugt einen Wert von 120 Grad Nockenwellenwinkel auf.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Auslassnocken und die Einlassnocken zumindest einer Nockenwelle jeweils einen Ventilöffnungswinkel von weniger als 140 Grad Nockenwellenwinkel aufweisen. Dadurch kann erreicht werden, dass Öffnungszeiten von Einlassventilen und Auslassventilen überschneidungsfrei eingestellt werden können, wodurch eine Variabilität der Ventilsteuerung vergrößert wird. Unter einem
„Ventilöffnungswinkel eines Nockens" zur Betätigung eines Ventils soll in diesem
Zusammenhang insbesondere ein Winkelbereich verstanden werden, innerhalb dessen das von dem Nocken betätigte Ventil einen Ventilhub von mindestens 0,5 mm aufweist. Die Auslassnocken und die Einlassnocken der Nockenwellen weisen jeweils
vorzugsweise einen Ventilöffnungswinkel von höchstens 130 Grad Nockenwellenwinkel, besonders bevorzugt einen Ventilöffnungswinkel von höchstens 120 Grad
Nockenwellenwinkel auf. Unter einem„Gesamtöffnungswinkel" zweier oder mehrerer Auslassnocken soll insbesondere ein Winkelbereich verstanden werden, innerhalb dessen mindestens eines der von den Auslassnocken betätigten Auslassventile einen Ventilhub von mindestens 0,5 mm aufweist. Analog soll unter einem
„Gesamtöffnungswinkel" zweier oder mehrerer Einlassnocken insbesondere ein
Winkelbereich verstanden werden, innerhalb dessen mindestens eines der von den Einlassnocken betätigten Einlassventile einen Ventilhub von mindestens 0,5 mm aufweist.
Ferner wird eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Arbeitszylinder und mit zumindest zwei Einlassventilen und zumindest zwei Auslassventilen, die dem
Arbeitszylinder zugeordnet sind, sowie mit einer Ventiltriebvorrichtung vorgeschlagen, deren Nockenwellen dazu vorgesehen sind, die Einlassventile und die Auslassventile des Arbeitszylinders zu betätigen.
Ferner wird eine Steuer- und/oder Regeleinheit vorgeschlagen, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand mittels der Nockenwellenversteller die Phasenlagen der Nockenwellen unabhängig voneinander einzustellen. Durch eine Einstellung der Nockenwellenversteller mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit kann eine Leistung der Brennkraftmaschine maximiert werden, wodurch ein mit der Brennkraftmaschine gekoppeltes Getriebe für minimalen Kraftstoffverbrauch ausgelegt werden kann. Des Weiteren kann durch ein Verstellen der zweiten Nockenwelle ein Schließen des zweiten Einlassventils festgelegt und damit eine Füllung der Arbeitszylinder stufenlos eingestellt werden. Dadurch kann die Leistung der Brennkraftmaschine bei einer konstant
geöffneten Drosselklappe eingestellt werden, wodurch Drosselverluste vermieden werden können und ein Verbrauch gesenkt werden kann. Unter einer„Steuer- und/oder
Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem„Steuergerät" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden, die steuerungstechnisch mit zumindest einem der Nockenwellenversteller verbunden ist. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ventiltriebvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 ein Ventilhubdiagramm für eine Grundstellung von Nockenwellenverstellern und
Fig. 3 ein Ventilhubdiagramm für verstellte Nockenwellenversteller.
Die Figur 1 zeigt die schematische Ansicht einer Ventiltriebvorrichtung 10 für eine
Brennkraftmaschine 11. Die Brennkraftmaschine 1 1 weist einen ersten Arbeitszylinder 26, einen zweiten Arbeitszylinder 26', einen dritten Arbeitszylinder 26" und einen vierten Arbeitszylinder 26"' auf. Die Arbeitszylinder 26, 26', 26", 26"' sind entlang einer
Haupterstreckungsrichtung der Brennkraftmaschine 11 in einer Reihe angeordnet. Die Brennkraftmaschine 11 weist ferner eine Ventiltriebvorrichtung 10 auf. Die
Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst eine erste Nockenwelle 12, einen ersten
Nockenwellenversteller 16 zur Verstellung einer Phasenlage der ersten Nockenwelle 12, eine zweite Nockenwelle 14 und einen zweiten Nockenwellenversteller 17 zur Verstellung einer Phasenlage der zweiten Nockenwelle 14. Die Nockenwellen 12, 14 weisen jeweils eine Achse 13, 15 auf. Die Achsen 13, 15 der Nockenwellen 12, 14 sind im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Brennkraftmaschine 11 und parallel zueinander angeordnet. Die Arbeitszylinder 26, 26', 26", 26"' weisen jeweils an einer der ersten Nockenwelle 12 zugewandten Seite ein erstes Einlassventil 18, 18', 18", 18"' und ein erstes Auslassventil 20, 20', 20", 20"' und an einer der zweiten Nockenwelle 14 zugewandten Seite ein zweites Einlassventil 19, 19', 19", 19"' und ein zweites
Auslassventil 21 , 21 ', 21 ", 21 "' auf. Die erste Nockenwelle 12 ist zur Betätigung von jeweils dem ersten Einlassventil 18, 18', 18", 18"' und von jeweils dem ersten
Auslassventil 20, 20', 20", 20"' eines jeden der vier Arbeitszylinder 26, 26', 26", 26"' vorgesehen. Die zweite Nockenwelle 14 ist zur Bestätigung von jeweils dem zweiten Einlassventil 19, 19', 19", 19"' und von jeweils dem zweiten Auslassventil 21 , 21 ', 21 ", 21"' eines jeden der vier Arbeitszylinder 26, 26', 26", 26"' vorgesehen. Der erste
Nockenwellenversteller 16 ist an der ersten Nockenwelle 12 und der zweite
Nockenwellenversteller 17 ist an der zweiten Nockenwelle 14 angeordnet.
Die erste Nockenwelle 12 weist für jedes von ihr betätigte Einlassventil 18, 18', 18", 18"' einen Einlassnocken 22, 22', 22", 22"' und für jedes von ihr betätigte Auslassventil 20, 20', 20", 20"' einen Auslassnocken 24, 24", 24", 24"' auf. Analog weist die zweite
Nockenwelle 14 für jedes von ihr betätigte Einlassventil 19, 19', 19", 9"' einen
Einlassnocken 23, 23', 23", 23"' und für jedes von ihr betätigte Auslassventil 21 , 21 ', 21 ", 21 "' einen Auslassnocken 25, 25', 25", 25"' auf. Die Einlassnocken 22, 22', 22", 22"' und die Auslassnocken 24, 24', 24", 24"' der ersten Nockenwelle 12 weisen eine feste Phasenlage 27 untereinander auf. Die Einlassnocken 22, 22', 22", 22"' und die
Auslassnocken 24, 24', 24", 24"' der ersten Nockenwelle 12 sind drehfest mit der ersten Nockenwelle 12 verbunden. Analog zur ersten Nockenwelle 12 weisen die Einlassnocken 23, 23', 23", 23"' und die Auslassnocken 25, 25', 25", 25"' der zweiten Nockenwelle 14 eine feste Phasenlage zueinander auf. Die Einlassnocken 23, 23', 23", 23"' und die Auslassnocken 25, 25', 25", 25"' der zweiten Nockenwelle 14 sind drehfest mit der zweiten Nockenwelle 14 verbunden.
Die Einlassnocken 22, 22', 22", 22"', 23, 23', 23", 23"' und die Auslassnocken 24, 24', 24", 24"', 25, 25', 25", 25"' der Nockenwellen 12, 14 weisen je für sich einen
Ventilhubverlauf 34, 35, 36, 37 auf. Figur 2 zeigt ein Ventilhubdiagramm für die
Einlassnocken 22, 23 und die Auslassnocken 24, 25 der ersten Nockenwelle 12 und der zweiten Nockenwelle 14 für den ersten Arbeitszylinder 26. Das Ventilhubdiagramm umfasst eine Ordinate 32, die einem Ventilhub zugeordnet ist und eine Abszisse 33, die einem Nockenwellenwinkel zugeordnet ist. Die Abszisse 33 des Ventilhubdiagramms umfasst einen Wertebereich von 0 Grad Nockenwellenwinkel bis 360 Grad
Nockenwellenwinkel. Das Ventilhubdiagramm enthält ferner jeweils den Ventilhubverlauf 34, 35 der Einlassnocken 22, 23 und den Ventilhubverlauf 36, 37 der Auslassnocken 24, 25. Die nicht näher dargestellten Ventilhubverläufe der Einlassnocken 22', 22", 22"', 23', 23", 23"' und der Auslassnocken 24', 24", 24"', 25', 25", 25"' für die anderen
Arbeitszylinder 26', 26", 26"' sind analog ausgebildet, weswegen im Folgenden nur die Ventilhubverläufe 34, 35, 36, 37 der Auslassnocken 24, 25 und der Einlassnocken 22, 23 für den ersten Arbeitszylinder 26 beschrieben werden.
Die Nockenwellenversteller 16, 17 der Ventiltriebvorrichtung 10 weisen jeweils eine Grundstellung auf. Die Nockenwellenversteller 16, 17 sind in ihren Grundstellungen verrastet. Die Ventilhubverläufe 34, 35, 36, 37 in Figur 2 entsprechen den
Grundstellungen der Nockenwellenversteller 6, 17. Der Ventilhubverlauf 36 des
Auslassnockens 24 der ersten Nockenwelle 12 und der Ventilhubverlauf 37 des
Auslassnockens 25 der zweiten Nockenwelle 14 sind für die Grundstellungen der Nockenwellenversteller 16, 17 gleich. Das erste Auslassventil 20 und das zweite
Auslassventil 21 öffnen und schließen gleichzeitig. Die Auslassnocken 24, 25 weisen jeweils einen Ventilöffnungswinkel 30, 31 auf. Die Ventilöffnungswinkel 30, 31 erstrecken sich von ca. 59 Grad Nockenwellenwinkel zu ca. 173 Grad Nockenwellenwinkel. Die beiden Auslassnocken 24, 25 für den ersten Arbeitszylinder 26 weisen je für sich einen Ventilöffnungswinkel 30, 31 von ca. 114 Grad Nockenwellenwinkel auf. Der
Ventilöffnungswinkel 30 des Auslassnockens 24 der ersten Nockenwelle 12 und der Ventilöffnungswinkel 31 des Auslassnockens 25 der zweiten Nockenwelle 14 bilden einen Gesamtventilöffnungswinkel 39 der Auslassnocken 24, 25. Der
Gesamtventilöffnungswinkel 39 der Auslassnocken 24, 25 ist minimal, wenn sich die Nockenwellenversteller 16, 17 jeweils in ihrer Grundstellung befinden. Die Auslassnocken 24, 25 weisen für die Grundstellungen der Nockenwellenversteller 16, 17 einen
Gesamtventilöffnungswinkel 39 von ca. 114 Grad Nockenwellenwinkel auf.
Der Ventilhubverlauf 34 des Einlassnockens 22 der ersten Nockenwelle 12 und der Ventilhubverlauf 35 des Einlassnockens 23 der zweiten Nockenwelle 14 sind für die Grundstellungen der Nockenwellenversteller 16, 17 gleich. Das erste Einlassventil 18 und das zweite Einlassventil 19 öffnen und schließen gleichzeitig. Die Einlassnocken 22, 23 weisen jeweils einen Ventilöffnungswinkel 28, 29 auf. Die Ventilöffnungswinkel 28, 29 erstrecken sich von ca. 187 Grad Nockenwellenwinkel zu ca. 301 Grad
Nockenwellenwinkel. Die beiden Einlassnocken 22, 23 für den ersten Arbeitszylinder 26 weisen je für sich einen Ventilöffnungswinkel 28, 29 von ca. 114 Grad
Nockenwellenwinkel auf. Der Ventilöffnungswinkel 28 des Einlassnockens 22 der ersten Nockenwelle 12 und der Ventilöffnungswinkel 29 des Einlassnockens 23 der zweiten Nockenwelle 14 bilden einen Gesamtventilöffnungswinkel 38 der Einlassnocken 22, 23. Der Gesamtventilöffnungswinkel 38 der Einlassnocken 22, 23 ist minimal, wenn sich die Nockenwellenversteller 16, 17 jeweils in der Grundstellung befinden. Die beiden
Einlassnocken 22, 23 für den ersten Arbeitszylinder 26 weisen für die Grundstellungen der Nockenwellenversteller 16, 17 einen Gesamtventilöffnungswinkel 38 von ca. 1 4 Grad Nockenwellenwinkel auf.
Die Einlassventile 18, 19 öffnen und schließen jeweils ca. 128 Grad Nockenwellenwinkel nach den Auslassventilen 20, 21. Der Einlassnocken 22 der ersten Nockenwelle 12 für den ersten Arbeitszylinder 26 weist eine gegenüber dem Auslassnocken 24 der ersten Nockenwelle 12 für den ersten Arbeitszylinder 26 eine um ca. 128 Grad nachfolgende Phasenlage 27 auf. Analog weist der Einlassnocken 23 der zweiten Nockenwelle 14 für den ersten Arbeitszylinder 26 eine gegenüber dem Auslassnocken 25 der zweiten Nockenwelle 14 für den ersten Arbeitszylinder 26 eine um ca. 128 Grad nachfolgende Phasenlage 27 auf.
Die Nockenwellenversteller 16, 17 weisen jeweils einen Verstellbereich von ca. 25 Grad Nockenwellenwinkel auf. Die Verstellbereiche der Nockenwellenversteller 16, 17 sind gleich groß. Der Verstellbereich des ersten Nockenwellenverstellers 16 erstreckt sich von der Grundstellung des Nockenwellenverstellers 16 aus in Richtung zu früheren
Ventilöffnungszeiten oder zu negativen Phasenlagen der ersten Nockenwelle 12. Der Verstellbereich des zweiten Nockenwellenverstellers 17 erstreckt sich von der
Grundstellung des Nockenwellenverstellers 17 aus in Richtung zu späteren
Ventilöffnungszeiten oder zu positiven Phasenlagen der zweiten Nockenwelle 14. Die Nockenwellenversteller 16, 17 weisen entgegengesetzt gerichtete Verstellbereiche auf.
Figur 3 zeigt wie Figur 2 ein Ventilhubdiagramm für den Einlassnocken 22 und den Auslassnocken 24 der ersten Nockenwelle 12, sowie für den Einlassnocken 23 und den Auslassnocken 25 der zweiten Nockenwelle 14, jeweils für den ersten Arbeitszylinder 26. Das Ventilhubdiagramm umfasst eine Ordinate 32, die einem Ventilhub zugeordnet ist und eine Abszisse 33, die einem Nockenwellenwinkel zugeordnet ist. Die Abszisse 33 des Ventilhubdiagramms umfasst einen Wertebereich von 0 Grad Nockenwellenwinkel bis 360 Grad Nockenwellenwinkel. Das Ventilhubdiagramm enthält ferner jeweils einen Ventilhubverlauf 34, 35, 36, 37 für die Einlassnocken 22, 23 und die Auslassnocken 24, 25. Figur 3 entspricht einem Betriebszustand der Ventiltriebvorrichtung 10, in dem der erste Nockenwellenversteller 16 um ca. 19 Grad Nockenwellenwinkel nach früh und der zweite Nockenwellenversteller 17 um ca. 19 Grad Nockenwellenwinkel nach spät verstellt ist. Der Ventilöffnungswinkel 30 des Auslassnockens 24 der ersten Nockenwelle 12 erstreckt sich von ca. 40 Grad Nockenwellenwinkel zu ca. 154 Grad Nockenwellenwinkel. Der Ventilöffnungswinkel 31 des Auslassnockens 25 der zweiten Nockenwelle 14 erstreckt sich von ca. 78 Grad Nockenwellenwinkel zu ca. 192 Grad Nockenwellenwinkel. Die Auslassnocken 24, 25 weisen einen Gesamtventilöffnungswinkel 39 von ca. 152 Grad Nockenwellenwinkel auf. Damit weisen die Auslassnocken 24, 25 im Vergleich zu den Grundstellungen der Nockenwellenversteller 16, 17 einen um etwa ein Drittel größeren Gesamtventilöffnungswinkel 39 auf.
Der Ventilöffnungswinkel 28 des Einlassnockens 22 der ersten Nockenwelle 12 erstreckt sich von ca. 168 Grad Nockenwellenwinkel zu ca. 282 Grad Nockenwellenwinkel. Der Ventilöffnungswinkel 29 des Einlassnockens 23 der zweiten Nockenwelle 14 erstreckt sich von ca. 206 Grad Nockenwellenwinkel zu ca. 320 Grad Nockenwellenwinkel. Die Einlassnocken 22, 23 weisen einen Gesamtventilöffnungswinkel 38 von ca. 152 Grad Nockenwellenwinkel auf. Damit weisen die Einlassnocken 22, 23 im Vergleich zu den Grundstellungen der Nockenwellenversteller 16, 17 einen um etwa ein Drittel größeren Gesamtventilöffnungswinkel 38 auf.
Die Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst eine nicht näher dargestellte Steuer- und
Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand mittels der Nockenwellenversteller 16, 17 die Phasenlagen der Nockenwellen 12, 14 unabhängig voneinander einzustellen. Die Nockenwellenversteller 16, 17 der Ventiltriebvorrichtung 10 sind steuerungstechnisch mit der Steuer- und Regeleinheit verbunden. Die Steuer- und Regeleinheit ist dazu vorgesehen, ein Verfahren zur Ansteuerung der
Nockenwellenversteller 16, 17 umzusetzen. In dem Verfahren werden bei einem
Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 1 mit einer hohen Last und geringen
Drehzahlen die Nockenwellenversteller 16, 17 jeweils in den Grundzustand gestellt, wodurch jeweils die von der ersten Nockenwelle 12 betätigten Auslassventile 20, 20', 20", 20"' gleichzeitig mit den von der zweiten Nockenwelle 14 betätigten Auslassventilen 21 , 21 ', 21 ", 21 "' öffnen und schließen und die von der ersten Nockenwelle 12 betätigten Einlassventile 18, 18', 18", 18"' gleichzeitig mit den von der zweiten Nockenwelle 14 betätigten Einlassventilen 19, 19', 19", 19"' öffnen und schließen. Das Verfahren wird analog für alle vier Arbeitszylinder 26, 26', 26", 26"' angewendet, weswegen hier lediglich das Verfahren für den ersten Arbeitszylinder 26 näher beschrieben wird. Die
Auslassventile 20, 21 öffnen spät, wodurch ein in dem ersten Arbeitszylinder 26 enthaltenes Gas maximal expandiert wird. Dadurch wird ein Wirkungsgrad der
Brennkraftmaschine 1 1 erhöht. Die Auslassventile 20, 21 schließen früh und die
Einlassventile 18, 19 öffnen spät. Eine Überschneidung der Ventilöffnungswinkel 30, 31 der Auslassnocken 24, 25 mit den Ventilöffnungswinkeln 28, 29 der Einlassnocken 22, 23 ist minimal oder die Ventilöffnungswinkel 30, 31 der Auslassnocken 24, 25 sind
überschneidungsfrei zu den Ventilöffnungswinkeln 28, 29 der Einlassnocken 22, 23 angeordnet. Ein Volumen des ersten Arbeitszylinders 26 kann vollständig von einem bei einer Verbrennung entstandenen Abgas entleert werden, wodurch in einem nächsten Zyklus ein für zuströmendes Gas zur Verfügung stehendes Volumen maximiert wird. Die Einlassventile 18, 19 schließen früh, wodurch das zugeströmte Gas vollständig in dem ersten Arbeitszylinder 26 verbleibt.
Des Weiteren wird in dem Verfahren bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 mit einer hohen Last und hohen Drehzahlen die erste Nockenwelle 12 um ca. 20 Grad Nockenwellenwinkel nach früh und die zweite Nockenwelle 14 um ca. 20 Grad
Nockenwellenwinkel nach spät verstellt. Der Gesamtventilöffnungswinkel 39 der
Auslassventile 20, 21 , als auch der Gesamtventilöffnungswinkel 38 der Einlassventile 18, 19 werden vergrößert. Das erste Auslassventil 20 öffnet früh, wodurch ein Ausströmen früh beginnt, und ein Abgas trotz der hohen Drehzahlen vollständig ausströmt. Das zweite Auslassventil 21 schließt spät und das erste Einlassventil 18 öffnet früh, wodurch sich eine große Überschneidung der Ventilöffnungswinkel 31 , 28 von 24 Grad
Nockenwellenwinkel ergibt. Durch eine Gasdynamik kann ein ausströmendes Abgas Frischgas in den ersten Arbeitszylinder 26 saugen, wodurch eine hohe Füllung erreicht wird. Das zweite Einlassventil 19 schließt spät, wodurch ein mit großer Geschwindigkeit einströmendes Frischgas den Arbeitszylinder 26 noch weiter füllt.
Daimler AG
Bezugszeichenliste
10 Ventiltriebvorrichtung
1 1 Brennkraftmaschine
12 Nockenwelle
13 Achse
14 Nockenwelle
15 Achse
16 Nockenwellenversteller
17 Nockenwellenversteller
18 Einlassventil
18' Einlassventil
18" Einlassventil
18"' Einlassventil
19 Einlassventil
19' Einlassventil
19" Einlassventil
19"' Einlassventil
20 Auslassventil
20' Auslassventil
20" Auslassventil
20"' Auslassventil
21 Auslassventil
21 ' Auslassventil " Auslassventil "' Auslassventil
Einlassnocken ' Einlassnocken " Einlassnocken "' Einlassnocken
Einlassnocken ' Einlassnocken " Einlassnocken "' Einlassnocken
Auslassnocken ' Auslassnocken " Auslassnocken "' Auslassnocken
Auslassnocken ' Auslassnocken " Auslassnocken "' Auslassnocken
Arbeitszylinder ' Arbeitszylinder " Arbeitszylinder "' Arbeitszylinder
Phasenlage
Ventilöffnungswinkel Ventilöffnungswinkel Ventilöffnungswinkel Ventilöffnungswinkel Ordinate
Abszisse Ventilhubverlauf
Ventilhubverlauf
Ventilhubverlauf
Ventilhubverlauf
Gesamtventilöffnungswinkel Gesamtventilöffnungswinkel

Claims

Patentansprüche
Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Nockenwelle (12), die zur gemeinsamen Betätigung von zumindest einem Einlassventil (18, 18', 18", 18"') und zumindest einem Auslassventil (20, 20', 20", 20"') für einen Arbeitszylinder (26, 26', 26", 26"') der Brennkraftmaschine (11 ) vorgesehen ist, einem ersten Nockenwellenversteller (16) zur Verstellung einer Phasenlage der ersten Nockenwelle (12), einer zweiten Nockenwelle (14), die zur gemeinsamen Betätigung von zumindest einem weiteren Einlassventil (19, 19', 19", 19"') und zumindest einem weiteren Auslassventil (21 , 21 ', 21 ", 21 "') des
Arbeitszylinders (26, 26', 26", 26"') der Brennkraftmaschine (11) vorgesehen ist, und einem zweiten Nockenwellenversteller (17) zur Verstellung einer Phasenlage der zweiten Nockenwelle (14).
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nockenwellenversteller (16, 17) jeweils eine Grundstellung aufweisen, in der jeweils die Einlassventile (18, 18', 18", 18"', 19, 19', 19", 19"') und Auslassventile (20, 20', 20",20"', 21 , 21 ', 21 ", 21 "') des Arbeitszylinders (26, 26', 26", 26"') der Brennkraftmaschine (11) bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine (11) gleichzeitig öffnen und/oder schließen.
3. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nockenwellenversteller (16, 17) entgegengesetzt gerichtete Verstellbereiche aufweisen.
4. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verstellbereiche der Nockenwellenversteller (16, 17) gleich groß sind.
5. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verstellbereiche der Nockenwellenversteller (16, 17) mindestens 15 Grad Nockenwellenwinkel umfassen.
6. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nockenwellen (12, 14) jeweils einen Auslassnocken (24, 24', 24", 24'", 25, 25', 25", 25'") zur Betätigung des Auslassventils (20, 20', 20", 20"', 21 , 21 ', 21 ", 21 "') und einen Einlassnocken (22, 22', 22", 22"', 23, 23', 23", 23"') zur Betätigung des Einlassventils (18, 18', 18", 18"', 19, 19', 19", 19"') aufweisen, die zueinander eine feste Phasenlage (27) aufweisen.
7. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Phasenlage (27) des Einlassnockens (22, 22', 22", 22"', 23, 23', 23", 23'") zumindest einer der Nockenwellen (12, 14) gegenüber dem vorauseilenden Auslassnocken (24, 24', 24", 24"', 25, 25', 25", 25"') derselben Nockenwelle (12, 14) einen Wert von mindestens 100 Grad Nockenwellenwinkel aufweist.
8. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auslassnocken (24, 24', 24", 24"', 25, 25', 25", 25'") und die Einlassnocken (22, 22', 22", 22"', 23, 23', 23", 23"') zumindest einer Nockenwelle (12, 14) jeweils einen Ventilöffnungswinkel (28, 29, 30, 31) von weniger als 140 Grad Nockenwellenwinkel aufweisen.
9. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand mittels der Nockenwellenversteller (16, 17) die Phasenlagen der Nockenwellen (12, 14) unabhängig voneinander einzustellen.
10. Brennkraftmaschine mit zumindest einem Arbeitszylinder (26, 26', 26", 26"') und mit zumindest zwei Einlassventilen (18, 18', 18", 18"', 19, 19', 19", 19"') und zumindest zwei Auslassventilen (20-21"'), die dem Arbeitszylinder (26, 26', 26", 26"') zugeordnet sind, sowie mit einer Ventiltriebvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Nockenwellen (12, 14) dazu vorgesehen sind, die Einlassventile (18, 18', 18", 18"', 19, 19', 19", 19"') und die Auslassventile (20, 20', 20",20"', 21 , 21', 21", 21"') des Arbeitszylinders (26, 26', 26", 26"') zu betätigen.
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