DE102015200598A1

DE102015200598A1 - Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit variablem Ventiltrieb und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015200598A1
Application number: DE102015200598.4A
Authority: DE
Inventors: Rainer Friedfeldt; Ulrich Heiter; Kai Kuhlbach; Thomas Lorenz; Helmut Ruhland
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2016-07-21

Abstract

Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit min. einem Zylinderkopf mit min. einem Zylinder, wobei jeder Zylinder min. zwei Ein- und min. eine Auslassöffnung aufweist, bei der – eine Kurbelwelle vorgesehen ist, die mit min. einer Nockenwelle (3) zumindest antriebsverbindbar ist, – je Einlassöffnung ein Ventiltrieb (1a, 1b) vorgesehen ist mit einem Ventil (2a, 2b), das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, mit einem Ventilfedermittel, um das Ventil (2a, 2b) in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit einer Betätigungseinrichtung, um das Ventil (2a, 2b) entgegen der Vorspannkraft des Ventilfedermittels zu öffnen, wobei die Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle (3) angeordneten Nocken (4a, 4b) umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle (3) mit einem Nockenfolgeelement (5, 5a, 5b) in Eingriff bringbar ist, wodurch das Ventil (2a, 2b) betätigbar ist, und – der Ventiltrieb (1a, 1b) min. einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken (4a, 4b) relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist, woei – die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement (7) bilden, so dass die Ventile (2a, 2b) der Einlassöffnungen gemeinsam betätigbar sind, sobald sich ein Nocken (4a, 4b) bei umlaufender Nockenwelle (3) mit dem zugehörigen Nockenfolgeelement (5, 5a, 5b, 7) in Eingriff befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem und mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, bei der

– eine Kurbelwelle vorgesehen ist, die mit mindestens einer Nockenwelle zumindest antriebsverbindbar ist,
– je Einlassöffnung ein Ventiltrieb vorgesehen ist mit einem Ventil, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um die Einlassöffnung freizugeben und zu versperren, mit einem Ventilfedermittel, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit einer Betätigungseinrichtung, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft des Ventilfedermittels zu öffnen, wobei die Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle angeordneten Nocken umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle mit einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das Ventil betätigbar ist, und
– der Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem aufweist.
Eine Brennkraftmaschine der genannten Art wird als Antrieb für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren mit Fremdzündung nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der fremdgezündeten 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 des mindestens einen Zylinders, d. h. Brennraums 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 Brennkraftmaschine Steuerorgane und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Steuerorgane. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Abgase über die Auslaßöffnungen und das Füllen des Brennraums mit Verbrennungsluft 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 mindestens ein Nocken angeordnet ist. 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 üblicherweise 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 einem Nocken und dem zugehörigen Ventil, wobei der auf einer Nockenwelle angeordnete Nocken bei umlaufender Nockenwelle mit dem zugehörigen Nockenfolgeelement in Eingriff gebracht wird, um das Ventil zu betätigen und auszulenken.
Es ist die Aufgabe des Ventiltriebs die Einlassöffnungen bzw. Auslassöffnungen eines Zylinders rechtzeitig freizugeben bzw. zu schließen, wobei eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. 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 Einlass- bzw. Auslassöffnungen ausgestattet.
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.
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 eines Einlassventils und der Einlassventilhub variiert werden können. Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Gemischmasse bzw. Luftmasse 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.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang auch, dass der Wirkungsgrad η des Ottomotors mit dem Kompressionsverhältnis ε zumindest näherungsweise korreliert. D. h. der Wirkungsgrad η steigt mit dem Kompressionsverhältnis ε, ist bei einem größeren Kompressionsverhältnis in der Regel höher und bei einem kleineren Kompressionsverhältnis in der Regel niedriger.
Im Hinblick auf den Wirkungsgrad wären die Zylinder einer Brennkraftmaschine vorzugsweise mit einem möglichst großen Kompressionsverhältnis auszustatten. Das Kompressionsverhältnis kann aber nicht beliebig erhöht werden, da mit steigendem Kompressionsverhältnis auch die Klopfneigung, d. h. die Tendenz zur Selbstentzündung von Gemischteilen, zunimmt. Moderne Ottomotoren haben daher in der Regel ein Kompressionsverhältnis von höchstens 8 bis 10, wobei ein Kompressionsverhältnis von etwa 15 den besten Wirkungsgrad verspricht. Dadurch wird zwar der Wirkungsgrad begrenzt, aber auch die erforderliche Sicherheit gegen Klopfen, insbesondere bei hohen Lasten, gewährleistet.
Nach dem Stand der Technik wird der Klopfneigung auch dadurch entgegen gewirkt, dass die Zündung bei Bedarf nach spät verschoben wird, beispielsweise bei höheren Lasten, wodurch sich der Verbrennungsschwerpunkt nach spät verlagert und der Verbrennungsdruck sowie die Verbrennungstemperatur abnehmen. Dies wirkt sich aber nachteilig auf den Wirkungsgrad aus.
Zu höheren Lasten hin, bei denen der Betrieb der Brennkraftmaschine zunehmend dadurch limitiert wird, dass ein Klopfen unter allen Umständen sicher zu vermeiden ist, kann der Klopfneigung auch dadurch begegnet werden, dass der Einlass eines Zylinders später geschlossen wird. Durch eine Verlängerung der einlassseitigen Öffnungsdauer bzw. durch ein spätes Schließen mindestens eines Einlassventils kann das effektive Kompressionsverhältnis ε_eff abgesenkt werden, wobei ein Teil der Zylinderfrischladung bei noch geöffnetem Einlass im Rahmen des Kompressionstaktes wieder in das Ansaugsystem ausgeschoben wird. Ein hohes geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo, welches grundsätzlich als vorteilhaft anzusehen ist und bei niedrigeren Lasten maßgeblich zur Wirkungsgradverbesserung beiträgt, kann auf diese Weise bei höheren Lasten virtuell verkleinert bzw. durch ein niedrigeres effektives Kompressionsverhältnis ε_eff ersetzt und damit entschärft werden.
Nach dem Stand der Technik kommen zu diesem Zweck unter anderem modulare Einlassnockenwellen zum Einsatz, die eine erste Einlassnockenwelle und eine zweite hohle Einlassnockenwelle umfassen, wobei die erste Einlassnockenwelle in der zweiten hohlen Einlassnockenwelle drehbar gelagert ist. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 008 958 A1 beschreibt eine solche Nockenwelle.
Auf der zweiten Einlassnockenwelle ist zum Ansteuern des zweiten Einlassventils ein zweiter Einlassnocken drehfest angebracht. Ein gegenüber der zweiten Einlassnockenwelle verdrehbarer erster Einlassnocken ist mit der innenliegenden ersten Einlassnockenwelle mittels Befestigungsstift drehfest verbunden, so dass durch Drehen der ersten Einlassnockenwelle die Einlassnocken gegeneinander verdrehbar sind, d. h. der erste Einlassnocken gegenüber dem zweiten Einlassnocken verdreht werden kann.
1 zeigt die Ventilerhebungskurven EV₁ und EV₂ der beiden Einlassventile für verschieden große Verdrehwinkel der beiden Einlassnocken bzw. Einlassnockenwellen zueinander sowie die Ventilerhebungskurve AV eines Auslassventils.
Durch Verdrehen der ersten Einlassnockenwelle gegenüber der Kurbelwelle und damit gegenüber der zweiten Einlassnockenwelle, werden die Steuerzeiten des ersten Einlassventils nach spät verschoben. Dadurch wird zum einen die einlassseitige Öffnungsdauer des Zylinders verlängert. Zum anderen wird durch das späte Schließen des ersten Einlassventils nach Durchschreiten des unteren Totpunktes UT ein Teil der Zylinderfrischladung bei noch geöffnetem Einlass im Rahmen des Kompressionstaktes wieder in das Ansaugsystem ausgeschoben und infolgedessen das effektive Kompressionsverhältnis ε_eff abgesenkt. Je größer der Verdrehwinkel der beiden Einlassnocken zueinander desto später schließt das erste Einlassventil und desto kleiner wird das effektive Kompressionsverhältnis.
Die zu den Einlassventilen eines Zylinders gehörenden Nocken der Betätigungseinrichtungen können relativ zueinander verdreht werden, so dass die zu einem Zylinder gehörenden Einlassventile nicht mehr synchron betätigt, d. h. gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden. Werden die zu den Einlassventilen bzw. Einlassöffnungen eines Zylinders gehörenden Nocken gegeneinander in der Art verdreht, dass ein erstes Einlassventil später betätigt wird als ein zweites Einlassventil, weisen die Steuerzeiten der Einlassventile einen Versatz auf, der auch als Steuerversatz bezeichnet wird. Dieser Steuerversatz ermöglicht es, die einlassseitige Öffnungsdauer zu variieren, wobei die Öffnungsdauer sich vom Öffnen des zweiten Einlassventils bis hin zum Schließen des ersten Einlassventils erstreckt.
Nachteilig an der vorstehenden Vorgehensweise ist, dass die beiden Einlassventile durch Verdrehen der Einlassnocken nicht mehr synchron betrieben werden und sich durch das phasenweise Öffnen nur einer außermittig angeordneten Einlassöffnung Wirbel im Zylinder ausbilden, die unerwünscht sind. Zudem verbessert sich der Ladungswechsel trotz Verlängerung der einlassseitigen Öffnungsdauer nicht grundsätzlich, da jedes Einlassventil für sich unverändert seine Ventilerhebungskurve durchläuft. Der zeitlich aufsummierte, d. h. der über die Zeit integrierte Öffnungsquerschnitt bleibt unverändert und ist im Vergleich zu einem tatsächlich verlängerten Öffnungsvorgang, bei dem beide Einlassventile länger geöffnet werden, klein.
Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fremdgezündete Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die hinsichtlich des Betriebsverhaltens, insbesondere hinsichtlich des Ladungswechsels bei gegeneinander verdrehten Einlassnocken, verbessert ist.
Eine weitere Teilaufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen, wobei jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem aufweist.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem und mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, bei der

– eine Kurbelwelle vorgesehen ist, die mit mindestens einer Nockenwelle zumindest antriebsverbindbar ist,
– je Einlassöffnung ein Ventiltrieb vorgesehen ist mit einem Ventil, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um die Einlassöffnung freizugeben und zu versperren, mit einem Ventilfedermittel, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit einer Betätigungseinrichtung, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft des Ventilfedermittels zu öffnen, wobei die Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle angeordneten Nocken umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle mit einem Nockenfolgeelement in Eingriff bringbar ist, wodurch das Ventil betätigbar ist, und
– der Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist,

– die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement bilden, so dass die Ventile der Einlassöffnungen gemeinsam betätigbar sind, sobald sich ein Nocken bei umlaufender Nockenwelle mit dem zugehörigen Nockenfolgeelement in Eingriff befindet.

Erfindungsgemäß und im Gegensatz zum Stand der Technik werden die zu den mindestens zwei Einlassöffnungen eines Zylinders gehörenden Ventile fortwährend synchron betrieben und zwar auch dann, wenn die zu den mindestens zwei Einlassöffnungen des Zylinders gehörenden Nocken gegeneinander verdreht sind bzw. gegeneinander verdreht werden und nicht synchron umlaufen.
Erreicht wird dies durch ein konstruktives Merkmal der einlassseitigen Ventiltriebe, nämlich dadurch, dass die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassventile jedes Zylinders erfindungsgemäß miteinander verbunden sind, so dass die dazugehörigen Ventile des Zylinders kinematisch aneinander gekoppelt sind und nicht mehr unabhängig voneinander betätigt und ausgelenkt werden können, sondern nur noch miteinander und zwar synchron.
Ein erster Einlassnocken der Betätigungseinrichtung zum Betätigen des ersten Einlassventils dient erfindungsgemäß auch zum Auslenken des zweiten Einlassventils und bewerkstelligt dies dadurch, dass das erste Nockenfolgeelement, welches im Kraftfluss zwischen dem ersten Nocken und dem ersten Ventil liegt, mit dem zweiten Nockenfolgeelement, welches im Kraftfluss zwischen dem zweiten Nocken und dem zweiten Ventil liegt, verbunden ist. Das erste Nockenfolgeelement bildet zusammen mit dem zweiten Nockenfolgeelement ein gemeinsames Nockenfolgeelement, wodurch die kinematische Kopplung der dazugehörigen Einlassventile erzielt wird. Bei umlaufender Nockenwelle befindet sich ein Nocken mit dem gemeinsamen Nockenfolgeelement in Eingriff und lenkt die mindestens zwei Einlassventile gleichzeitig und zusammen aus. Die Ventile der Einlassöffnungen werden gemeinsam betätigt, sobald sich ein Nocken bei umlaufender Nockenwelle mit dem gemeinsamen Nockenfolgeelement in Eingriff befindet. Die Ventilerhebungskurven der Einlassventile eines Zylinders sind daher deckungsgleich, d. h. dieselben.
Infolgedessen entfällt ein phasenweises Öffnen nur einer Einlassöffnung bei gegeneinander verdrehten Nocken. Unerwünschte Wirbel im Zylinder werden im Rahmen des Ladungswechsels folglich nicht mehr ausgebildet.
Gegenüber dem Stand der Technik verbessert sich auch der Ladungswechsel mit der Verlängerung der einlassseitigen Öffnungsdauer, da jedes Einlassventil eine veränderte Ventilerhebungskurve durchläuft. Beide Einlassventile sind länger geöffnet, wobei sich der über die Zeit aufsummierte Öffnungsquerschnitt für jedes Einlassventil und insgesamt vergrößert.
Das effektive Kompressionsverhältnis ε_eff kann durch eine Verlängerung der einlassseitigen Öffnungsdauer bzw. durch ein spätes Schließen der Einlassventile abgesenkt werden, wobei ein Teil der Zylinderfrischladung bei noch geöffnetem Einlass im Rahmen des Kompressionstaktes wieder in das Ansaugsystem ausgeschoben wird.
Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die hinsichtlich des Betriebsverhaltens, insbesondere hinsichtlich des Ladungswechsels bei gegeneinander verdrehten Einlassnocken, verbessert ist.
Erfindungsgemäß ist der Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel in der Art, dass der Nocken relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist, wodurch die Nocken der Einlassventile eines Zylinders gegeneinander verdrehbar sind, so dass sich die Öffnungsdauer des zugehörigen Zylinders einlassseitig verlängern bzw. verkürzen lässt.
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.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen stoffschlüssig miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement bilden.
Mit einer stoffschlüssigen Verbindung wird in der Regel eine unlösbare Verbindung zwischen den Nockenfolgeelementen vorgesehen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Nockenfolgeelemente zur Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung miteinander verklebt sind. Dabei kommen die Vorteile dieser besonderen Verbindungsform zum Tragen. So kann eine Klebeverbindung ohne zusätzliche Werkzeuge eingebracht werden, was sich kostenreduzierend auswirkt. Eine Feinbearbeitung der Kontaktflächen in der Verbindungsstelle ist nicht erforderlich, jedoch vorteilhaft. Kleinere Unebenheiten werden durch die Klebstoffschicht selbst ausgeglichen. Eine Nachbearbeitung der eingebrachten Klebeverbindung ist nicht erforderlich.
Vorteilhaft sind aber auch Ausführungsformen, bei denen die Nockenfolgeelemente zur Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung miteinander verschweißt sind. Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Klebeverbindung können mittels einer Schweißverbindung wesentlich größere Kräfte und Momente übertragen werden, weshalb sich diese Ausführungsform bei größeren Ventiltriebkräften empfiehlt. Ein weiterer Vorteil dieser Verbindungsart ist, dass die Verbindung temperaturbeständig und nahezu unmittelbar nach ihrem Einbringen gebrauchstüchtig, d. h. belastbar ist. Eine Zwischenlagerung, wie sie bei manchen Klebeverbindungen zur Aushärtung des Klebstoffes erforderlich ist, entfällt.
Vorteilhaft sind insbesondere Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen ein monolithisches Bauteil bilden.
Die Ausbildung als monolithisches Bauteil ist ein Grenzfall der stoffschlüssigen Verbindung. Die unlösbare Verbindung der Nockenfolgeelemente wird dadurch realisiert, dass beide Nockenfolgeelemente aus einem Stück gefertigt werden, beispielsweise geschmiedet oder gegossen werden.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine sein, bei denen die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen formschlüssig miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement bilden.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine sein, bei denen die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen kraftschlüssig miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement bilden.
Die kraftschlüssige Verbindung kann eine Schrumpf-Pressverbindung sein. Diese Verbindung zeichnet sich dadurch aus, dass keine zusätzlichen Elemente zum Verspannen der Elemente erforderlich sind.
Nichtsdestotrotz kann grundsätzlich auch eine Verbindung unter Verwendung von weiteren Komponenten bzw. Elementen ausgebildet werden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen Schwinghebel sind, die miteinander verbunden ein gemeinsames Nockenfolgeelement bilden.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine sein, bei denen die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen Kipphebel sind, die miteinander verbunden ein gemeinsames Nockenfolgeelement bilden.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine sein, bei denen die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen Schlepphebel sind, die miteinander verbunden ein gemeinsames Nockenfolgeelement bilden.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine sein, bei denen die Nockenfolgeelemente der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen Stößel sind, die miteinander verbunden ein gemeinsames Nockenfolgeelement bilden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die Nocken der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen 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 fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die zumindest zweiteilige Nockenwelle als ersten Nockenwellenabschnitt eine Hohlwelle und als zweiten Nockenwellenabschnitt eine in der Hohlwelle drehbar angeordnete Welle umfasst.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die Nocken der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen relativ zur Kurbelwelle verdrehbar sind. Dann sind die Ventiltriebe der mindestens zwei Einlassöffnungen zumindest teilweise variabel. Dabei können die Nocken einzeln oder wie bei einem Nockenwellenversteller gemeinsam und in gleicher Weise gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden. Gemäß der letztgenannten Variante werden die Steuerzeiten der zugehörigen Ventile unter Beibehaltung der jeweiligen Ventilöffnungsdauer gemeinsam nach spät bzw. früh verschoben.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die Nocken der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen die gleiche Kontur aufweisen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder ein geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo ≥ 11 aufweist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder ein geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo ≥ 11.5 aufweist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder ein geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo ≥ 12 aufweist.
Je höher das Kompressionsverhältnis ist desto höher ist der Wirkungsrad und desto niedriger ist der Kraftstoffverbrauch. Höhere geometrische Kompressionsverhältnisse erfordern aber unter Umständen eine größere Variabilität des Ventiltriebs, um das effektive Kompressionsverhältnis deutlicher bzw. ausreichend absenken zu können.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder zwecks Kraftstoffversorgung mit einer Direkteinspritzung ausgestattet ist. Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes in den Zylinder ist ein geeignetes Mittel zur Verringerung der Klopfneigung des Ottomotors und damit eine Maßnahme zur Verbesserung des Wirkungsgrades.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen eine Aufladung vorgesehen ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, wobei jeder Abgasturbolader eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst.
Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.
Ein Abgasturbolader umfasst einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter und eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine, die auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in dieser Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung des mindestens einen Zylinders erreicht wird. Gegebenenfalls ist eine Ladeluftkühlung vorgesehen, mit der die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den Zylinder gekühlt wird.
Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird dabei verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden. Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger und der Wirkungsgrad höher ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen das gemeinsame Nockenfolgeelement nockenseitig Rollenelemente aufweist, wobei jedem Nocken einer Einlassöffnung ein Rollenelement zugeordnet ist. Das Rollenelement fährt bei umlaufender Nockenwelle die Kontur des zugehörigen Nockens ab und verringert die Beschleunigungen im Ventiltrieb, wodurch die Dauerhaltbarkeit spürbar erhöht wird. Die gemeinsame Ventilerhebungskurve der zylinderzugehörigen Einlassventile wird runder in dem Sinne, dass sich die Steigung der Kurve, insbesondere zwischen den maximalen Ventilhüben, nicht abrupt ändert, beispielsweise in der Art einer Richtungsumkehr.
Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine einer zuvor beschriebenen Art aufzuzeigen, bei der jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem aufweist, wird gelöst durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ausgehend von einer niedrigeren Last, bei der die zu den zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders gehörenden Nocken synchron umlaufen, die zu den zwei Einlassöffnungen eines Zylinders gehörenden Nocken mit zunehmender Last zunehmend gegeneinander in der Art verdreht werden, dass der zugehörige Zylinder einlassseitig später geschlossen wird.
Das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine Gesagte gilt ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren.
Wird die Brennkraftmaschine beispielsweise als Antrieb für ein Kraftfahrzeug verwendet, kann durch Betätigung des Gaspedals eine erhöhte Last angefordert werden. Dabei kann beispielsweise im Rahmen einer Beschleunigung die Last auch sprunghaft ansteigen, d. h. ein Lastsprung realisiert werden.
Erfindungsgemäß werden die zu den zwei Einlassöffnungen eines Zylinders gehörenden Nocken bei einer erhöhten Lastanforderung gegeneinander verdreht und zwar in der Art, dass der zugehörige Zylinder einlassseitig später geschlossen wird. Dies soll der Klopfneigung der Brennkraftmaschine bei höheren Lasten entgegen wirken.
Zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder eine erste Einlassöffnung aufweist, deren Ventiltrieb zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken der zugehörigen Betätigungseinrichtung relativ zur Kurbelwelle und damit gegenüber dem Nocken der Betätigungseinrichtung der anderen zweiten Einlassöffnung verdrehbar ist, sind Verfahrensvarianten vorteilhaft, bei denen ausgehend von einer niedrigeren Last, bei der die zu den zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders gehörenden Nocken synchron umlaufen, der zu der ersten Einlassöffnung jedes Zylinders gehörende Nocken relativ zur Kurbelwelle mit zunehmender Last nach spät verdreht wird, um den zugehörigen Zylinder einlassseitig später zu schließen.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Verfahrensvarianten, bei denen der zu der ersten Einlassöffnung jedes Zylinders gehörende Nocken mit zunehmender Last relativ zur Kurbelwelle derart nach spät verdreht wird, dass das zugehörige Ventil im Kompressionstakt geschlossen wird.
Ein Schließen der Einlassventile im Rahmen des Kompressionstaktes senkt das effektive Kompressionsverhältnis ε_eff. Ein Teil der Zylinderfrischladung wird dann bei noch geöffnetem Einlass wieder in das Ansaugsystem ausgeschoben. Ein hohes geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo, das bei niedrigeren Lasten zur Wirkungsgradverbesserung beiträgt, kann auf diese Weise bei höheren Lasten entschärft werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den 1, 2a und 2b näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 in einem Diagramm die Ventilerhebungskurve AV₁ eines Auslassventils und die Ventilerhebungskurven EV₁, EV₂ der beiden Einlassventile gemäß dem Stand der Technik,
2a schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein Fragment der einlassseitigen Ventiltriebe eines Zylinders einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine, und
2b in einem Diagramm die Ventilerhebungskurve AV₁ eines Auslassventils und die Ventilerhebungskurven EV₁, EV₂ der beiden Einlassventile gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens.
1 zeigt in einem Diagramm die Ventilerhebungskurve AV₁ eines Auslassventils und die Ventilerhebungskurven EV₁, EV₂ der beiden Einlassventile gemäß dem Stand der Technik. 1 wurde bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung des Standes der Technik beschrieben, weshalb an dieser Stelle Bezug genommen wird auf die entsprechenden Ausführungen.
2a zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein Fragment der einlassseitigen Ventiltriebe 1a, 1b eines Zylinders einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
Jeder Zylinder der Brennkraftmaschine verfügt über zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft, wobei je Einlassöffnung ein Ventiltrieb 1a, 1b vorgesehen ist mit einem Ventil 2a, 2b, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um die zugehörige Einlassöffnung freizugeben und zu versperren.
Jeder Ventiltrieb 1a, 1b umfasst neben dem Ventil 2a, 2b eine Betätigungseinrichtung, um das Ventil 2a, 2b zu betätigen, wobei die Betätigungseinrichtung einen auf einer Einlassnockenwelle 3 angeordneten Nocken 4a, 4b umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle 3 mit einem Nockenfolgeelement 5, 5a, 5b in Eingriff gebracht wird, wodurch das Ventil 2a, 2b ausgelenkt wird. Die Drehrichtung der Einlassnockenwelle 3 ist durch einen Pfeil kenntlich gemacht.
Als Nockenfolgeelemente 5, 5a, 5b dienen vorliegend Schwinghebel 6a, 6b, die jeweils an einem Ende auf dem dazugehörigen Ventil 2a, 2b aufliegen und sich am anderen Ende an einem Auflager 8a, 8b abstützen. Die als Nockenfolgeelemente 5, 5a, 5b dienenden Schwinghebel 6a, 6b sind miteinander verbunden und bilden ein gemeinsames Nockenfolgeelement 7, so dass die Ventile 1a, 1b gemeinsam, d. h. gleichzeitig betätigt und ausgelenkt werden, sobald sich nur ein Nocken 4a, 4b bei umlaufender Nockenwelle 3 mit dem zugehörigen Schwinghebel 6a, 6b, d. h. mit dem gemeinsamen Nockenfolgeelement 7 in Eingriff befindet. Vorliegend bilden die Nockenfolgeelemente 5, 5a, 5b ein monolithisches Bauteil, d. h. die Schwinghebel 6a, 6b einen einstückigen Schwinghebel 7a.
Der Ventiltrieb 1a der ersten Einlassöffnung ist variabel in der Art ausgeführt, dass der zugehörige erste Nocken 4a relativ zur Kurbelwelle und damit auch gegenüber dem zweiten Nocken 4b des anderen zweiten Ventiltriebs 1b verdrehbar ist. Die Ventile 2a, 2b des Zylinders sind über das gemeinsame Nockenfolgeelement 7 kinematisch miteinander gekoppelt und lassen sich nicht mehr unabhängig voneinander auslenken, sondern nur noch miteinander, d. h. synchron. Die Ventilerhebungskurven EV₁ und EV₂ der Einlassventile 2a, 2b eines Zylinders sind daher deckungsgleich, d. h. dieselben. Es gibt einlassseitig nur noch einen gemeinsamen Öffnungsvorgang.
2b zeigt in einem Diagramm die Ventilerhebungskurve AV₁ eines Auslassventils und die Ventilerhebungskurven EV₁, EV₂ der beiden Einlassventile 2a, 2b gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens. Aufgetragen ist auf der Ordinate der Hub des jeweiligen Ventils in [mm] sowie auf der Abszisse der Kurbelwinkel der Kurbelwelle in [°KW].
Ausgehend von synchron umlaufenden Nocken wurde der zu der ersten Einlassöffnung gehörende erste Nocken mit zunehmender Last relativ zur Kurbelwelle nach spät verdreht, um den Zylinder einlassseitig später zu schließen. Infolge des Verdrehens des ersten Nockens sind die beiden einlassseitigen Nocken des Zylinders gegeneinander verdreht (siehe auch 2a).
Ein phasenweises Öffnen nur einer Einlassöffnung bei gegeneinander verdrehten Nocken entfällt, weshalb beim Ladungswechsel keine unerwünschten Wirbel im Zylinder ausgebildet werden. Gegenüber dem Stand der Technik verbessert sich der Ladungswechsel insgesamt, da sich nicht nur die einlassseitige Öffnungsdauer verlängert, sondern einlassseitig auch der über die Zeit aufsummierte und zur Verfügung gestellte Öffnungsquerschnitt vergrößert wird.
Ein spätes Schließen der Einlassventile im Kompressionstakt nach Durchschreiten des unteren Totpunktes UT ermöglicht das Ausschieben eines Teils der Zylinderfrischladung bei noch geöffnetem Einlass, wodurch das effektive Kompressionsverhältnis ε_eff abgesenkt wird. Einem Klopfen wird dadurch entgegen gewirkt.
Bezugszeichenliste

1a: erster Ventiltrieb
1b: zweiter Ventiltrieb
2a: erstes Einlassventil
2b: zweites Einlassventil
3: Einlassnockenwelle
4a: erster Nocken
4b: zweiter Nocken
5: Nockenfolgeelement
5a: erstes Nockenfolgeelement
5b: zweites Nockenfolgeelement
6a: erster Schwinghebel
6b: zweiter Schwinghebel
7: gemeinsames Nockenfolgeelement
7a: einstückiger Schwinghebel
8a: erstes Auflager
8b: zweites Auflager
AV₁: Ventilerhebungskurve eines Auslassventils
EV₁: Ventilerhebungskurve eines ersten Einlassventils
EV₂: Ventilerhebungskurve eines zweiten Einlassventils
ε_eff: effektives Kompressionsverhältnis
ε_geo: geometrisches Kompressionsverhältnis
°KW: Grad Kurbelwinkel
LWOT: unterer Totpunkt des Ladungswechsels
UT: unterer Totpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010008958 A1 [0018, 0051]

Claims

Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens einem Zylinder, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem und mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, bei der – eine Kurbelwelle vorgesehen ist, die mit mindestens einer Nockenwelle (3) zumindest antriebsverbindbar ist, – je Einlassöffnung ein Ventiltrieb (1a, 1b) vorgesehen ist mit einem Ventil (2a, 2b), das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um die Einlassöffnung freizugeben und zu versperren, mit einem Ventilfedermittel, um das Ventil (2a, 2b) in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und mit einer Betätigungseinrichtung, um das Ventil (2a, 2b) entgegen der Vorspannkraft des Ventilfedermittels zu öffnen, wobei die Betätigungseinrichtung einen auf einer Nockenwelle (3) angeordneten Nocken (4a, 4b) umfasst, der bei umlaufender Nockenwelle (3) mit einem Nockenfolgeelement (5, 5a, 5b) in Eingriff bringbar ist, wodurch das Ventil (2a, 2b) betätigbar ist, und – der Ventiltrieb (1a, 1b) mindestens einer Einlassöffnung je Zylinder zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken (4a, 4b) relativ zur Kurbelwelle verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement (7) bilden, so dass die Ventile (2a, 2b) der Einlassöffnungen gemeinsam betätigbar sind, sobald sich ein Nocken (4a, 4b) bei umlaufender Nockenwelle (3) mit dem zugehörigen Nockenfolgeelement (5, 5a, 5b, 7) in Eingriff befindet.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen stoffschlüssig miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement (7) bilden.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen ein monolithisches Bauteil (7a) bilden.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen formschlüssig miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement (7) bilden.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen kraftschlüssig miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Nockenfolgeelement (7) bilden.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen Schwinghebel (6a, 6b) sind, die miteinander verbunden ein gemeinsames Nockenfolgeelement (7, 7a) bilden.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen Kipphebel sind, die miteinander verbunden ein gemeinsames Nockenfolgeelement (7) bilden.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenfolgeelemente (5, 5a, 5b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen Stößel sind, die miteinander verbunden ein gemeinsames Nockenfolgeelement (7) bilden.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (4a, 4b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen auf einer zumindest zweiteiligen Nockenwelle (3) angeordnet sind, die mindestens zwei gegeneinander verdrehbare Nockenwellenabschnitte umfasst, wobei mindestens ein Nocken (4a) auf einem ersten Nockenwellenabschnitt angeordnet ist und mindestens ein Nocken (4b) auf einem zweiten Nockenwellenabschnitt angeordnet ist.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zweiteilige Nockenwelle (3) als ersten Nockenwellenabschnitt eine Hohlwelle und als zweiten Nockenwellenabschnitt eine in der Hohlwelle drehbar angeordnete Welle umfasst.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (4a, 4b) der Betätigungseinrichtungen der mindestens zwei Einlassöffnungen relativ zur Kurbelwelle verdrehbar sind.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (4a, 4b) die gleiche Kontur aufweisen.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder ein geometrisches Kompressionsverhältnis ε_geo ≥ 11 aufweist.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, wobei jeder Abgasturbolader eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst.
Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Verbrennungsluft via Ansaugsystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer niedrigeren Last, bei der die zu den zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders gehörenden Nocken (4a, 4b) synchron umlaufen, mit zunehmender Last die zu den zwei Einlassöffnungen eines Zylinders gehörenden Nocken (4a, 4b) zunehmend gegeneinander in der Art verdreht werden, dass der zugehörige Zylinder einlassseitig später geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 15 zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder eine erste Einlassöffnung aufweist, deren Ventiltrieb (1a) zumindest teilweise variabel ist in der Art, dass der Nocken (4a) der zugehörigen Betätigungseinrichtung relativ zur Kurbelwelle und damit gegenüber dem Nocken (4b) der Betätigungseinrichtung der anderen zweiten Einlassöffnung verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer niedrigeren Last, bei der die zu den zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders gehörenden Nocken (4a, 4b) synchron umlaufen, mit zunehmender Last der zu der ersten Einlassöffnung jedes Zylinders gehörende Nocken (4a) relativ zur Kurbelwelle nach spät verdreht wird, um den zugehörigen Zylinder einlassseitig später zu schließen.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zu der ersten Einlassöffnung jedes Zylinders gehörende Nocken (4a) mit zunehmender Last relativ zur Kurbelwelle derart nach spät verdreht wird, dass das zugehörige Ventil (2a) im Kompressionstakt geschlossen wird.