DE102018009097A1

DE102018009097A1 - Internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, and method for operating such an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102018009097A1
Application number: DE102018009097.4A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Betsch Jochen
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Zylinder (16), mit einem Gaswechselventil (22), mit einer Kurbelwelle (14), mit einer Nockenwelle (24), und mit einem Getriebe (28), über welches die Nockenwelle (24) von der Kurbelwelle (14) antreibbar ist, wobei die Nockenwelle (24) ein Wellenelement (30) und ein drehfest mit dem Wellenelement (30) verbundenes Nockenelement (34) umfasst, welches ein erstes Nockenprofil (44) und ein neben dem ersten Nockenprofil (44) angeordnetes zweites Nockenprofil (46) aufweist und in axialer Richtung relativ zu dem Wellenelement (30) zwischen einer ersten Stellung zum Betätigen des Gaswechselventils (22) mittels des ersten Nockenprofils (44) und einer zweiten Stellung zum Betätigen des Gaswechselventils (22) mittels des zweiten Nockenprofils (46) verschiebbar ist, wobei das Getriebe (28) derart ausgebildet ist, dass bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (10) die Drehzahl der Kurbelwelle (14) n-mal so groß wie die Drehzahl der Nockenwelle (24) ist;The invention relates to an internal combustion engine (10) for a motor vehicle, with a cylinder (16), with a gas exchange valve (22), with a crankshaft (14), with a camshaft (24), and with a transmission (28), via which the camshaft (24) can be driven by the crankshaft (14), the camshaft (24) comprising a shaft element (30) and a cam element (34) which is non-rotatably connected to the shaft element (30) and which has a first cam profile (44) and a has a second cam profile (46) arranged next to the first cam profile (44) and in the axial direction relative to the shaft element (30) between a first position for actuating the gas exchange valve (22) by means of the first cam profile (44) and a second position for actuating the Gas exchange valve (22) can be displaced by means of the second cam profile (46), the gear (28) being designed such that the speed of the crankshaft (14) n times when the internal combustion engine (10) is in operation as high as the speed of the camshaft (24);

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating such an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 8.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie ein solches Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine sind beispielsweise bereits der DE 10 2016 200 487 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens einen Zylinder und wenigstens ein dem Zylinder zugeordnetes Gaswechselventil auf. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle, über welche die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst darüber hinaus wenigstens eine Nockenwelle zum Betätigen des Gaswechselventils und ein Getriebe, über welches die Nockenwelle von der Kurbelwelle antreibbar ist. Die Nockenwelle weist dabei wenigstens ein Wellenelement und wenigstens ein drehfest mit dem Wellenelement verbundenes und in axialer Richtung der Nockenwelle und somit des Wellenelements relativ zu dem Wellenelement verschiebbares Nockenelement auf. Das Nockenelement weist wenigstens ein erstes Nockenprofil und wenigstens ein in axialer Richtung der Nockenwelle neben dem ersten Nockenprofil angeordnetes zweites Nockenprofil auf. Außerdem ist das Nockenelement in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dem Wellenelement zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschiebbar. In der ersten Stellung ist das Gaswechselventil mittels des ersten Nockenprofils betätigbar. In der zweiten Stellung ist das Gaswechselventil mittels des zweiten Nockenprofils betätigbar.Such an internal combustion engine for a motor vehicle and such a method for operating such an internal combustion engine are already examples DE 10 2016 200 487 A1 as known. The internal combustion engine has at least one cylinder and at least one gas exchange valve assigned to the cylinder. In addition, the internal combustion engine comprises an output shaft designed as a crankshaft, via which the internal combustion engine can provide torques for driving the motor vehicle. The internal combustion engine also includes at least one camshaft for actuating the gas exchange valve and a gearbox via which the crankshaft can be driven. The camshaft has at least one shaft element and at least one cam element which is connected to the shaft element in a rotationally fixed manner and can be displaced in the axial direction of the camshaft and thus of the shaft element relative to the shaft element. The cam element has at least one first cam profile and at least one second cam profile arranged next to the first cam profile in the axial direction of the camshaft. In addition, the cam element is displaceable in the axial direction of the camshaft relative to the shaft element between a first position and a second position. In the first position, the gas exchange valve can be actuated by means of the first cam profile. In the second position, the gas exchange valve can be actuated by means of the second cam profile.

Des Weiteren offenbart die DE 102 01 932 A1 eine Brennkraftmaschine für ein Viertaktbrennverfahren, mit einer von einer Kurbelwelle angetriebenen Nockenwelle mit Nocken.Furthermore, the DE 102 01 932 A1 an internal combustion engine for a four-stroke combustion process, with a camshaft driven by a crankshaft with cams.

Außerdem ist aus der DE 10 2015 218 775 A1 eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Anzahl n an Zylindern, einer Kurbelwelle und einer damit antriebsverbundenen Nockenwelle.It is also from the DE 10 2015 218 775 A1 an internal combustion engine is known, with a number n of cylinders, a crankshaft and a camshaft connected to the drive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.The object of the present invention is to further develop an internal combustion engine and a method of the type mentioned at the outset in such a way that the internal combustion engine can be operated in a particularly advantageous manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine with the features of patent claim 1 and by a method with the features of patent claim 8. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders emissions- und kraftstoffverbrauchsarmer und somit besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein dem Zylinder zugeordnetes Einspritzelement aufweist. Das Einspritzelement wird auch als Injektor bezeichnet, wobei mittels des Einspritzelements Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in deren befeuerten Betrieb, direkt in den Zylinder einspritzbar ist.In order to further develop an internal combustion engine of the type specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that particularly low-emission and low-fuel and thus particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be implemented, the invention provides that the internal combustion engine has at least one injection element assigned to the cylinder. The injection element is also referred to as an injector, wherein fuel, in particular liquid fuel, for operating the internal combustion engine, in particular in its fired operation, can be injected directly into the cylinder by means of the injection element.

Das Getriebe ist dabei derart ausgebildet, dass bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Drehzahl der Kurbelwelle n-mal so groß wie die Drehzahl der Nockenwelle ist. Mit anderen Worten ist das Getriebe derart ausgebildet beziehungsweise das Getriebe weist eine solche, auch als Übersetzungsverhältnis bezeichnete und insbesondere gegenüber 1 größere Übersetzung beziehungsweise Untersetzung auf, dass sich bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Kurbelwelle n-mal schneller als die Nockenwelle dreht. Die Untersetzung des Getriebes beträgt somit beispielsweise n. Mit n ist beispielsweise eine positive ganze Zahl, insbesondere eine positive, ganze und gerade Zahl, bezeichnet, welche vorzugsweise größer als 1 ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt, während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine, welche einfach auch als Verbrennungsmotor oder Motor bezeichnet wird, dreht sich beispielsweise die Kurbelwelle mit einer auch als Kurbelwellendrehzahl bezeichneten ersten Drehzahl, insbesondere relativ zu einem Gehäuse wie beispielsweise einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine. Dabei ist die erste Drehzahl größer als 0. Beispielsweise beträgt die erste Drehzahl mehrere 100 oder 1000 Umdrehungen pro Minute. Bei dem Betrieb wird die Nockenwelle über das Getriebe von der Kurbelwelle angetrieben, sodass sich bei dem Betrieb beziehungsweise während des Betriebs die Nockenwelle mit einer auch als Nockenwellendrehzahl bezeichneten zweiten Drehzahl, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, dreht. Dabei hängt die zweite Drehzahl von der ersten Drehzahl ab. Die zweite Drehzahl ist größer als 0, wobei die erste Drehzahl n-mal so groß wie die zweite Drehzahl ist. Die Untersetzung des Getriebes wird beispielsweise mit i bezeichnet, wobei sich beispielsweise i ergibt zu: $i = \frac{e r s t e D r e h z a h l}{z w e i t e D r e h z a h l}$

The transmission is designed such that when the internal combustion engine is operating, the speed of the crankshaft is n times as high as the speed of the camshaft. In other words, the transmission is designed in such a way or the transmission has such a transmission ratio, also referred to as the transmission ratio and in particular greater than 1, that the crankshaft rotates n times faster than the camshaft when the internal combustion engine is operating. The gear ratio is thus, for example, n. For example, n denotes a positive integer, in particular a positive, integer and even number, which is preferably greater than 1. In other words, during operation of the internal combustion engine, which is also simply referred to as an internal combustion engine or motor, the crankshaft, for example, rotates at a first speed, also referred to as crankshaft speed, in particular relative to a housing such as a crankcase of the internal combustion engine. The first speed is greater than 0. For example, the first speed is several 100 or 1000 revolutions per minute. During operation, the camshaft is driven by the crankshaft via the transmission, so that during operation or during operation, the camshaft rotates at a second speed, also referred to as the camshaft speed, in particular relative to the housing. The second speed depends on the first speed. The second speed is greater than 0, the first speed being n times the second speed. The reduction ratio of the gearbox is denoted, for example, by i, where, for example, i results in:

i = \frac{e r s t e D r e H e.g. a H l}{e.g. w e i t e D r e H e.g. a H l}

Dabei kann i n entsprechen. Mit anderen Worten können i und n gleich sein.Here i can correspond to n. In other words, i and n can be the same.

Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das erste Nockenprofil genau n-halbe, das heißt n/2 (n-halbe) Nockenerhebungen zum Betätigen des Gaswechselventils in der ersten Stellung aufweist. Mit anderen Worten, befindet sich das erste Nockenprofil in der ersten Stellung, so wird das beispielsweise als Einlassventil oder aber als Auslassventil ausgebildete Gaswechselventil bei einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle und somit des Nockenelements jeweils genau einmal mittels der auch als erste Nockenerhebungen bezeichneten Nockenerhebungen des ersten Nockenprofils betätigt. Somit wird das Gaswechselventil bei genau einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle n-halbe mal mittels des ersten Nockenprofils betätigt, insbesondere geöffnet. Dabei sind die ersten Nockenerhebungen in Umfangsrichtung der Nockenwelle und somit des ersten Nockenprofils aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet.Furthermore, it is provided according to the invention that the first cam profile has exactly n-half, that is to say n / 2 (n-half) cam elevations for actuating the gas exchange valve in the first position. In other words, if the first cam profile is in the first position, the gas exchange valve, which is designed, for example, as an intake valve or an exhaust valve, turns exactly once each time the camshaft and thus the cam element are rotated, by means of the cam elevations of the first cam profile, which are also referred to as first cam elevations operated. Thus, the gas exchange valve is actuated, in particular opened, by the first cam profile at exactly one complete revolution of the camshaft n-half times. The first cam elevations in the circumferential direction of the camshaft and thus of the first cam profile are arranged in succession or one behind the other.

Erfindungsgemäß ist es darüber hinaus vorgesehen, dass das zweite Nockenprofil genau (n/2)-1 Nockenerhebungen zum Betätigen des Gaswechselventils in der zweiten Stellung aufweist, wobei die Nockenerhebungen des zweiten Nockenprofils auch als zweite Nockenerhebungen bezeichnet werden. Mit anderen Worten, befindet sich das Nockenelement in der zweiten Stellung, so wird bei genau einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle das Gaswechselventil mittels der jeweiligen zweiten Nockenerhebung jeweils genau einmal und somit insgesamt mittels des zweiten Nockenprofils (n/2)-1 mal betätigt, insbesondere geöffnet. Dabei sind auch die zweiten Nockenerhebungen in Umfangsrichtung der Nockenwelle und somit des Nockenelements aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet.According to the invention, it is also provided that the second cam profile has exactly (n / 2) -1 cam lobes for actuating the gas exchange valve in the second position, the cam lobes of the second cam profile also being referred to as second cam lobes. In other words, if the cam element is in the second position, then with exactly one complete revolution of the camshaft, the gas exchange valve is actuated exactly once by means of the respective second cam elevation and thus altogether by means of the second cam profile (n / 2) -1 times, in particular open. The second cam elevations in the circumferential direction of the camshaft and thus of the cam element are also arranged in succession or one behind the other.

Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei zumindest einen Betriebszustand auf, in welchem sich das Nockenelement in der zweiten Stellung befindet. In dem Betriebszustand erfolgen zwischen zwei direkt beziehungsweise unmittelbar aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders zumindest zwei Verbrennungstakte, welche jeweils ein Einspritzen, Verdichten, Zünden und Verbrennen von dem Kraftstoff umfassen. Mit anderen Worten wird in dem jeweiligen Verbrennungstakt Kraftstoff mittels des Einspritzventils direkt in den Zylinder eingespritzt, woraufhin der eingespritzte Kraftstoff, insbesondere zusammen mit einem beispielsweise zumindest Luft umfassenden, in dem Zylinder aufgenommenen Gas, verdichtet und dann gezündet und in der Folge verbrannt wird. Der jeweilige Verbrennungstakt umfasst somit beispielsweise einen auch als Kompressionstakt oder Kompressionsphase bezeichneten Verdichtungstakt, während welchem sich ein translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommener Kolben aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt, wodurch der zuvor direkt in den Zylinder eingespritzte Kraftstoff mittels des Kolbens verdichtet wird. Der jeweilige Verbrennungstakt umfasst ferner einen sich an den jeweiligen Verdichtungstakt anschließenden Arbeitstakt, während welchem der Kolben infolge des Verbrennens des Kraftstoffes angetrieben und dabei aus dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt bewegt wird. Der Kraftstoff und das zuvor genannte Gas beziehungsweise die Luft bilden ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches während des Verdichtungstakts verdichtet und dann, beispielsweise während des Arbeitstakts, gezündet und verbrannt wird. Durch das Zünden und Verbrennen dehnt sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus, wodurch der Kolben auf die beschriebene Weise angetrieben wird. Durch das Verbrennen entsteht aus dem Kraftstoff-Luft-Gemisch ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine.The internal combustion engine has at least one operating state in which the cam element is in the second position. In the operating state, at least two combustion cycles take place between two directly or immediately successive intake strokes of the cylinder, each of which comprises injection, compression, ignition and combustion of the fuel. In other words, in the respective combustion cycle, fuel is injected directly into the cylinder by means of the injection valve, whereupon the injected fuel is compressed, in particular together with a gas, for example comprising at least air, which is accommodated in the cylinder, and is then ignited and subsequently burned. The respective combustion stroke thus includes, for example, a compression stroke, also referred to as the compression stroke or compression phase, during which a piston, which is accommodated in the cylinder and moves in a translatory manner, moves from its bottom dead center to its top dead center, as a result of which the fuel which was previously injected directly into the cylinder is compressed by means of the piston . The respective combustion cycle also includes a work cycle that follows the respective compression cycle, during which the piston is driven as a result of the combustion of the fuel and thereby moved from top dead center to bottom dead center. The fuel and the aforementioned gas or air form a fuel-air mixture, which compresses during the compression stroke and is then ignited and burned, for example during the work stroke. Ignition and combustion cause the fuel-air mixture to expand, which drives the piston in the manner described. The combustion produces an exhaust gas from the internal combustion engine from the fuel-air mixture.

Unter dem Merkmal, dass die Ansaugtakte, zwischen welchen die zumindest zwei Verbrennungstakte erfolgen beziehungsweise durchgeführt werden, unmittelbar beziehungsweise direkt aufeinanderfolgen, ist zu verstehen, dass zwischen den unmittelbar beziehungsweise direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten kein weiterer Ansaugtakt liegt. Unter dem jeweiligen Ansaugtakt ist zu verstehen, dass sich der Kolben während des Ansaugtakts aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt, während beispielsweise die zuvor genannte Luft, insbesondere über wenigstens ein geöffnetes Einlassventil, in den Zylinder einströmt, insbesondere eingebracht und/oder, insbesondere mittels des Kolbens, eingesaugt wird.The feature that the intake cycles, between which the at least two combustion cycles take place or are carried out, follow one another directly or directly, is understood to mean that there is no further intake cycle between the immediately or directly successive intake cycles. The respective intake stroke is to be understood to mean that the piston moves from its top dead center to its bottom dead center during the intake stroke, while, for example, the aforementioned air flows, in particular introduced and / or, into the cylinder, in particular via at least one opened inlet valve. in particular by means of the piston.

Da zwischen den direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten die zumindest zwei Verbrennungstakte erfolgen beziehungsweise durchgeführt werden, erfolgen zwischen den zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten zumindest zwei Verdichtungstakte und zumindest zwei Arbeitstakte.Since the at least two combustion cycles take place or are carried out between the directly successive intake cycles, at least two compression cycles and at least two work cycles take place between the two directly successive intake cycles.

Ein erster der Arbeitstakte geht beispielsweise einem zweiten der Arbeitstakte vorweg, sodass der zweite Arbeitstakt zeitlich auf den ersten Arbeitstakt folgt. Die Arbeitstakte folgen beispielsweise direkt beziehungsweise unmittelbar aufeinander, sodass zwischen dem ersten Arbeitstakt und dem zweiten Arbeitstakt kein weiterer Arbeitstakt liegt. Vorzugsweise unterbleibt zwischen den direkt aufeinanderfolgenden Arbeitstakten ein Ansaugtakt beziehungsweise ein Einbringen von Luft in den Zylinder und/oder zwischen den unmittelbar beziehungsweise direkt aufeinanderfolgenden Arbeitstakten unterbleibt ein Ausschieben des Abgases aus dem Zylinder.For example, a first of the work cycles precedes a second of the work cycles, so that the second work cycle follows the first work cycle. The work cycles follow one another directly or immediately, for example, so that there is no further work cycle between the first work cycle and the second work cycle. An intake cycle or an introduction of air into the cylinder and / or between the immediately or directly subsequent work cycles preferably does not prevent the exhaust gas from being pushed out of the cylinder between the directly successive work cycles.

Ein erster der unmittelbar aufeinanderfolgenden Ansaugtakte geht einem beziehungsweise dem zweiten der unmittelbar aufeinanderfolgenden Ansaugtakte vorweg, sodass der zweite Ansaugtakt zeitlich unmittelbar beziehungsweise direkt auf den ersten Ansaugtakt folgt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen dem zweiten Arbeitstakt und dem zweiten Ansaugtakt ein Ausschiebetakt erfolgt, in dessen Rahmen das Abgas mittels des Kolbens aus dem Zylinder ausgeschoben wird, insbesondere dadurch, dass sich der Kolben bei dem Ausschiebetakt aus seinem unteren Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt. An den zweiten Ansaugtakt schließen sich dann beispielsweise, insbesondere unmittelbar, zwei Verbrennungstakte an. A first of the immediately consecutive intake cycles precedes one or the second of the immediately consecutive intake cycles, so that the second intake cycle immediately or directly follows the first intake cycle. It is preferably provided that between the second work cycle and the second intake cycle there is a push-out cycle, in the course of which the exhaust gas is pushed out of the cylinder by means of the piston, in particular in that the piston moves from its bottom dead center to its lower dead center during the push-out cycle Dead center moves. The second intake stroke is then followed, for example, in particular directly, by two combustion cycles.

Da zwischen den unmittelbar aufeinanderfolgenden Ansaugtakten zumindest oder genau zwei Verbrennungstakte erfolgen, ist in dem zumindest einen Betriebszustand eine Mehrfachverbrennung, insbesondere eine Doppelverbrennung, vorgesehen. Hierdurch kann einerseits eine besonders vorteilhafte und insbesondere besonders hohe, auch als Abgastemperaturbezeichnete, Temperatur des Abgases realisiert werden. Das Abgas, welches aus dem Zylinder ausgeschoben wird, strömt beispielsweise in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine, welcher von dem Abgas durchströmbar ist. In dem Abgastrakt ist beispielsweise eine Abgasnachbehandlungsanlage zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine können besonders vorteilhaft hohe Temperaturen der Abgasnachbehandlungseinrichtung eingestellt beziehungsweise beibehalten werden, sodass sich ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt. Diese vorteilhaft hohen Abgastemperaturen können auf besonders kraftstoffverbrauchsgünstige Weise realisiert werden, sodass der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann. In der Folge kann ein besonders emissions- und kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden.Since at least or exactly two combustion cycles take place between the immediately successive intake cycles, multiple combustion, in particular double combustion, is provided in the at least one operating state. In this way, on the one hand, a particularly advantageous and in particular particularly high temperature of the exhaust gas, also referred to as the exhaust gas temperature, can be realized. The exhaust gas, which is pushed out of the cylinder, flows, for example, into the exhaust tract of the internal combustion engine, through which the exhaust gas can flow. An exhaust gas aftertreatment system for aftertreatment of the exhaust gas is arranged in the exhaust tract, for example. In the internal combustion engine according to the invention, high temperatures of the exhaust gas aftertreatment device can be set or maintained particularly advantageously, so that the internal combustion engine can be operated with particularly low emissions. These advantageously high exhaust gas temperatures can be realized in a manner that is particularly fuel-efficient, so that the fuel consumption of the internal combustion engine can be kept within a particularly low framework. As a result, the combustion engine can be operated with particularly low emissions and fuel consumption.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt n 6, wobei in dem Betriebszustand zwischen den zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders genau zwei Verbrennungstakte erfolgen. Die genau zwei Verbrennungstakte bilden dadurch eine Doppelverbrennung, wodurch auf besonders kraftstoffverbrauchsgünstige Weise besonders hohe Abgastemperaturen und somit besonders hohe Temperaturen der Abgasnachbehandlungseinrichtung gewährleistet werden können.In an advantageous embodiment of the invention, n is 6, with exactly two combustion cycles taking place in the operating state between the two directly successive intake cycles of the cylinder. The exactly two combustion cycles thereby form a double combustion, as a result of which particularly high exhaust gas temperatures and thus particularly high temperatures of the exhaust gas aftertreatment device can be guaranteed in a particularly fuel-efficient manner.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass n 4 ist, wobei in dem Betriebszustand zwischen den zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders genau drei Verbrennungstakte erfolgen. Die drei Verbrennungstakte bilden eine Mehrfachverbrennung, insbesondere eine Dreifachverbrennung, wodurch ein besonders emissions- und kraftstoffverbrauchsgünstiger Betrieb gewährleistet werden kann.A further embodiment is characterized in that n is 4, with exactly three combustion cycles taking place in the operating state between the two directly successive intake cycles of the cylinder. The three combustion cycles form a multiple combustion, in particular a triple combustion, which can ensure particularly low-emission and fuel-efficient operation.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Nockenerhebungen des ersten Nockenprofils in Umfangsrichtung der Nockenwelle paarweise um 360/(n/2) Grad voneinander beabstandet. Dadurch kann beispielsweise dann, wenn sich das Nockenelement in der ersten Stellung befindet, ein besonders vorteilhafter Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, deren Normalbetrieb herkömmlichen Betrieben von herkömmlichen, beispielsweise als VierTakt-Motoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen, ähnelt oder entspricht, wobei beispielsweise bei einer solchen herkömmlichen Verbrennungskraftmaschine die Kurbelwellendrehzahl genau zweimal größer als die Nockenwellendrehzahl liegt, und wobei bei einer solchen herkömmlichen Verbrennungskraftmaschine zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten lediglich beziehungsweise genau ein Verbrennungstakt erfolgt.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the cam elevations of the first cam profile are spaced apart in pairs by 360 / (n / 2) degrees in the circumferential direction of the camshaft. As a result, for example, when the cam element is in the first position, a particularly advantageous normal operation of the internal combustion engine can be realized, the normal operation of which resembles or corresponds to conventional operations of conventional internal combustion engines, for example designed as four-stroke engines, for example with such a conventional internal combustion engine the crankshaft speed is exactly two times greater than the camshaft speed, and in such a conventional internal combustion engine only one or exactly one combustion cycle takes place between two directly successive intake cycles.

Um die zuvor beschriebene Mehrfachverbrennung auf besonders vorteilhafte Weise realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Nockenerhebungen des zweiten Nockenprofils in Umfangsrichtung der Nockenwelle paarweise um 360/((n/2)-1) Grad voneinander beabstandet sind.In order to be able to implement the multiple combustion described above in a particularly advantageous manner, it is provided in a further embodiment of the invention that the cam elevations of the second cam profile are spaced apart in pairs in the circumferential direction of the camshaft by 360 / ((n / 2) -1) degrees.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen weiteren Betriebszustand aufweist, in welchem sich das Nockenelement in der ersten Stellung befindet. In dem weiteren Betriebszustand erfolgt zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders genau ein Verbrennungstakt, welcher ein Einspritzen, Verdichten, Zünden und Verbrennen von Kraftstoff umfasst. Bei einem weiteren Betriebszustand handelt es sich beispielsweise um einen Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, deren Normalbetrieb Betrieben von herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen ähnelt beziehungsweise entspricht. In dem Normalbetrieb ist zwischen den direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten genau ein Verbrennungstakt und somit eine Einfachverbrennung vorgesehen.Another embodiment is characterized in that the internal combustion engine has at least one further operating state in which the cam element is in the first position. In the further operating state, exactly one combustion stroke takes place between two directly successive intake strokes of the cylinder, which comprises injecting, compressing, igniting and burning fuel. Another operating state is, for example, normal operation of the internal combustion engine, the normal operation of which is similar to or corresponds to operations of conventional internal combustion engines. In normal operation, exactly one combustion cycle and thus single combustion are provided between the directly successive intake cycles.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine als ein selbstzündender Verbrennungsmotor, insbesondere als ein Dieselmotor, ausgebildet ist. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde:

Der Verbrauchsvorteil beim Dieselmotor gegenüber dem Ottomotor beruht auf der hohen Verdichtung in Verbindung mit einer Direkteinspritzung und Mengenregelung des als Dieselkraftstoff ausgebildeten Kraftstoffs bei überstöchiometrischer Kraftstoffmenge in dem zumindest nahezu gesamten Kennfeld. Insbesondere in niedrigen Lastpunkten wird also die volle Zylinderfüllung angesaugt und dann nur sehr wenig Kraftstoff eingespritzt. Dies hat zur Folge, dass wegen des massiven Sauerstoffüberschusses in dem Zylinder, insbesondere in einem zumindest teilweise durch den Zylinder gebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, sich Stickoxide bilden und wegen der sehr geringen Kraftstoffmenge für das erforderliche kleine Drehmoment die Temperaturerhöhung und damit die Abgastemperatur auf die große Ladungsmasse bezogen nur sehr gering ausfällt. Dies kann zu unerwünscht geringen Arbeitstemperaturen für die auch als Abgasnachbehandlungssystem bezeichnete Abgasnachbehandlungseinrichtung führen. Stickoxidbildung in Verbindung mit geringen Abgastemperaturen stellen somit große Herausforderungen dar.

It has also proven to be particularly advantageous if the internal combustion engine is designed as a self-igniting internal combustion engine, in particular as a diesel engine. The invention is based in particular on the following findings:

The fuel consumption advantage of the diesel engine compared to the gasoline engine is based on the high compression combined with direct injection and quantity control of the fuel made as diesel fuel with an over-stoichiometric amount of fuel in the at least almost the entire map. In particular at low load points, the full cylinder charge is drawn in and then only very little fuel is injected. This has the consequence that because of the massive excess of oxygen in the cylinder, in particular in an at least partially formed by the cylinder combustion chamber of the internal combustion engine, nitrogen oxides and because of the very small amount of fuel for the small torque required, the temperature increase and thus the exhaust gas temperature to the large Load mass is very low. This can lead to undesirably low working temperatures for the exhaust gas aftertreatment device, which is also referred to as an exhaust gas aftertreatment system. Nitrogen oxide formation in connection with low exhaust gas temperatures therefore represent major challenges.

Grundsätzlich kann dieser Herausforderung derart entgegengetreten werden, dass der vorzugsweise flüssige Kraftstoff erst sehr spät nach dem oberen Totpunkt des Kolbens eingespritzt wird. Dadurch kann deutlich mehr Kraftstoff eingespritzt werden, um kleine Drehmomente bei gleichzeitig erhöhten Abgastemperaturen zu erreichen. Hierdurch können hinreichend hohe Temperaturen der Abgasnachbehandlungseinrichtung gewährleistet werden, sodass ein vorteilhafter Betrieb der Abgasnachbehandlungseinrichtung dargestellt werden kann. Dies führt aber zu einer deutlich Verbrauchsverschlechterung.In principle, this challenge can be countered in such a way that the preferably liquid fuel is injected only very late after the top dead center of the piston. This means that significantly more fuel can be injected in order to achieve low torques with simultaneously increased exhaust gas temperatures. Sufficiently high temperatures of the exhaust gas aftertreatment device can hereby be ensured, so that an advantageous operation of the exhaust gas aftertreatment device can be represented. However, this leads to a significant deterioration in consumption.

Es ist erkennbar, dass ein Zielkonflikt zwischen der Realisierung nur geringer Drehmomente, der Realisierung einer vorteilhaften Abgasnachbehandlung und der Realisierung eines geringen Kraftstoffverbrauchs besteht. Dieser Zielkonflikt kann durch die Erfindung gelöst werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen wird die Mechanik der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine so verändert, dass die Nockenwellendrehzahl gegenüber herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen verringert und dabei beispielsweise halbiert oder gedrittelt wird. Hierzu weist das Getriebe beispielsweise eine Untersetzung von 4:1 oder 6:1 auf, sodass das Getriebe ins Langsame übersetzt. Dadurch können gegenüber herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen Reibungsvorteile realisiert werden, sodass der Kraftstoffverbrauch besonders gering gehalten werden kann.It can be seen that there is a conflict of objectives between the implementation of only low torques, the implementation of advantageous exhaust gas aftertreatment and the implementation of low fuel consumption. This conflict of objectives can be solved by the invention. Compared to conventional internal combustion engines, the mechanics of the internal combustion engine according to the invention are changed so that the camshaft speed is reduced compared to conventional internal combustion engines and is halved or divided into three, for example. For this purpose, the gearbox has a reduction ratio of 4: 1 or 6: 1, for example, so that the gearbox translates into slow speed. As a result, friction advantages can be realized compared to conventional internal combustion engines, so that fuel consumption can be kept particularly low.

Darüber hinaus ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher das Nockenelement zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung hin- und herverschieben kann. Dabei weist das auch als Nockenstück bezeichnete Nockenelement das erste Nockenprofil auf, welches beispielsweise die genau zwei, um 180 Grad zueinander verdrehten und auch als Hubkurven bezeichneten ersten Nockenerhebungen aufweist. Somit ist bei gegenüber herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen halber Nockenwellendrehzahl durch die gegenüber herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen doppelte Anzahl an Nockenerhebungen der Normalbetrieb darstellbar. Beispielsweise in einem Bereich des Kennfelds, in dem bei idealer verbrauchsoptimaler Kraftstoffeinspritzung und Schwerpunktlage die Abgastemperaturen nicht ausreichen, um die Abgasnachbehandlungseinrichtung beispielsweise derart warm zu halten, dass ein Oxidationskatalysator, insbesondere ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), und/oder ein Stickoxid-Speicherkatalysator (NSK) und/oder ein SCR-Katalysator der Abgasnachbehandlungseinrichtung mehr als 220 Grad aufweist, wird das Nockenelement aus der ersten Stellung in die zweite Stellung umgeschaltet. Das zweite Nockenprofil weist beispielsweise genau eine auch als Nocken oder Nockenkurve bezeichnete Nockenerhebung auf. Hierdurch kann ein Mehrfachverbrennungsbetrieb, insbesondere ein Dreifachverbrennungsbetrieb oder ein Doppelverbrennungsbetrieb, der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden. In dem Mehrfachverbrennungsbetrieb erfolgen zwischen den unmittelbar beziehungsweise direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten die mehreren Verbrennungstakte.In addition, an adjustment device is provided, by means of which the cam element can slide back and forth between the first position and the second position. The cam element, which is also referred to as a cam piece, has the first cam profile, which has, for example, exactly two first cam elevations which are rotated by 180 degrees to one another and are also referred to as stroke curves. Thus, in the case of half the camshaft speed compared to conventional internal combustion engines, the normal operation can be represented by the double number of cam elevations compared to conventional internal combustion engines. For example, in an area of the map in which, with ideal fuel-optimal fuel injection and center of gravity, the exhaust gas temperatures are not sufficient to keep the exhaust gas aftertreatment device warm, for example, in such a way that an oxidation catalyst, in particular a diesel oxidation catalyst (DOC), and / or a nitrogen oxide storage catalyst (NSK) and / or an SCR catalytic converter of the exhaust gas aftertreatment device has more than 220 degrees, the cam element is switched from the first position to the second position. The second cam profile has, for example, exactly one cam elevation, also known as a cam or cam curve. In this way, a multiple combustion operation, in particular a triple combustion operation or a double combustion operation, of the internal combustion engine can be set. In the multiple combustion mode, the multiple combustion cycles take place between the immediately or directly successive intake cycles.

Bei dem ersten Verbrennungstakt erfolgen beispielsweise die wenigstens eine Einspritzung, die erste Verdichtung und die erste Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes. Da die Verbrennungskraftmaschine jedoch beispielsweise mit Luftüberschuss, das heißt überstöchiometrisch, betrieben wird, ist in den Zylinder beziehungsweise in den Brennraum infolge des ersten Ansaugtakts so viel Sauerstoff, das heißt eine solch hohe Menge an Sauerstoff, dass nach dem ersten Arbeitstakt das Abgas nicht ausgestoßen beziehungsweise nicht ausgeschoben wird, und es unterbleibt auch ein Ansaugtakt, und eine durch das Nockenelement bewirkte Betätigung des Gaswechselventils unterbleibt, sodass der Zylinder geschlossen bleibt. Dann erfolgen die zweite Einspritzung, die zweite Verdichtung und die zweite Verbrennung, insbesondere in einem verbrauchsoptimalen Zeitpunkt bei vorteilhafter Schwerpunktlage. Auf diese Weise wird mit der einmal und beispielsweise bei dem ersten Ansaugtakt in den Zylinder eingebrachten, insbesondere eingesaugten oder angesaugten, Luft mehrmalig der Kreisprozess durchlaufen. Dies hat im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen eine deutlich geringere Stickoxidbildung wegen der geringen Sauerstoffüberschusssituation in dem zweiten Verbrennungstakt beziehungsweise in den auf den ersten Verbrennungstakt folgenden weiteren Verbrennungstakten. Zusätzlich erzeugt die Mehrfachverbrennung einen mehrfachen Temperaturhub des Abgases, weil Energie von mehreren Verbrennungen, welche während den mehreren Verbrennungstakten durchgeführt werden, die Abgastemperatur nach oben treibt und so ein sehr effizienter Motorbetrieb auch unter Einhaltung von Grenzwerten und Heizmaßnahmen entsteht.In the first combustion cycle, for example, the at least one injection, the first compression and the first combustion of the injected fuel take place. However, since the internal combustion engine is operated, for example, with excess air, that is to say over-stoichiometric, there is so much oxygen in the cylinder or in the combustion chamber as a result of the first intake stroke, that is to say such a high amount of oxygen that the exhaust gas is not expelled or after the first work cycle is not pushed out, and there is also an intake stroke, and actuation of the gas exchange valve caused by the cam element is prevented, so that the cylinder remains closed. Then the second injection, the second compression and the second combustion take place, in particular at a time which is optimal for consumption and with an advantageous center of gravity. In this way, the cycle is repeated several times with the air introduced into the cylinder, in particular sucked in or sucked in, for example during the first intake stroke. In comparison to conventional internal combustion engines, this has a significantly lower one Nitrogen oxide formation due to the low oxygen excess situation in the second combustion cycle or in the further combustion cycles following the first combustion cycle. In addition, the multiple combustion generates a multiple temperature rise of the exhaust gas, because energy from multiple burns, which are carried out during the several combustion cycles, drives the exhaust gas temperature upwards, and thus a very efficient engine operation also occurs while observing limit values and heating measures.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter, insbesondere ein besonders kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmer, Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein dem Zylinder zugeordnetes Einspritzelement aufweist, mittels welchem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere während ihres befeuerten Betriebs, direkt in den Zylinder eingespritzt wird. Das Getriebe ist dabei derart ausgebildet, dass die Drehzahl der Kurbelwelle n-mal so groß wie die Drehzahl der Nockenwelle ist. Des Weiteren weist das erste Nockenprofil genau n/2 Nockenerhebungen zum Betätigen des Gaswechselventils in der ersten Stellung auf, und das zweite Nockenprofil weist genau (n/2)-1 Nockenerhebungen zum Betätigen des Gaswechselventils in der zweiten Stellung auf.In order to further develop a method of the type specified in the preamble of patent claim 8 in such a way that particularly advantageous, in particular particularly low-fuel consumption and low-emission, operation of the internal combustion engine can be realized, the invention provides that the internal combustion engine has at least one injection element assigned to the cylinder, by means of which fuel for operating the internal combustion engine, in particular during its fired operation, is injected directly into the cylinder. The transmission is designed such that the speed of the crankshaft is n times the speed of the camshaft. Furthermore, the first cam profile has exactly n / 2 cam elevations for actuating the gas exchange valve in the first position, and the second cam profile has exactly (n / 2) -1 cam elevations for actuating the gas exchange valve in the second position.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine in einem Betriebszustand betrieben, in welchem sich das Nockenelement in der zweiten Stellung befindet und zwischen zwei direkt beziehungsweise unmittelbar aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders zumindest zwei Verbrennungstakte erfolgen, in welchen jeweils Kraftstoff mittels des Einspritzventils direkt in den Zylinder eingespritzt, danach verdichtet und gezündet und dadurch verbrannt wird. Dabei folgen die Verbrennungstakte zeitlich aufeinander, das heißt die Verbrennungstakte werden zeitlich aufeinanderfolgend durchgeführt. Somit werden zunächst ein erster der Verbrennungstakte und zeitlich danach ein zweiter der Verbrennungstakte zwischen den unmittelbar beziehungsweise direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten durchgeführt. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.In the method according to the invention, the internal combustion engine is operated in an operating state in which the cam element is in the second position and at least two combustion cycles take place between two directly or immediately successive intake strokes of the cylinder, in which in each case fuel is injected directly into the cylinder by means of the injection valve, then compressed and ignited and thereby burned. The combustion cycles follow one another in time, that is to say the combustion cycles are carried out successively in time. Thus, first a first of the combustion cycles and then a second of the combustion cycles between the immediately or directly successive intake cycles are carried out. Advantages and advantageous configurations of the internal combustion engine according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the method according to the invention and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of Leaving invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine;
2 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine;
3 eine schematische Querschnittsansicht eines Nockenelements der Nockenwelle; und
4 eine weitere schematische Querschnittsansicht des Nockenelements.

The drawing shows in:

1 a schematic and sectional side view of an internal combustion engine according to the invention;
2nd is a schematic and sectional side view of a camshaft of the internal combustion engine;
3rd a schematic cross-sectional view of a cam element of the camshaft; and
4th another schematic cross-sectional view of the cam element.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

1 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Verbrennungskraftmaschine 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen oder für ein Nutzfahrzeug. Die Verbrennungskraftmaschine 10 wird auch als Verbrennungsmotor oder Motor bezeichnet und ist vorliegend als ein Dieselmotor ausgebildet. Somit ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als ein selbstzündender Verbrennungsmotor ausgebildet. Das Kraftfahrzeug ist mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar, welche als Hubkolbenmaschine ausgebildet ist. 1 shows a schematic and sectional side view of an internal combustion engine 10th for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle such as a passenger car or for a commercial vehicle. The internal combustion engine 10th is also referred to as an internal combustion engine or engine and in the present case is designed as a diesel engine. Thus, the internal combustion engine 10th designed as a self-igniting internal combustion engine. The motor vehicle is by means of the internal combustion engine 10th drivable, which is designed as a reciprocating piston machine.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildetes Zylindergehäuse 12 und eine als Kurbelwelle 14 ausgebildete Abtriebswelle auf, welche drehbar an dem Zylindergehäuse 12 gelagert ist. Das Zylindergehäuse 12 bildet mehrere Zylinder 16 der Verbrennungskraftmaschine 10, wobei der jeweilige Zylinder 16 zumindest teilweise einen jeweiligen Brennraum bildet. In einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 wird ein als Dieselkraftstoff ausgebildeter Kraftstoff, insbesondere direkt, in den jeweiligen Zylinder 16 eingespritzt, danach verdichtet und gezündet und in der Folge verbrannt, wobei der Kraftstoff durch Selbstzündung gezündet wird. Des Weiteren wird beispielsweise Luft in den jeweiligen Zylinder 16 eingebracht, sodass in dem jeweiligen Zylinder 16 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch umfasst den eingespritzten Kraftstoff und die eingebrachte Luft, wobei das Kraftstoff-Luft-Gemisch verdichtet und dann durch Selbstzündung gezündet und in der Folge verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist auch einen in den Fig. nicht erkennbaren Abgastrakt auf, welcher von dem Abgas durchströmbar ist. In dem Abgastrakt ist auch eine als Abgasnachbehandlungssystem bezeichnete Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet, mittels welcher das Abgas nachbehandelt wird.The internal combustion engine 10th has, for example, a cylinder housing designed as a cylinder crankcase 12 and one as a crankshaft 14 trained output shaft, which is rotatable on the cylinder housing 12 is stored. The cylinder housing 12 forms several cylinders 16 the internal combustion engine 10th , with the respective cylinder 16 at least partially forms a respective combustion chamber. In a fired operation of the internal combustion engine 10th is a fuel designed as a diesel fuel, in particular directly, in the respective cylinder 16 injected, then compressed and ignited and subsequently burned, the fuel being ignited by self-ignition. Furthermore, for example, air is in the respective cylinder 16 introduced so that in the respective cylinder 16 a fuel-air mixture is created. The fuel-air mixture comprises the injected fuel and the introduced air, the fuel-air mixture compressing and then igniting by self-ignition and subsequently is burned. This results in exhaust gas from the internal combustion engine 10th . The internal combustion engine 10th also has an exhaust tract which cannot be seen in the figures and through which the exhaust gas can flow. An exhaust gas aftertreatment device, which is referred to as an exhaust gas aftertreatment system and by means of which the exhaust gas is aftertreated, is also arranged in the exhaust gas tract.

In dem jeweiligen Zylinder 16 ist ein jeweiliger Kolben 18 translatorisch bewegbar aufgenommen. Der jeweilige Kolben 18 ist über ein jeweiliges Pleuel 20 gelenkig mit der Kurbelwelle 14 verbunden, wodurch die jeweiligen translatorischen Bewegungen des jeweiligen Kolbens 18 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 14 umgewandelt werden. Durch das Zünden und Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemisches dehnt sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus, wodurch der jeweilige Kolben 18 angetrieben und dadurch aus dessen oberen Totpunkt in dessen unteren Totpunkt bewegt wird. Dadurch wird die Kurbelwelle 14 angetrieben. Aus der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert das Abgas, welches beispielsweise im Rahmen eines Ausschiebetakts mittels des jeweiligen Kolbens 18 aus dem jeweiligen Zylinder 16 ausgeschoben wird. Bei dem Ausschiebetakt bewegt sich der jeweilige Kolben 1 aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt.In the respective cylinder 16 is a respective piston 18th added translationally movable. The respective piston 18th is about a respective connecting rod 20th articulated with the crankshaft 14 connected, whereby the respective translatory movements of the respective piston 18th in a rotational movement of the crankshaft 14 being transformed. By igniting and burning the fuel-air mixture, the fuel-air mixture expands, causing the respective piston 18th driven and thereby moved from its top dead center to its bottom dead center. This will make the crankshaft 14 driven. The combustion of the fuel-air mixture results in the exhaust gas, which is generated, for example, as part of an exhaust stroke by means of the respective piston 18th from the respective cylinder 16 is pushed out. The respective piston moves during the push-out cycle 1 from its bottom dead center to its top dead center.

Dem jeweiligen Zylinder 16 sind wenigstens zwei Gaswechselventile 22 zugeordnet. Ein erstes der Gaswechselventile 22 ist beispielsweise ein Einlassventil, wobei das jeweils andere Gaswechselventil 22 beispielsweise ein Auslassventil ist. Die zuvor genannte Luft kann dann in den jeweiligen Zylinder 16 einströmen beziehungsweise mittels des jeweiligen Kolbens 18 eingesaugt werden, wenn sich das jeweilige Einlassventil in seiner Offenstellung befindet, das heißt wenn das Einlassventil geöffnet ist. Das Einbringen, insbesondere Ein- oder Ansaugen, der Luft über das geöffnete Einlassventil in den Zylinder 16 erfolgt im Rahmen eines Ansaugtakts, in dessen Rahmen sich der Kolben 18 aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt. Das Abgas kann über das geöffnete Auslassventil in den Abgastrakt ausgeschoben werden, das heißt dann, wenn sich das Auslassventil in seiner Offenstellung befindet. Das jeweilige Gaswechselventil 22 ist dabei translatorisch relativ zu dem Zylindergehäuse 12 bewegbar. Durch das Antreiben der Kurbelwelle 14 kann die Verbrennungskraftmaschine 10 über die Kurbelwelle 14 Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.The respective cylinder 16 are at least two gas exchange valves 22 assigned. A first of the gas exchange valves 22 is, for example, an inlet valve, the other gas exchange valve 22 is, for example, an exhaust valve. The aforementioned air can then be in the respective cylinder 16 flow in or by means of the respective piston 18th be sucked in when the respective inlet valve is in its open position, that is to say when the inlet valve is open. The introduction, in particular suction or suction, of the air into the cylinder via the opened inlet valve 16 takes place in the context of an intake stroke, in the frame of which the piston 18th moved from its top dead center to its bottom dead center. The exhaust gas can be pushed out into the exhaust tract via the opened exhaust valve, that is to say when the exhaust valve is in its open position. The respective gas exchange valve 22 is translationally relative to the cylinder housing 12 movable. By driving the crankshaft 14 can the internal combustion engine 10th over the crankshaft 14 Provide torques for driving the motor vehicle.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist darüber hinaus eine Nockenwelle 24 auf, welche besonders gut aus 2 erkennbar ist. Mittels der Nockenwelle 24 kann beispielsweise zumindest eines der Gaswechselventile 22 betätigt werden. Ist die Nockenwelle 24 beispielsweise als eine Einlassnockenwelle ausgebildet, so kann mittels der Einlassnockenwelle das Einlassventil betätigt, insbesondere geöffnet, werden. Ist die Nockenwelle 24 beispielsweise als Auslassnockenwelle ausgebildet, so kann mittels der Auslassnockenwelle das Auslassventil betätigt, insbesondere geöffnet, werden. Die Nockenwelle 24 ist dabei zumindest mittelbar drehbar an dem Zylindergehäuse 12 gelagert. Insbesondere ist die Nockenwelle 24 drehbar an einem Zylinderkopf 26 der Verbrennungskraftmaschine 10 gelagert.The internal combustion engine 10th also has a camshaft 24th on which looks particularly good 2nd is recognizable. By means of the camshaft 24th can, for example, at least one of the gas exchange valves 22 be operated. Is the camshaft 24th For example, designed as an intake camshaft, the intake valve can be actuated, in particular opened, by means of the intake camshaft. Is the camshaft 24th For example, designed as an exhaust camshaft, the exhaust valve can be actuated, in particular opened, by means of the exhaust camshaft. The camshaft 24th is at least indirectly rotatable on the cylinder housing 12 stored. In particular, the camshaft 24th rotatable on a cylinder head 26 the internal combustion engine 10th stored.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist darüber hinaus ein auch als Antriebseinrichtung bezeichnetes Getriebe 28 auf, über welches die Nockenwelle 24 von der Kurbelwelle 14 antreibbar und dadurch um eine Nockenwellendrehachse relativ zu dem Zylindergehäuse 12 drehbar ist.The internal combustion engine 10th also has a transmission, also referred to as a drive device 28 on which the camshaft 24th from the crankshaft 14 drivable and thereby about a camshaft axis of rotation relative to the cylinder housing 12 is rotatable.

Aus 2 ist erkennbar, dass die Nockenwelle 24 wenigstens ein Wellenelement 30 aufweist. Das Wellenelement 30 an sich ist eine Welle, welche um die in 2 mit 32 bezeichnete Nockenwellendrehachse relativ zu dem Zylindergehäuse 12 drehbar ist. Außerdem weist die Nockenwelle 24 wenigstens ein auf dem Wellenelement 30 angeordnetes und drehfest mit dem Wellenelement 30 verbundenes Nockenelement 34 auf, welches auch als Nockenstück bezeichnet wird. Da das Nockenelement 34 drehfest mit dem Wellenelement 30 verbunden ist, dreht sich das Nockenelement 34 mit dem Wellenelement 30 um die Nockenwellendrehachse 32 relativ zu dem Zylindergehäuse 12 mit, insbesondere dann, wenn die Nockenwelle 24 von der Kurbelwelle 14 angetrieben und somit relativ zu dem Zylindergehäuse 12 um die Nockenwellendrehachse 32 gedreht wird.Out 2nd can be seen that the camshaft 24th at least one wave element 30th having. The wave element 30th in itself is a wave that surrounds the in 2nd with 32 designated camshaft axis of rotation relative to the cylinder housing 12 is rotatable. In addition, the camshaft has 24th at least one on the shaft element 30th arranged and non-rotatable with the shaft element 30th connected cam element 34 on, which is also referred to as a cam piece. Because the cam element 34 rotatable with the shaft element 30th is connected, the cam member rotates 34 with the shaft element 30th around the camshaft axis of rotation 32 relative to the cylinder housing 12 with, especially when the camshaft 24th from the crankshaft 14 driven and thus relative to the cylinder housing 12 around the camshaft axis of rotation 32 is rotated.

Das Nockenelement 34 ist entlang einer mit der axialen Richtung der Nockenwelle 24 zusammenfallenden und in 2 durch einen Doppelpfeil 36 veranschaulichten Bewegungsrichtung und somit in axialer Richtung der Nockenwelle 24 relativ zur Nockenwelle 24 zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschiebbar. Hierzu sind eine Führungskulisse 38, ein Aktor 40 und Stifte 42 vorgesehen, welche mittels des Aktors 40 translatorisch und dabei in radialer Richtung der Nockenwelle 24 relativ zu dieser bewegt werden können. Wird beispielsweise ein erster der auch als Pins bezeichneten Stifte 42 mittels des Aktors 40 derart bewegt, dass der erste Stift 42 zumindest in einem Teilbereich der Führungskulisse 38 eingreift, während sich die Nockenwelle 24 dreht, so wird mittels des ersten Teilbereichs beispielsweise eine Bewegung des Nockenelements 34 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewirkt. Wird beispielsweise der zweite Stift 42 mittels des Aktors 40 derart bewegt, dass der zweite Stift in zumindest einem zweiten Teilbereich der Führungskulisse 38 eingreift, während sich die Nockenwelle 24 relativ zu den Stiften 42 und relativ zu dem Aktor 40 dreht, so wird dadurch das Nockenelement 34 beispielsweise aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt. Die Führungskulisse 38 ist dabei drehfest mit dem Nockenelement 34 verbunden und somit mit dem Nockenelement 34 mitdrehbar.The cam element 34 is along one with the axial direction of the camshaft 24th coinciding and in 2nd with a double arrow 36 illustrated direction of movement and thus in the axial direction of the camshaft 24th relative to the camshaft 24th slidable between a first position and a second position. For this, there is a management backdrop 38 , an actuator 40 and pens 42 provided which by means of the actuator 40 translationally and thereby in the radial direction of the camshaft 24th can be moved relative to this. For example, be a first of the pins also referred to as pins 42 by means of the actuator 40 so moved that the first pin 42 at least in a section of the management backdrop 38 engages while the camshaft 24th rotates, for example, a movement of the cam element by means of the first partial region 34 effected from the first position to the second position. For example, the second pen 42 by means of the actuator 40 moved such that the second pin in at least a second portion of the guide link 38 engages while the camshaft 24th relative to the pens 42 and relative to the actuator 40 rotates, so the cam element 34 for example, moved from the second position to the first position. The leadership backdrop 38 is non-rotatable with the cam element 34 connected and thus with the cam element 34 rotatable.

In Zusammenschau mit 4 ist erkennbar, dass das Nockenelement 34 ein erstes Nockenprofil 44 und ein zweites Nockenprofil 46 aufweist. Die Nockenprofile 44 und 46 sind dabei in axialer Richtung der Nockenwelle 24 nebeneinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet. Mittels der Nockenprofile 44 und 46 kann dasselbe Gaswechselventil 22 betätigt, insbesondere geöffnet, werden.Together with 4th it can be seen that the cam element 34 a first cam profile 44 and a second cam profile 46 having. The cam profiles 44 and 46 are in the axial direction of the camshaft 24th arranged side by side or successively. By means of the cam profiles 44 and 46 can use the same gas exchange valve 22 operated, in particular opened.

Befindet sich das Nockenelement 34 in der ersten Stellung, während die Nockenwelle 24 gedreht wird, so wird das Gaswechselventil 22 mittels des ersten Nockenprofils 44 betätigt, während ein durch das Nockenprofil 46 durch das Betätigen des Gaswechselventils 22 unterbleibt. Befindet sich jedoch das Nockenelement 34 in der zweiten Stellung, während die Nockenwelle 24 gedreht wird, so wird das Gaswechselventil 22 mittels des Nockenprofils 46 betätigt, während ein durch das Nockenprofil 44 bewirktes Betätigen des Gaswechselventils 22 unterbleibt. Somit wird das Nockenelement 34 in die erste Stellung bewegt, um das Gaswechselventil 22 mittels des ersten Nockenprofils 44 zu betätigen, und das Nockenelement 34 wird in die zweite Stellung bewegt, um das Gaswechselventil 22 mittels des zweiten Nockenprofils 46 zu betätigen.The cam element is located 34 in the first position while the camshaft 24th is turned, so the gas exchange valve 22 by means of the first cam profile 44 actuated while a through the cam profile 46 by operating the gas exchange valve 22 is omitted. However, there is the cam element 34 in the second position while the camshaft 24th is turned, so the gas exchange valve 22 by means of the cam profile 46 actuated while a through the cam profile 44 effected actuation of the gas exchange valve 22 is omitted. Thus, the cam element 34 moved to the first position to the gas exchange valve 22 by means of the first cam profile 44 to operate, and the cam member 34 is moved to the second position to the gas exchange valve 22 by means of the second cam profile 46 to operate.

Um nun einen besonders vorteilhaften, insbesondere einen besonders emissions- und kraftstoffverbrauchsarmen, Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisieren zu können, ist dem jeweiligen Zylinder 16 ein in 1 besonders schematisch dargestelltes und auch als Injektor bezeichnetes Einspritzelement 48 zugeordnet. Mittels des jeweiligen Einspritzelements 48 ist der zuvor genannte, vorzugsweise flüssige, Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 in deren befeuerten Betrieb direkt in den jeweiligen Zylinder 16, dem das jeweilige Einspritzelement 48 zugeordnet ist, einspritzbar. Außerdem ist das Getriebe 28 derart ausgebildet, dass bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10, bei deren Betrieb die Kurbelwelle 14 die Nockenwelle 24 antreibt, sodass sich die Nockenwelle 24 bei dem Betrieb in einer gegenüber 0 größeren Drehzahl um die Nockenwellendrehachse 32 relativ zu dem Zylindergehäuse 12 dreht, die Drehzahl der Kurbelwelle 14 n-mal so groß wie die Drehzahl der Nockenwelle 24 ist. Bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist n 6, sodass beispielsweise das Getriebe 28 eine Untersetzung von 6 aufweist und somit mit der Untersetzung von 6 ins Langsame übersetzt. Daraus folgt, dass sich die Nockenwelle 24 genau einmal vollständig um die Nockenwellendrehachse 32 dreht, wenn die Kurbelwelle 14 genau sechsmal vollständig gedreht wird.Now a particularly advantageous, in particular a particularly low emission and fuel consumption, operation of the internal combustion engine 10th To be able to realize is the respective cylinder 16 an in 1 injection element shown particularly schematically and also referred to as an injector 48 assigned. By means of the respective injection element 48 is the aforementioned, preferably liquid, fuel for operating the internal combustion engine 10th in their fired operation directly in the respective cylinder 16 which the respective injection element 48 is assigned, injectable. In addition, the transmission 28 formed such that when the internal combustion engine is operating 10th , during their operation the crankshaft 14 the camshaft 24th drives so that the camshaft 24th when operating at a higher speed than the camshaft axis of rotation compared to 0 32 relative to the cylinder housing 12 turns, the speed of the crankshaft 14 n times the speed of the camshaft 24th is. In the exemplary embodiment illustrated in the figures, n is 6, so that, for example, the transmission 28 has a reduction ratio of 6 and thus translates into a slow speed with the reduction ratio of 6. It follows that the camshaft 24th exactly once around the camshaft axis of rotation 32 turns when the crankshaft 14 is rotated completely six times.

Aus 3 ist erkennbar, dass bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel das erste Nockenprofil 44 genau n/2 und somit vorliegend drei Nockenerhebungen 50, 52 und 54 aufweist, wobei bei einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle 24 das Gaswechselventil 22 dann, wenn sich das Nockenelement 34 in der ersten Stellung befindet, genau einmal mittels der jeweiligen Nockenerhebung 50, 52 beziehungsweise 54 betätigt wird. Somit wird das Gaswechselventil 22 dann, wenn sich das Nockenelement 34 in der ersten Stellung befindet, bei einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle 24 genau dreimal mittels des Nockenprofils 44 betätigt.Out 3rd it can be seen that in the exemplary embodiment shown in the figures, the first cam profile 44 exactly n / 2 and thus three cam lobes in the present case 50 , 52 and 54 has, with a complete revolution of the camshaft 24th the gas exchange valve 22 then when the cam element 34 is in the first position, exactly once by means of the respective cam elevation 50 , 52 respectively 54 is operated. Thus the gas exchange valve 22 then when the cam element 34 is in the first position with one complete revolution of the camshaft 24th exactly three times using the cam profile 44 operated.

Aus 4 ist erkennbar, dass das zweite Nockenprofil 46 genau (n/2)-1 und somit zwei Nockenerhebungen 56 und 58 zum Betätigen des Gaswechselventils 22 in der zweiten Stellung aufweist. Dies bedeutet, dass dann, wenn sich das Nockenelement 34 in der zweiten Stellung befindet, das Gaswechselventil 22 bei einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle 24 genau einmal mittels der jeweiligen Nockenerhebungen 56 und 58 betätigt wird. Somit wird bei genau einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle 24 dann, wenn sich das Nockenelement 34 in der zweiten Stellung befindet, das Gaswechselventil 22 mittels des Nockenprofils 46 genau zweimal betätigt.Out 4th can be seen that the second cam profile 46 exactly (n / 2) -1 and thus two cam surveys 56 and 58 to operate the gas exchange valve 22 has in the second position. This means that when the cam element 34 is in the second position, the gas exchange valve 22 with one complete revolution of the camshaft 24th exactly once by means of the respective cam surveys 56 and 58 is operated. This means that the camshaft turns at exactly one complete revolution 24th then when the cam element 34 is in the second position, the gas exchange valve 22 by means of the cam profile 46 actuated exactly twice.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist dabei zumindest einen Betriebszustand auf, in welchem sich das Nockenelement 34 in der zweiten Stellung befindet und zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des jeweiligen Zylinders 16 zumindest oder vorliegend genau zwei Verbrennungstakte erfolgen, welche jeweils ein Einspritzen, Verdichten, Zünden und Verbrennen von Kraftstoff umfassen.The internal combustion engine 10th has at least one operating state in which the cam element 34 is in the second position and between two successive intake strokes of the respective cylinder 16 at least or in the present case there are exactly two combustion cycles, each of which comprises injecting, compressing, igniting and burning fuel.

Die Nockenerhebungen 50, 52 und 54 sind in Umfangsrichtung der Nockenwelle 24 und somit des Nockenelements 34 paarweise um 120 Grad verdreht zueinander angeordnet. Hierdurch kann ein Normalbetrieb realisiert werden, bei welchem zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten genau ein Verbrennungstakt erfolgt. In dem Normalbetrieb umfasst ein auch als normaler Zyklus bezeichneter Zyklus der Verbrennungskraftmaschine genau 720 Grad Kurbelwinkel und somit genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle 14, wobei in dem Normalbetrieb innerhalb des auch als Arbeitsspiel bezeichneten Zyklus genau ein Verbrennungstakt erfolgt. Dabei wird das Arbeitsspiel zyklisch, das heißt wiederholt, durchgeführt, sodass das Arbeitsspiel mehrmals aufeinanderfolgend durchgeführt wird. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird genau einmal das zuvor beschriebene Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet, verdichtet, gezündet und verbrannt, woraufhin das Abgas ausgeschoben wird.The cam surveys 50 , 52 and 54 are in the circumferential direction of the camshaft 24th and thus the cam element 34 arranged in pairs rotated by 120 degrees to each other. In this way, normal operation can be implemented in which exactly one combustion cycle takes place between two directly successive intake cycles. In normal operation, a cycle of the internal combustion engine, also referred to as a normal cycle, comprises exactly 720 degrees crank angle and thus exactly two complete revolutions of the crankshaft 14 , with exactly one combustion cycle taking place in normal operation within the cycle also referred to as the working cycle. The work cycle is carried out cyclically, i.e. repeatedly, so that the work cycle is carried out several times in succession. The fuel-air mixture described above is formed and compressed exactly once within the respective work cycle, ignited and burned, whereupon the exhaust gas is expelled.

Die Nockenerhebungen 56 und 58 sind in Umfangsrichtung des Nockenelements 34 paarweise um 180 Grad voneinander beabstandet und somit um 180 Grad verdreht. Dadurch erfolgt in dem beschriebenen, zumindest einen Betriebszustand zwischen den direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten eine Doppelverbrennung. In dem Betriebszustand umfasst das Arbeitsspiel beziehungsweise der Zyklus der Verbrennungskraftmaschine genau 1080 Grad Kurbelwinkel und somit drei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle 14. Da bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel zwischen den direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten in dem Betriebszustand genau zwei Verbrennungstakte erfolgen, wird der Betriebszustand auch als Doppelverbrennungsbetrieb bezeichnet.The cam surveys 56 and 58 are in the circumferential direction of the cam element 34 spaced in pairs by 180 degrees and thus rotated by 180 degrees. This results in double combustion in the at least one operating state described between the directly successive intake strokes. In the operating state, the working cycle or the cycle of the internal combustion engine comprises exactly 1080 degrees crank angle and thus three complete revolutions of the crankshaft 14 . Since, in the exemplary embodiment illustrated in the figures, exactly two combustion cycles take place between the directly successive intake cycles in the operating state, the operating state is also referred to as double-combustion operation.

Durch die Untersetzung des Getriebes 28 und durch die Anzahl der Nockenerhebungen 50, 52 und 54 beziehungsweise Nockenerhebungen 56 und 58 lassen sich für den Normalbetrieb vorteilhafte Ladungswechselereignisse innerhalb des jeweiligen, 720 Grad Kurbelwinkel umfassenden Arbeitsspiels realisieren, und für den Doppelverbrennungsbetrieb lassen sich vorteilhafte Ladungswechselereignisse innerhalb des jeweiligen, in dem Doppelverbrennungsbetrieb 1080 Grad Kurbelwinkel umfassenden Arbeitsspiels darstellen. Durch die zwei auch als Verbrennungszyklen bezeichneten Verbrennungstakte zwischen den direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten und somit zwischen zwei Ladungswechseln, wobei die Verbrennungstakte zu verbrauchsoptimalem Zeitpunkt und bei optimaler Verbrennungsschwerpunktlage durchgeführt werden, ergeben sich deutlich geringere Stickoxide im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungskraftmaschine wegen der geringeren Sauerstoffüberschusssituation während des zweiten Verbrennungstakts und zusätzlich etwa der doppelte Temperaturhub beim Abgas, weil die Energie von zwei Verbrennungen die Abgastemperatur nach oben treibt und so ein sehr effizienter Motorbetrieb auch unter Einhaltung von Grenzwerten und ohne Heizmaßnahmen entsteht.By reducing the gear 28 and by the number of cam lobes 50 , 52 and 54 or cam surveys 56 and 58 For normal operation, advantageous gas exchange events can be realized within the respective work cycle comprising 720 degrees crank angle, and for double combustion operation, advantageous charge exchange events can be represented within the respective work cycle comprising 1080 degrees crank angle in the double combustion mode. Due to the two combustion cycles between the immediately successive intake cycles and thus between two gas exchange cycles, which are also called combustion cycles, the combustion cycles being carried out at the optimum consumption time and with an optimal combustion center of gravity, there are significantly lower nitrogen oxides compared to conventional internal combustion engines because of the lower excess of oxygen situation during the second combustion cycle and in addition about twice the temperature rise for the exhaust gas, because the energy from two burns drives the exhaust gas temperature upwards, resulting in very efficient engine operation, even while observing limit values and without heating measures.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010th: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
1212: ZylindergehäuseCylinder housing
1414: Kurbelwellecrankshaft
1616: Zylindercylinder
1818th: Kolbenpiston
2020th: PleuelConnecting rod
2222: GaswechselventilGas exchange valve
2424th: Nockenwellecamshaft
2626: ZylinderkopfCylinder head
2828: Getriebetransmission
3030th: WellenelementWave element
3232: NockenwellendrehachseCamshaft rotation axis
3434: NockenelementCam element
3636: DoppelpfeilDouble arrow
3838: FührungskulisseLeadership backdrop
4040: AktorActuator
4242: Stiftpen
4444: erstes Nockenprofilfirst cam profile
4646: zweites Nockenprofilsecond cam profile
4848: EinspritzelementInjection element
5050: NockenerhebungCam elevation
5252: NockenerhebungCam elevation
5454: NockenerhebungCam elevation
5656: NockenerhebungCam elevation
5858: NockenerhebungCam elevation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016200487 A1 [0002]DE 102016200487 A1 [0002]
DE 10201932 A1 [0003]DE 10201932 A1 [0003]
DE 102015218775 A1 [0004]DE 102015218775 A1 [0004]

Claims

Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Zylinder (16), mit wenigstens einem dem Zylinder (16) zugeordneten Gaswechselventil (22), mit einer Kurbelwelle (14), über welche Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs von der Verbrennungskraftmaschine (10) bereitstellbar sind, mit wenigstens einer Nockenwelle (24) zum Betätigen des Gaswechselventils (22), und mit einem Getriebe (28), über welches die Nockenwelle (24) von der Kurbelwelle (14) antreibbar ist, wobei die Nockenwelle (24) wenigstens ein Wellenelement (30) und wenigstens ein drehfest mit dem Wellenelement (30) verbundenes Nockenelement (34) umfasst, welches wenigstens ein erstes Nockenprofil (44) und wenigstens ein in axialer Richtung neben dem ersten Nockenprofil (44) angeordnetes zweites Nockenprofil (46) aufweist und in axialer Richtung relativ zu dem Wellenelement (30) zwischen einer ersten Stellung zum Betätigen des Gaswechselventils (22) mittels des ersten Nockenprofils (44) und einer zweiten Stellung zum Betätigen des Gaswechselventils (22) mittels des zweiten Nockenprofils (46) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verbrennungskraftmaschine (10) wenigstens ein dem Zylinder (16) zugeordnetes Einspritzelement (48) aufweist, mittels welchem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) direkt in den Zylinder (16) einspritzbar ist; - das Getriebe (28) derart ausgebildet ist, dass bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (10) die Drehzahl der Kurbelwelle (14) n-mal so groß wie die Drehzahl der Nockenwelle (24) ist; - das erste Nockenprofil (44) genau n/2 Nockenerhebungen (50, 52, 54) zum Betätigen des Gaswechselventils (22) in der ersten Stellung aufweist; - das zweite Nockenprofil (46) genau (n/2)-1 Nockenerhebungen (56, 58) zum Betätigen des Gaswechselventils (22) in der zweiten Stellung aufweist; und - die Verbrennungskraftmaschine (10) zumindest einen Betriebszustand aufweist, in welchem sich das Nockenelement (34) in der zweiten Stellung befindet und zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders (16) zumindest zwei Verbrennungstakte erfolgen, welche jeweils ein Einspritzen, Verdichten, Zünden und Verbrennen von Kraftstoff umfassen.Internal combustion engine (10) for a motor vehicle, with at least one cylinder (16), with at least one gas exchange valve (22) assigned to the cylinder (16), with a crankshaft (14), by means of which torques for driving the motor vehicle from the internal combustion engine (10) can be provided, with at least one camshaft (24) for actuating the gas exchange valve (22), and with a transmission (28) via which the camshaft (24) can be driven by the crankshaft (14), the camshaft (24) being at least one Shaft element (30) and at least one cam element (34) non-rotatably connected to the shaft element (30), which has at least one first cam profile (44) and at least one second cam profile (46) arranged in the axial direction next to the first cam profile (44) and in the axial direction relative to the shaft element (30) between a first position for actuating the gas exchange valve (22) by means of the first cam profile (44) and a he second position for actuating the gas exchange valve (22) can be displaced by means of the second cam profile (46), characterized in that - the internal combustion engine (10) has at least one injection element (48) assigned to the cylinder (16), by means of which fuel for operating the Internal combustion engine (10) can be injected directly into the cylinder (16); - The gear (28) is designed such that when the internal combustion engine (10) is operating, the speed of the crankshaft (14) is n times the speed of the camshaft (24); - The first cam profile (44) has exactly n / 2 cam lobes (50, 52, 54) for actuating the gas exchange valve (22) in the first position; - The second cam profile (46) has exactly (n / 2) -1 cam elevations (56, 58) for actuating the gas exchange valve (22) in the second position; and - the internal combustion engine (10) has at least one operating state in which the cam element (34) is in the second position and at least two combustion cycles take place between two directly successive intake strokes of the cylinder (16), each of which involves injection, compression, ignition and Burn fuel include.

Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass n 6 ist, wobei in dem Betriebszustand zwischen den zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders (16) genau zwei Verbrennungstakte erfolgen.Internal combustion engine (10) after Claim 1 , characterized in that n is 6, with exactly two combustion cycles taking place in the operating state between the two directly successive intake cycles of the cylinder (16).

Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass n 4 ist, wobei in dem Betriebszustand zwischen den zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders (16) genau drei Verbrennungstakte erfolgen.Internal combustion engine (10) after Claim 1 , characterized in that n is 4, with exactly three combustion cycles taking place in the operating state between the two directly successive intake cycles of the cylinder (16).

Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenerhebungen (50, 52, 54) des ersten Nockenprofils (44) in Umfangsrichtung der Nockenwelle (24) paarweise um 360/(n/2) Grad voneinander beabstandet sind.Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cam elevations (50, 52, 54) of the first cam profile (44) in the circumferential direction of the camshaft (24) are spaced apart in pairs by 360 / (n / 2) degrees.

Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenerhebungen (56, 58) des zweiten Nockenprofils (46) in Umfangsrichtung der Nockenwelle (24) paarweise um 360/((n/2)-1) Grad voneinander beabstandet sind.Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cam elevations (56, 58) of the second cam profile (46) in the circumferential direction of the camshaft (24) are spaced apart in pairs by 360 / ((n / 2) -1) degrees are.

Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) wenigstens einen weiteren Betriebszustand aufweist, in welchem sich das Nockenelement (34) in der ersten Stellung befindet und zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders (16) genau ein Verbrennungstakt erfolgt, welcher ein Einspritzen, Verdichten, Zünden und Verbrennen von Kraftstoff umfasst.Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (10) has at least one further operating state, in which the cam element (34) is in the first position and exactly between two directly successive intake strokes of the cylinder (16) a combustion cycle takes place, which includes injecting, compressing, igniting and burning fuel.

Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) als ein selbstzündender Verbrennungsmotor, insbesondere als ein Dieselmotor, ausgebildet ist.Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (10) is designed as a self-igniting internal combustion engine, in particular as a diesel engine.

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine (10) aufweist: - wenigstens einen Zylinder (16); - wenigstens ein dem Zylinder (16) zugeordnetes Gaswechselventil (22); - eine Kurbelwelle (14), über welche Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs von der Verbrennungskraftmaschine (10) bereitgestellt werden; - wenigstens eine Nockenwelle (24) zum Betätigen des Gaswechselventils (22); und - ein Getriebe (28), über welches die Nockenwelle (24) von der Kurbelwelle (14) angetrieben wird, wobei die Nockenwelle (24) wenigstens ein Wellenelement (30) und wenigstens ein drehfest mit dem Wellenelement (30) verbundenes Nockenelement (34) umfasst, welches wenigstens ein erstes Nockenprofil (44) und wenigstens ein in axialer Richtung neben dem ersten Nockenprofil (44) angeordnetes zweites Nockenprofil (46) aufweist und in axialer Richtung relativ zu dem Wellenelement (30) zwischen einer ersten Stellung zum Betätigen des Gaswechselventils (22) mittels des ersten Nockenprofils (44) und einer zweiten Stellung zum Betätigen des Gaswechselventils (22) mittels des zweiten Nockenprofils (46) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verbrennungskraftmaschine (10) wenigstens ein dem Zylinder (16) zugeordnetes Einspritzelement (48) aufweist, mittels welchem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) direkt in den Zylinder (16) eingespritzt wird; - das Getriebe (28) derart ausgebildet ist, dass die Drehzahl der Kurbelwelle (14) n-mal so groß wie die Drehzahl der Nockenwelle (24) ist; - das erste Nockenprofil (44) genau n/2 Nockenerhebungen (50, 52, 54) zum Betätigen des Gaswechselventils (22) in der ersten Stellung aufweist; - das zweite Nockenprofil (46) genau (n/2)-1 Nockenerhebungen (56, 58) zum Betätigen des Gaswechselventils (22) in der zweiten Stellung aufweist; und - die Verbrennungskraftmaschine (10) in einem Betriebszustand betrieben wird, in welchem sich das Nockenelement (34) in der zweiten Stellung befindet und zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Ansaugtakten des Zylinders (16) zumindest zwei Verbrennungstakte erfolgen, in welchen jeweils Kraftstoff mittels des Einspritzelements (48) direkt in den Zylinder (16) eingespritzt, danach verdichtet und gezündet und dadurch verbrannt wird.Method for operating an internal combustion engine (10) for a motor vehicle, in which the internal combustion engine (10) comprises: - at least one cylinder (16); - At least one gas exchange valve (22) assigned to the cylinder (16); - A crankshaft (14), via which torques for driving the motor vehicle are provided by the internal combustion engine (10); - At least one camshaft (24) for actuating the gas exchange valve (22); and - a gearbox (28) via which the camshaft (24) is driven by the crankshaft (14), the camshaft (24) having at least one shaft element (30) and at least one cam element (34) non-rotatably connected to the shaft element (30) ) which has at least a first cam profile (44) and at least one second cam profile (46) arranged in the axial direction next to the first cam profile (44) and in the axial direction relative to the shaft element (30) between a first position for actuating the gas exchange valve (22) by means of the first cam profile (44) and a second position for actuating the gas exchange valve (22) by means of the second cam profile (46), characterized in that - the internal combustion engine (10) has at least one injection element associated with the cylinder (16) (48), by means of which fuel for Operating the internal combustion engine (10) directly into the cylinder (16); - The transmission (28) is designed such that the speed of the crankshaft (14) is n times as large as the speed of the camshaft (24); - The first cam profile (44) has exactly n / 2 cam lobes (50, 52, 54) for actuating the gas exchange valve (22) in the first position; - The second cam profile (46) has exactly (n / 2) -1 cam elevations (56, 58) for actuating the gas exchange valve (22) in the second position; and - the internal combustion engine (10) is operated in an operating state in which the cam element (34) is in the second position and at least two combustion cycles take place between two directly successive intake cycles of the cylinder (16), in each of which fuel is generated by means of the injection element ( 48) injected directly into the cylinder (16), then compressed and ignited and thereby burned.