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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Vorgehensweise, bei welcher
bei einer Brennkraftmaschine, die mit Mechanismen für variable
Ventileigenschaften versehen ist, die jeweils eine Ventileigenschaft
in Bezug auf das effektive Öffnungsausmaß eines
Brennkraftmaschinenventils (Einlass- oder Auslassventil) ändern, eine
Ausfallsicherheitssteuerung durchgeführt wird, wenn der Mechanismus
für variable
Ventileigenschaften ausfällt.
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Die
japanische Veröffentlichung
eines ungeprüften
Patents Nr. 4-63922 beschreibt eine Vorgehensweise, bei welcher
bei einer V-Brennkraftmaschine, die mit einem Mechanismus für variable
Ventileigenschaften versehen ist, der für jede Zylindergruppe in jeder
Reihe vorgesehen ist, die in V-Anordnung vorgesehen sind, ein Nocken
für niedrige
Drehzahlen und ein Nocken für
hohe Drehzahlen vorgesehen ist, und eine Ventileigenschaft entsprechend dem
Brennkraftmaschinenbetrieb umgeschaltet wird, und dann, wenn der
Mechanismus für
variable Ventileigenschaften einer der Zylindergruppen ausgefallen ist,
die Ventileigenschaften des normalen Mechanismus für variable
Ventileigenschaften der anderen Zylindergruppe so gesteuert werden,
dass sie mit den Ventileigenschaften des ausgefallenen Mechanismus
für variable
Ventileigenschaften übereinstimmen,
um Drehmomentänderungen
zu verhindern.
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Die
voranstehend geschilderte Veröffentlichung
beschreibt auch, dass dann, wenn der Mechanismus für variable
Ventileigenschaften einer der Zylindergruppen ausgefallen ist, so
dass er auf den Nocken für
hohe Drehzahlen festgelegt ist, eine Drehmomentverringerung bei
niedrigen Drehzahlen verhindert werden sollte, als Steuerung entsprechend einem
normalen Betrieb, ohne den normalen Mechanismus für variable
Ventileigenschaften der anderen Zylindergruppe auf den Nocken für hohe Drehzahl festzulegen.
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Bei
einer Brennkraftmaschine, die mit einem Mechanismus für variable
Ventileigenschaften versehen ist, der ständig den Ventilhub ändern kann,
wodurch die Ansaugluftmenge mit Hilfe eines Ansaugventils gesteuert
wird, also eine Steuerung ohne Drosselklappe eingesetzt wird, ist
schwierig, den Hub auf einen minimalen Hub zu steuern. Im Falle
eines Ausfalls, bei welchem der Ventilhub auf den minimalen Hub
beschränkt
ist, und eine Steuerung so durchgeführt wird, dass der Einlassventilhub
an der normalen Seite mit dem Hub auf der ausgefallenen Seite in Übereinstimmung
gebracht wird, besteht die Möglichkeit,
dass die Ansaugluftmenge unzureichend wird, die Verbrennung instabil
wird, das Fahrvermögen
beeinträchtigt
wird, und im schlimmsten Fall die Brennkraftmaschine anhält.
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Daher
besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, wenn einer
der Mechanismen mit variablen Ventileigenschaften ausfällt, den
anderen Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften auf einen
geeigneten Zustand zu steuern, um so weit wie möglich ein hervorragendes Fahrverhalten
sicherzustellen.
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Um
den voranstehend geschilderten Vorteil zu erreichen, besteht die
vorliegende Erfindung darin, dass dann, wenn das Auftreten eines
Fehlers in einem von mehreren Mechanismen mit variablen Ventileigenschaften
festgestellt wird, die für
jede von Zylindergruppen vorgesehen sind, ein effektives Öffnungsausmaß der Ventileigenschaft
im ausgefallenen Zustand erhalten wird, und dann, wenn festgestellt
wird, dass das effektive Öffnungsausmaß gleich einem
vorbestimmten Wert oder größer ist,
eine Ventileigenschaft des normalen Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften
so gesteuert wird, dass sie mit der Ventileigenschaft im ausgefallenen
Zustand übereinstimmt,
und dann, wenn festgestellt wird, dass das effektive Öffnungsausmaß kleiner
als der vorbestimmte Wert ist, eine Steuerung zur Begrenzung der
Steuerung so durchgeführt
wird, dass die Ventileigenschaft des normalen Mechanismus mit variablen
Eigenschaften mit der Ventileigenschaft im ausgefallenen Zustand übereinstimmt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine Darstellung des Systemaufbaus einer
Ausfallsicherheitssteuerungseinrichtung für eine V-Brennkraftmaschine,
die mit Mechanismen mit variablen Ventileigenschaften gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung versehen ist;
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2 eine Querschnittsansicht
des Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften bei der Ausführungsform
(Querschnitt A-A von 3);
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3 eine Seitenansicht des
Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften;
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4 eine Aufsicht auf den
Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften;
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5 eine Perspektivansicht
eines exzentrischen Nockens zum Einsatz bei dem Mechanismus mit
variablen Ventileigenschaften;
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6 eine Querschnittsansicht
des Betriebs des Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften in
einem Zustand mit niedrigem Hub (Querschnitt B-B von 3);
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7 eine Querschnittsansicht
des Betriebs des Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften in
einem Zustand mit hohem Hub (Querschnitt B-B von 3);
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8 ein Diagramm der Ventilhubeigenschaften
entsprechend einer Basisendoberfläche und einer Nockenoberfläche eines
Schwenknockens bei dem Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften;
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9 ein Eigenschaftsdiagramm
mit einer Darstellung des Ventilbetätigungszeitpunkts und des Ventilhubes
bei dem Mechanismus mit variablen Ventileigenschaften;
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10 eine Perspektivansicht
eines Drehantriebsmechanismus einer Steuerwelle bei dem Mechanismus
mit variablen Ventileigenschaften; und
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11 ein Blockschaltbild einer
Ausfallsicherheitssteuerung, die bei der voranstehenden Ausführungsform
durchgeführt
wird.
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In 1 ist in einem Ansaugrohr 102 an
der stromaufwärtigen
Seite einer V-Brennkraftmaschine 101, die mit einer Ausfallsicherheitssteuerungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen ist, eine elektronisch gesteuerte Drossel (ETC) 104 vorgesehen,
um Drosselklappen 103b anzutreiben, die durch einen Drosselklappenmotor 103a geöffnet und
geschlossen werden.
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Ansaugkrümmer 105 und 106,
die vom Ansaugrohr 102 ausgehen, sind mit einer Zylindergruppe
in der linken bzw. rechten Reihe verbunden, die V-förmig angeordnet
sind. Luft, die durch die ETC 104 und die Einlasskrümmer 105 und 106 hindurchgegangen
ist, wird in jede Brennkammer 108 über ein Einlassventil 107 jedes
Zylinders angesaugt. Eine Zündkerze 109 ist
bei jeder Brennkammer 108 vorgesehen. Weiterhin ein Kraftstoffeinspritzventil 200 für jeden
Zylinder vorgesehen.
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Verbranntes
Abgas wird von jeder Brennkammer 108 jeweils über ein
Auslassventil 110 ausgestoßen, über einen Katalysator 111 gereinigt,
und dann in die Atmosphäre über einen
Auspufftopf 112 ausgestoßen.
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Jedes
Auslassventil 110 wird jeweils durch einen Nocken 113L und 113R angetrieben,
die in Axialrichtung durch auslassseitige Nockenwellen jeder Reihe
angetrieben werden, so dass sie sich öffnen und schließen, während ein
fester Ventilhub und ein Ventilbetätigungswinkel (Kurbelwinkel
vom Öffnungszeitpunkt
zum Schließzeitpunkt)
aufrecht erhalten werden. Der Ventilhub und der Betätigungswinkel
jedes Einlassventils 107 werden aufeinanderfolgend durch
jeden von Mechanismen 114L und 114R für variable
Ventilbetätigung
und variablen Ventilhub (VVEL) variiert, die einen Mechanismus für variable
Ventileigenschaften für
jede Reihe darstellen. Der Ventilhub und der Ventilbetätigungswinkel
stellen hierbei Ventileigenschaften dar, die in Bezug zu einem effektiven Öffnungsgrad
stehen, und werden daher gezeigt geändert, so dass dann, wenn eine
der Ventileigenschaften festgelegt wird, auch die andere festgelegt
ist.
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Die
Betätigungswinkel
der Einlassventile 107 der linken und rechten Reihe durch
die VVEL-Mechanismen 114L und 114R werden durch
Betätigungswinkelsensoren 115L und 115R des
Potentiometertyps festgestellt, wie dies nachstehend erläutert wird.
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Eine
Steuereinheit 116 steuert die ETC 104 und die
VVEL-Mechanismen 114L und 114R entsprechend einer
Gaspedalbetätigung,
die von einem Gaspedalsensor APS 117 festgestellt wird,
so dass eine Ansaugluftmenge entsprechend der Gaspedalbetätigung in
Abhängigkeit
vom Öffnen
der Drosselklappen 103b und den Öffnungseigenschaften der Einlassventile 107 erzielt
werden kann. In einem grundlegenden Betriebszustand, der anders
ist als ein Betriebszustand, in dem ein Ansaugunterdruck erforderlich
ist, werden die Drosselklappen 103b vollständig geöffnet gehalten,
und wird die Ansaugluftmenge nur durch die VVEL-Mechanismen 114L und 114R gesteuert.
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Die
Steuereinheit 116, in der ein Mikrocomputer vorhanden ist,
empfängt
Messsignale von einem Luftflussmessgerät 118, das eine Ansaugluftmenge
(Massenflussrate) feststellt, von einem Kurbelwinkelsensor 119,
der ein Drehsignal von einer Kurbelwelle abnimmt, von einem Drosselklappensensor 120,
der das Öffnen
der Drosselklappen 103b erfasst, und dergleichen, zusätzlich zum
Signal vom Gaspedalbetätigungssensor
APS 117.
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Die 2 bis 4 zeigen im einzelnen den Aufbau des
VVEL-Mechanismus 114.
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Der
in den 2 bis 4 gezeigte VVEL-Mechanismus
weist zwei Einlassventile 107, 107 auf, eine hohle
Nockenwelle 13 (Antriebswelle), die drehbeweglich durch
ein Nockenlager 114 eines Zylinderkopfes 11 gehaltert
wird, zwei exzentrische Nocken 15, 15, welche
Drehnocken sind, und in Axialrichtung durch die Nockenwelle 13 gehaltert
werden, eine Steuerwelle 16, die drehbar durch das Nockenlager 14 gehaltert
ist, und an einer oberen Position der Nockenwelle 13 angeordnet
ist, zwei Kipphebel 18, 18, die schwenkbar durch
die Steuerwelle 16 über
einen Steuernocken 17 gehaltert sind, und zwei Schwenknocken 20, 20,
die unabhängig
voneinander an oberen Endabschnitten der Einlassventile 107, 107 jeweils über Ventilhebevorrichtungen 19, 19 angeordnet
sind.
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Die
exzentrischen Nocken 15, 15 sind mit den Kipphebeln 18, 18 über Verbindungsgliedteile 26, 26 verbunden.
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Jeder
exzentrische Nocken 15 ist, wie in 5 gezeigt, im wesentlichen ringförmig ausgebildet,
und weist einen Nockenkörper 15a mit
kleinem Durchmesser auf, und einen Flanschabschnitt 15b, der
einstückig
auf einer äußeren Oberfläche des
Nockenkörpers 15a vorgesehen
ist. Ein Nockenwelleneinführungsloch 15c erstreckt
sich das Innere des exzentrischen Nockens 15 in Axialrichtung,
und weiterhin ist eine Zentrumsachse X des Nockenkörpers 15a gegen
eine Zentrumsachse Y der Nockenwelle 13 um ein vorbestimmtes
Ausmaß versetzt.
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Die
exzentrischen Nocken 15, 15 sind auf die Nockenwelle 13 über Nockenwelleneinführungslöcher 15c an
den Außenseiten
der Ventilhebevorrichtungen 19, 19 aufgedrückt und
befestigt, so dass sie die Ventilhebevorrichtungen 19, 19 nicht
stören,
wobei äußere Oberflächen 15d ihrer
Nockenkörper 15a ein
vorbestimmtes Nockenprofil aufweisen
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Jeder
Kipphebel 18 ist, wie in 4 gezeigt, gebogen
und im wesentlichen kurbelförmig
ausgebildet, und sein zentraler Basisabschnitt 18a wird
drehbar durch den Steuernocken 17 gehaltert.
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Ein
Stiftloch 18d erstreckt sich durch einen Endabschnitt 18b,
der so ausgebildet ist, dass er gegenüber einem äußeren Endabschnitt des Basisabschnitts 18a vorspringt.
Ein Stift 21, der mit einem Abschnitt an der Spitze des
Verbindungsgliedarms 25 verbunden werden soll, ist in das
Stiftloch 18d eingedrückt.
Ein Stiftloch 18e erstreckt sich durch den anderen Endabschnitt 18c,
der so ausgebildet ist, dass er von einem inneren Endabschnitt des
Basisabschnitts 18a vorspringt. Ein Stift 28,
der mit einem Endabschnitt 26a (der nachstehend erläutert wird)
jedes Verbindungsgliedteils 26 verbunden werden soll, ist in
das Stiftloch 18e eingeführt.
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Der
Steuernocken 17 ist zylinderförmig ausgebildet, und am Umfang
der Steuerwelle 16 befestigt. Wie in 2 gezeigt, ist die Position einer Zentrumsachse
P1 des Steuernockens 17 gegenüber der Position einer Zentrumsachse
P2 der Steuerwelle um α versetzt.
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Der
Schwenknocken 20 ist im wesentlichen wie ein quer angeordnetes
U ausgebildet, wie in den 2, 6 und 7 gezeigt, und ein Halterungsloch 22a erstreckt
sich durch einen im wesentlichen ringförmigen Basisabschnitt 22.
Die Nockenwelle 13 ist in das Halterungsloch 22a drehbeweglich
gehaltert eingeführt.
Weiterhin erstreckt sich ein Stiftloch 23a durch einen
Endabschnitt 23, der an dem anderen Endabschnitt 18c des
Kipphebels 18 angeordnet ist.
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Eine
Basiskreisoberfläche 24a der
Seite des Basisendabschnitts 22 und eine Nockenoberfläche 24b,
die sich bogenförmig
von der Basiskreisoberfläche 24a zu
einem Rand des Endabschnitts 23 erstreckt, sind auf einer
unteren Oberfläche
des Schwenknockens 20 vorgesehen. Die Basiskreisoberfläche 24a und
die Nockenoberfläche 24b stehen in
Berührung
mit einer vorbestimmten Position einer oberen Oberfläche jeder
Ventilhebevorrichtung 19 entsprechend einer Schwenkposition
des Schwenknockens 20.
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Entsprechend
einer Ventilhubeigenschaft, die in 8 gezeigt
ist, ist gemäß 2 ein vorbestimmter Winkelbereich θ1 der Basiskreisoberfläche 24a ein
Basiskreisintervall, und ist ein Bereich von dem Basiskreisintervall θ1 der Nockenoberfläche 24b bis
zu einem vorbestimmten Winkelbereich θ2 ein sogenanntes Rampenintervall,
und ist ein Bereich von dem Rampenintervall θ2 der Nockenoberfläche 24b bis
zu einem vorbestimmten Winkelbereich θ3 ein Hubintervall.
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Der
Verbindungsgliedarm 25 weist einen ringförmigen Basisabschnitt 25a und
ein Vorsprungsende 25b auf, das vorspringend an einer vorbestimmten
Position einer Außenoberfläche des
Basisabschnitts 25a vorgesehen ist. Ein Befestigungsloch 25c,
das drehbeweglich mit der äußeren Oberfläche des
Nockenkörpers 15a des
exzentrischen Nockens 25 verbunden werden soll, ist in
einem zentralen Abschnitt des Basisabschnitts 25a vorgesehen.
Weiterhin ist ein Stiftloch 25d, in welches der Stift 21 drehbeweglich
eingeführt
ist, so vorgesehen, dass es sich durch das Vorsprungsende 25b erstreckt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass der Verbindungsgliedarm 25 und
der exzentrische Nocken 15 ein Schwenkantriebsteil bilden.
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Das
Verbindungsgliedteil 26 ist geradlinig mit vorbestimmter
Länge ausgebildet,
und Stifteinführungslöcher 26c, 26d erstrecken
sich durch beide kreisförmige
Endabschnitte 26a, 26b. Endabschnitte der Stifte 28, 29,
die in das Stiftloch 18d des anderen Endabschnitts 18c des
Kipphebels 18 bzw. in das Stiftloch 23a des Endabschnitts 23 des
Schwenknockens 20 eingedrückt sind, sind drehbeweglich
in die Stifteinführungslöcher 26c, 26d eingeführt.
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Schnappringe 30, 31, 32,
die eine Axialbewegung des Verbindungsgliedarms 25 und
des Verbindungsteils 26 einschränken, sind auf jeweiligen Endabschnitten
der Stifte 21, 28, 29 angeordnet.
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Bei
der voranstehend geschilderten Anordnung wird das Ausmaß des Ventilhubs
entsprechend der Positionsbeziehung zwischen der Zentrumsachse P2
der Steuerwelle 16 und der Zentrumsachse P1 des Steuernockens 17 geändert, wie
dies in den 6 und 7 gezeigt ist. Die Steuerwelle 16 wird
zur Drehung angetrieben, so dass die Position der Zentrumsachse
P2 der Steuerwelle relativ zur Zentrumsachse P1 des Steuernockens 17 geändert wird.
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10 zeigt einen Antriebsmechanismus der
Steuerwelle 16 (es sind zwei Antriebsmechanismen an der
linken und rechten Reihe vorgesehen). Eine Steuerwelle 16 wird
daher so angetrieben, dass sie sich innerhalb eines vorbestimmten
Drehwinkels dreht, durch einen Gleichstromservomotor (Betätigungsglied) 121.
Durch Änderung
des Winkels der Steuerwelle 16 durch das Betätigungsglied 121 werden
der Ventilhub und der Ventilbetätigungswinkel
jedes der Einlassventile 105, 105 kontinuierlich
geändert
(vgl. 9) .
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In 10 ist ein Gleichstromservomotor 121 so
angeordnet, dass seine Drehwelle parallel zur Steuerwelle 16 verläuft, und
ein Kegelrad in Axialrichtung durch den Abschnitt der Spitze der
Drehwelle gestützt
wird.
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Andererseits
sind zwei Streben 123a, 123b an dem Abschnitt
der Spitze der Steuerwelle 16 festgelegt. Eine Mutter 124 ist
schwenkbar um eine Achse parallel zur Steuerwelle 16 gehaltert,
welche die Abschnitte an den Spitzen der beiden Streben 123a, 123b verbindet.
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Ein
Kegelrad 126, das mit dem Kegelrad 122 kämmt, ist
in Axialrichtung an dem Abschnitt der Spitze einer Gewindestange 125 gehaltert,
die mit der Mutter 124 im Eingriff steht. Die Gewindestange 125 wird
durch die Drehung des Gleichstromservomotors 121 gedreht,
und die Position der Mutter 124, die mit der Gewindestange 125 im
Eingriff steht, wird in Axialrichtung der Gewindestange 125 verschoben,
so dass die Steuerwelle 16 gedreht wird.
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Beider
vorliegenden Ausführungsform
wird der Ventilhub verringert, wenn sich die Position der Mutter 124 an
das Kegelrad 126 annähert,
und wird der Ventilhub vergrößert, wenn
sich die Mutter 124 von dem Kegelrad 126 entfernt.
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Weiterhin
ist ein Betätigungswinkelsensor 115,
der den Ventilbetätigungswinkel
durch Erfassung des Drehwinkels der Steuerwelle 16 erfasst,
an dem Ende an der Spitze der Steuerwelle 16 angeordnet.
Die ECU 116 führt
eine Rückkopplungsregelung des
Gleichstromservomotors 121 durch, so dass der tatsächliche
Drehwinkel, der von dem Betätigungswinkelsensor 115 festgestellt
wird, mit einem Solldrehwinkel übereinstimmt.
Da der Ventilhub und der Ventilbetätigungswinkel gleichzeitig
durch die Steuerung des Drehwinkels der Steuerwelle 16 geändert werden
können,
stellt der Betätigungswinkelsensor 115 den
Ventilhub gleichzeitig mit dem Ventilbetätigungswinkel fest.
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Die
Steuerwelle 16 wird zur Drehung innerhalb des vorbestimmten
Drehwinkels durch das Betätigungsglied 121 veranlasst,
beispielsweise den Gleichstromservomotor, das an ihrem einen Endabschnitt
angeordnet ist, und durch Änderung
des Betätigungswinkels
der Steuerwelle 16 durch das Betätigungsglied 121 werden
der Ventilhub und der Ventilbetätigungswinkel
jedes der Einlassventile 107, 107 aufeinanderfolgend
geändert,
so dass der Ventilbetätigungswinkel
so geändert
wird, dass er entsprechend einer Abnahme des Ventilhubs kleiner
wird (vgl. 9).
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Wenn
der Ventilhub und der Ventilbetätigungswinkel
kleiner werden, wie in (A) und (B) von 6 gezeigt, wird die Steuerwelle 16 so
gedreht, dass die Zentrumsachse P2 der Steuerwelle 16 unterhalb
der Zentrumsachse P1 des Steuernockens 17 angeordnet wird,
wogegen dann, wenn der Ventilhub und der Ventilbetätigungswinkel
größer gewählt werden,
wie bei (A) und (B) in 7 gezeigt,
die Steuerwelle 16 so gedreht wird, dass die Zentrumsachse
P2 der Steuerwelle 16 oberhalb der Zentrumsachse P1 des
Steuernockens 17 angeordnet wird.
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Die
Steuereinheit 116 wandelt eine Ausgabe (Ausgangsspannung)
von dem Betätigungswinkelsensor 115 in
den Betätigungswinkel
der Steuerwelle 16 entsprechend einer vorher festgelegten
Umwandlungseigenschaft um, und führt
eine Rückkopplungsregelung
des Betätigungsglieds 121 durch,
so dass das erfasste Ergebnis des Betätigungswinkel mit einem Sollwert übereinstimmt.
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung einer Ausfallsicherheitssteuerung zum
Zeitpunkt eines Ausfalls gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei einer V-Brennkraftmaschine 101, die mit
zwei VVEL-Mechanismen 114L und 114R in jeder Reihe
(Zylindergruppe) versehen ist.
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Spezieller
wird das Auftreten eines Ausfalls bei den VVEL-Mechanismen 114L und 114R festgestellt,
und wenn einer der VVEL-Mechanismen ausfällt, wird eine solche Ausfallsicherheitssteuerung durchgeführt, dass
die Ansaugluftmenge durch den anderen VVEL-Mechanismus kompensiert
wird.
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Eine
derartige Ausfallsicherheitssteuerung wird unter Bezugnahme auf
ein Blockschaltbild in 11 geschildert.
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In
einem Berechnungsblock B1 für
einen grundlegenden Steuerwert (in der Figur mit B1 bezeichnet,
wobei dies auch für
folgende Blöcke
gilt), wird ein Soll-Brennkraftmaschinendrehmoment
Te berechnet, auf Grundlage einer Gaspedalbetätigung ACC, die von einem Gaspedalsensor
APS 117 festgestellt wird, und einer Brennkraftmaschinendrehzahl
Ne, die von dem Kurbelwinkelsensor 119 festgestellt wird,
um eine Soll-Regelgröße von VVEL 114 entsprechend
dem Soll-Brennkraftmaschinendrehmoment
Te einzustellen, also einen grundlegenden Soll-Betätigungswinkel
TGVEL0 der Steuerwelle 16.
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Dieser
grundlegende Soll-Betätigungswinkel TGVEL0
wird an einen Steuerwertumschaltblock B2 der linken Reihe bzw. einen
Steuerwertumschaltblock B3 der rechten Reihe ausgegeben.
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In
einem Ausfalldiagnoseblock B4 für
die linke Reihe wird das Auftreten eines Ausfalls in dem VVEL-Mechanismus 114L für die linke
Reihe festgestellt, und in einem Ausfalldiagnoseblock B5 für die rechte
Reihe wird das Auftreten eines Ausfalls in dem VVEL-Mechanismus 114R für die rechte
Reihe festgestellt. Spezieller wird das Auftreten eines Ausfalls festgestellt,
wenn ein Zustand, in dem eine Differenz zwischen dem Soll-Betätigungswinkel
und dem tatsächlichen
Betätigungswinkel
des entsprechenden VVEL-Mechanismus groß ist, über einen vorbestimmten Zeitraum
angedauert hat, wenn ein zu starker Strom, entsprechend jenem zum
Blockierzustand des Gleichstromservomotors, der ein Betätigungsglied
darstellt, ständig über einen
vorbestimmten Zeitraum fließt,
wenn ein Zustand, in welchem ein Steueranzeigewert (Tastwert oder
dergleichen) auf ein Maximum oder Minimum (100%, 0% oder dergleichen) über einen
vorbestimmten Zeitraum oder dergleichen angedauert hat. Das Diagnoseergebnis
des Ausfalldiagnoseblocks B4 für
die linke Reihe wird dann an den Steuerwertumschaltblock B3 für die rechte
Reihe ausgegeben, als Steuerwertumschaltsignal, und das Diagnoseergebnis
des Ausfalldiagnoseblocks B5 für
die rechte Reihe wird an den Steuerwertumschaltblock B2 für die linke
Reihe ausgegeben, als Steuerwertumschaltsignal.
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Ein
Kompensationsbetätigungswinkelberechnungsblock
B6 empfängt
das Soll-Brennkraftmaschinendrehmoment Te und die Brennkraftmaschinendrehzahl
Ne, und berechnet auf dieser Grundlage einen Kompensationsbetätigungswinkel
VELH entsprechend dem Kompensationsdrehmoment, um sicherzustellen,
dass das Drehmoment erzielt wird, das im Fall eines zu geringen
Drehmoments benötigt wird,
wenn der VVEL-Mechanismus einer der Reihen ausgefallen ist, und
darüber
hinaus der tatsächliche Betätigungswinkel
(der tatsächlichen
Ventilhub) in diesem Ausfallzustand kleiner ist als ein vorbestimmter
Wert, wobei der normal arbeitende VVEL-Mechanismus der anderen Reihe
entsprechend dem tatsächlichen
Betätigungswinkel
in dem Ausfallzustand gesteuert wird. Genauer gesagt ist im Bereich
niedriger Drehzahl und eines niedrigen Drehmoments infolge der Tatsache,
dass der Widerstand beim Durchgang durch das Einlassventil klein
ist, selbst wenn der Betätigungswinkel
klein ist, zur Sicherung einer erforderlichen Ansaugluftmenge, das
Kompensationsdrehmoment klein. Im Bereich hoher Drehzahlen und eines
hohen Drehmoments ist allerdings der Widerstand beim Durchgang durch
das Einlassventil erhöht,
wenn der Betätigungswinkel
klein ist, so dass die erforderlicher Ansaugluftmenge nicht sichergestellt
werden kann, so dass das Kompensationsdrehmoment VELH auf einen
großen
Wert eingestellt wird.
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Bei
einem Kompensationsbeurteilungsblock B7 für die linke Reihe wird beurteilt,
ob ein tatsächlicher
Betätigungswinkel
(tatsächlicher
Hub) REVELR zum Zeitpunkt des Ausfalls des VVEL-Mechanismus 114R der
rechten Reihe, der von dem Betätigungswinkelsensor 115R festgestellt
wird, größer oder gleich
einem vorbestimmten Wert HOSLMIT ist. Wenn der tatsächliche
Betätigungswinkel
(der tatsächliche
Hub) REVELR größer oder
gleich dem vorbestimmten Wert HOSLMIT ist, wird eine Ausgabe von
dem Kompensationsbeurteilungsblock B7 für die linke Reihe unterbrochen.
Andererseits wird, wenn der tatsächliche
Betätigungswinkel
(der tatsächliche Hub)
REVELR kleiner ist als der vorbestimmte Wert HOSLMIT, der Kompensationsbetätigungswinkel VELH,
der von dem Kompensationsbetätigungswinkel-Berechnungsblock
B6 berechnet wird, an einen Additionsblock B8 für die linke Reihe ausgegeben.
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Entsprechend
wird in einem Kompensationsbeurteilungsblock B9 für die rechte
Reihe beurteilt, ob ein tatsächlicher
Betätigungswinkel
(tatsächlicher Ventilhub)
REVELL zum Ausfallzeitpunkt des VVEL-Mechanismus 114L für die linke
Reihe, der von dem Betätigungswinkelsensor 115L festgestellt
wird, größer oder
gleich als der vorbestimmte Wert HOSLMIT ist. Falls der tatsächliche
Betätigungswinkel
(der tatsächliche
Hub) REVELL größer oder
gleich dem vorbestimmten Wert HOSLMIT ist, wird eine Ausgabe von
dem Kompensationsbeurteilungsblock B9 für die rechte Reihe unterbrochen.
Andererseits wird, wenn der tatsächliche
Betätigungswinkel
(der tatsächliche
Ventilhub) REVELL kleiner ist als der vorbestimmte Wert HOSLMIT,
der Kompensationsbetätigungswinkel
VELH an einen Additionsblock B10 für die rechte Reihe ausgegeben.
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Hierbei
kann die Anordnung so sein, dass infolge der Tatsache, dass die
Ventileigenschaften, die zum verringerten Drehmoment führen, sich
entsprechend dem Brennkraftmaschinenbetriebszuständen ändern, der vorbestimmte Wert
HOSLMIT variabel eingestellt wird, entsprechend den Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen,
wodurch ermöglicht wird,
dass die Steuerung den Ausfall des erforderlichen Drehmoments entsprechend
den Brennkraftmaschinenbetriebszuständen ausgleicht.
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In
dem Additionsblock B8 für
die linke Reihe wird der Kompensationsbetätigungswinkel, der von dem
Drehmoment-Kompensationsbeurteilungsblock B7
für die
linke Reihe ausgegeben wird, dem tatsächlichen Betätigungswinkel
REVELR zum Ausfallzeitpunkt des VVEL-Mechanismus 114R der
rechten Reihe hinzu addiert, und wird das Ergebnis der Addition
dem Steuerwertumschaltblock B2 für
die linke Reihe ausgegeben, als Ausfallsicherheitssteuerwert VELLFS
für die
linke Reihe.
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Entsprechend
wird in dem Additionsblock B10 für
die rechte Reihe der Kompensationsbetätigungswinkel, der von dem
Drehmoment-Kompensationsbeurteilungsblock B9 für die rechte ausgegeben wird,
zu dem tatsächlichen
Betätigungswinkel
REVELL zum Ausfallzeitpunkt des VVEl-Mechanismus 114L der
linken Reihe hinzu addiert, und wird das Additionsergebnis an den
Steuerwertumschaltblock B3 für
die rechte Reihe als Ausfallsicherheitssteuerwert VELRFS für die rechte
Reihe ausgegeben.
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Als
nächstes
wird der Gesamtbetrieb infolge der Funktionen der voranstehend geschilderten
Blöcke
erläutert.
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Wenn
von dem Ausfalldiagnoseblock B4 für die linke Reihe und dem Ausfalldiagnoseblock
B5 für die
rechte Reihe festgestellt wird, dass sowohl der VVEL-Mechanismus 114L als 114R für die linke
bzw. die rechte Reihe normal arbeiten, führen der Steuerwertumschaltblock
B3 und der Steuerwertumschaltblock B2 für die rechte Reihe bzw. die
linke Reihe jeweils auf entgegengesetzten Reihenseiten eine Schaltsteuerung
durch, auf Grundlage der Diagnoseergebnisse, des Basissoll-Betätigungswinkels TGVEL0,
der von dem Berechnungswert B1 für
den Basissteuerwert berechnet wird, zur Ausgabe als Soll-Betätigungswinkel
TGVELL bzw. TGVELR für den
linken bzw. rechten VVEL-Mechanismus 114L bzw. 114R.
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Wenn
beispielsweise festgestellt wird, durch den Ausfalldiagnoseblock
B4 für
die linke Reihe, dass der VVEL-Mechanismus 114L für die linke
Reihe ausgefallen ist, so gibt der Steuerwertumschaltblock B3 für die rechte
Reihe den Ausfallsicherheitssteuerwert VELRFS der rechten Reihe,
der von dem Additionsblock B10 für
die rechte Reihe empfangen wurde, als den Sollbeätigungswert TGVELR des VVEL-Mechanismus 114R für die rechte
Reihe aus.
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Wenn
der tatsächliche
Betätigungswinkel (der
tatsächliche
Hub) REVELL des VVEL-Mechanismus 114L im Ausfallzustand
gleich einem vorbestimmten Wert oder größer ist, wird infolge der Tatsache,
dass der Ausfallsicherheitssteuerwert VELRFS gleich dem tatsächlichen
Betätigungswert
REVELL eingestellt wird, eine solche Steuerung durchgeführt, dass
der Betätigungswinkel
des VVEL-Mechanismus 114R mit dem Betätigungswinkel des VVEL-Mechanismus 114L im
Ausfallzustand in Übereinstimmung gebracht
wird. Da die Ventileigenschaften des linken und rechten VVEL-Mechanismus 114L bzw. 114R gleich
sind, wird daher ermöglicht,
eine Ausfallsicherheitssteuerung durchzuführen, die einen Drehmomentunterschied
verhindert.
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Andererseits
wird, wenn der tatsächliche
Betätigungswinkel
REVELL des VVEL-Mechanismus 114L im Ausfallzustand kleiner
ist als der vorbestimmte Wert, der Ausfallsicherheitssteuerwert
VELRFS für
die rechte Reihe auf jenen Betätigungswinkel eingestellt,
der dadurch erhalten wird, dass der Kompensationsbetätigungswinkel
VELH zum tatsächlichen
Betätigungswinkel
REVELL addiert wird, und wird der normale VVEL-Mechanismus 114R für die rechte
Reihe so gesteuert, dass bei ihm ein Betätigungswinkel (Hub) vorhanden
ist, der größer ist
als bei dem VVEL-Mechanismus 114L in dem Ausfallzustand.
Falls daher der Betätigungswinkel
in dem Ausfallzustand klein ist, und ein Abfall des Drehmoments auftritt,
wenn die mit diesem Betätigungswinkel
fertig werdende Steuerung durchgeführt wird, der Ausfallsicherheitssteuerwert
VELRFS der rechten Reihe auf jenen Betätigungswinkel eingestellt,
der durch den Kompensationsbetätigungswinkel
VELH vergrößert wird,
welcher dem Kompensationsdrehmoment entspricht, wodurch eine Ausfallsicherheitssteuerung
ermöglicht
wird, die ein fehlendes Drehmoment verhindert.
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Entsprechend
wird, wenn festgestellt wird, dass von dem Ausfalldiagnoseblock
B5 für
die rechte Reihe, dass der VVEL-Mechanismus 114R für die rechte
ausgefallen ist, der Ausfallsicherheitssteuerwert VELLFS für die linke
Reihe als der Soll-Betätigungswinkel
TGVELL des VVEL-Mechanismus 114L für die linke Reihe ausgegeben.
Wenn der tatsächliche
Betätigungswinkel
REVELR des ausgefallenen VVEL-Mechanismus 114R für die rechte
Reihe gleich einem vorbestimmten Wert oder größer ist, ist daher der Ausfallsicherheitssteuerwert
VELLFS für
die linke Reihe gleich dem tatsächlichen
Betätigungswinkel REVELR,
wodurch ermöglicht
wird, dass die Ausfallsicherheitssteuerung die Betätigungswinkel
des linken und rechten VVEL-Mechanismus 114L bzw. 114R auf
den Betätigungswinkel
REVELR im Ausfallzustand einstellt, wodurch ein Drehmomentunterschied
verhindert wird. Andererseits wird, wenn der tatsächliche
Betätigungswinkel
REVELR kleiner ist als der vorbestimmte Wert, der Ausfallsicherheitssteuerwert
VELLFS für
die linke Reihe so gesteuert, dass er gleich dem Betätigungswinkel
ist, also größer um den
Kompensationsbetätigungswinkel
VELH als der tatsächliche
Betätigungswinkel
REVELR, wodurch eine Ausfallsicherheitssteuerung ermöglicht wird,
die einen Drehmomentverlust verhindert.
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Wie
voranstehend geschildert wird, falls der effektive Öffnungsgrad
der Ventileigenschaft im Ausfallzustand gleich einem vorbestimmten
Wert oder größer ist,
und daher kein Abfall des Drehmoments auftritt, wenn die Ventileigenschaften
der normalen Seite mit den Ventileigenschaften in dem Ausfallzustand übereinstimmen,
eine Steuerung so durchgeführt,
dass die Ventileigenschaften der normalen Seite mit den Ventileigenschaften
in dem Ausfallzustand übereinstimmen,
um vollständig
einen Drehmomentunterschied zu verhindern. Andererseits wird in
jenem Fall, in welchem der effektive Öffnungsgrad der Ventileigenschaft
im Ausfallzustand Kleiner ist als der vorbestimmte Wert, und daher
ein Abfall des Drehmoments auftritt, wenn die Ventileigenschaften
der normalen Seite mit den Ventileigenschaften im Ausfallzustand übereinstimmen,
eine solche Steuerung durchgeführt,
dass die Steuerung so begrenzt wird, dass die Ventileigenschaften
der normalen Seite mit den Ventileigenschaften im Ausfallzustand übereinstimmen,
wodurch ermöglicht
wird, einen Drehmomentabfall zu verhindern.
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Speziell
wird bei der vorliegenden Ausführungsform
die Steuerung zur Begrenzung der Steuerung so, dass die Ventileigenschaften
der normalen Seite mit den Ventileigenschaften im Ausfallzustand übereinstimmen,
auf Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebszustände durchgeführt, insbesondere
auf Grundlage des Solldrehmoments der Brennkraftmaschine und der
Brennkraftmaschinendrehzahl. Hierdurch wird ermöglicht, ordnungsgemäß das Ausmaß der Erhöhung des
effektiven Öffnungsgrades
entsprechend dem fehlenden Drehmoment zu steuern, das unterschiedlich
ist, abhängig
von den Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen, wodurch ermöglicht wird,
eine Verringerung eines Drehmomentunterschieds infolge einer Erhöhung des
effektiven Öffnungsgrades
zu verhindern. Darüber
hinaus wird ermöglicht,
Ventileigenschaften zu erzielen, bei welchen das Ausmaß der Erhöhung des
effektiven Öffnungsgrads
geeigneter eingestellt wird, auf Grundlage des Soll-Brennkraftmaschinendrehmoments
und der Brennkraftmaschinendrehzahl.
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Weiterhin
kann eine solche Ausbildung vorgesehen sein, dass auf Grundlage
der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen (Gaspedalbetätigung, Brennkraftmaschinendrehzahl
und dergleichen) die Ventileigenschaften im Ausfallzustand (Schwelle
des effektiven Öffnungsgrades)
zur Umschaltung zwischen dem Zeitpunkt, wenn die Steuerung so durchgeführt wird,
dass die Ventileigenschaften der normalen Seite mit den Ventileigenschaften
der Ausfallseite in Übereinstimmung
gebracht werden, und dem Zeitpunkt, wenn die Steuerung zur Begrenzung
der Steuerung so durchgeführt
wird, dass die Ventileigenschaften der normalen Seite mit den Ventileigenschaften
der Ausfallseite übereinstimmen,
variabel eingestellt werden, und das Erfordernis für eine Begrenzung
umgeschaltet wird, während
die Ventileigenschaften verglichen werden, die variabel für jeden
Betätigungsbereich
eingestellt werden, mit den Ventileigenschaften in dem tatsächlichen
Ausfallzustand. So erfolgt beispielsweise eine geringere Einschränkung als
auf den effektiven Öffnungsgrad,
der minimal eingestellt wird, im Bereich geringer Drehzahlen und
eines geringen Drehmoments.
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Wenn
die Ausbildung so vorgenommen wird, dass die Ventileigenschaften
in jenem Fall, in welchem eine Begrenzung erfolgt, dadurch erhalten
werden, dass der Kompensationsbetätigungswinkel entsprechend
dem Kompensationsdrehmoment zum Betätigungswinkel im Ausfallzustand
erzielt wird, auf Grundlage der Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen
(Soll-Brennkraftmaschinendrehmoment, Brennkraftmaschinendrehzahl
und dergleichen), wie bei der voranstehenden Ausführungsform,
kann eine Steuerung mit höherer
Genauigkeit durchgeführt werden.
Zur Vereinfachung kann allerdings auch eine solche Ausbildung vorgesehen
sein, dass die Ventileigenschaften auf den grundlegenden Sollbetätigungswinkel
TGVEL0 gesteuert werden, der nur durch die Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen eingestellt
wird.
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Darüber hinaus
erzielt die vorliegende Erfindung erhebliche Auswirkungen durch
ihren Einsatz bei VVEL-Mechanismen für Einlassventile. Die vorliegende
Erfindung kann jedoch auch wirksam bei Brennkraftmaschinen eingesetzt
werden, bei welchen die Ventileigenschaften eines Auslassventils variabel
durch den VVEL-Mechanismus für
jede von mehreren Zylindergruppen eingestellt werden. Dies liegt
daran, dass dann, falls der VVEL-Mechanismus aufgefallen ist, und
die Ventileigenschaften eines Auslassventils festlegen, zwar der
Drehmomentunterschied vermieden werden kann, wenn die Ventileigenschaften
des normalen VVEL-Mechanismus mit den Ventileigenschaften eines
ausgefallenen VVEL-Mechanismus übereinstimmen,
jedoch die Möglichkeit
besteht, dass Drehmoment fehlt (wenn der Hub klein ist, kann ein
fehlendes Drehmoment infolge einer Erhöhung des Auslasswiderstands
auftreten).
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Es
ist auf jeden Fall möglich,
die vorliegende Erfindung bei einer Brennkraftmaschine einzusetzen, die
mit VVEL-Mechanismen ausgerüstet
ist, welche Ventileigenschaften in Bezug auf einen effektiven Öffnungsgrad
eines Ventils für
jede von mehreren Zylindergruppen ändern können, über eine V-Brennkraftmaschine
hinaus.
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Der
Gesamtinhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-179478, eingereicht
am 24. Juni 2003, deren Priorität
beansprucht wird, wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung
eingeschlossen.
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Zwar
wurde nur eine ausgewählte
Ausführungsform
zur Erläuterung
der vorliegenden Erfindung ausgewählt, jedoch werden Fachleute
auf diesem Gebiet aus dieser Beschreibung merken, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen, der sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen
ergibt.
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Weiterhin
wird darauf hingewiesen, dass die voranstehende Beschreibung einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung nur zur Erläuterung dient, und nicht die
Erfindung einschränken
soll, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen
ergibt.