DE102004038130B4

DE102004038130B4 - Ventilantriebssystem und Verfahren für eine Brennkraftmaschine sowie Leistungsabgabevorrichtung

Info

Publication number: DE102004038130B4
Application number: DE102004038130A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Toyota-shi EZAKI; Toshiaki Toyota-shi ASADA; Kimitoshi Toyota-shi TSUJI; Yasushi Toyota-shi Kusaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: CN1580525A; DE102004038130A1; JP4265336B2; US20050028768A1; CN1332127C; FR2858831A1; US7082911B2; JP2005054732A; FR2858831B1

Abstract

Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) für eine Brennkraftmaschine (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ventilantriebsvorrichtung folgendes aufweist:
einen Elektromotor (12) zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils (4,5) für einen Einlass oder eine Auslass, der an einem Zylinder (2) bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen;
eine Übertragungsvorrichtung (21, 31, 16A, 18B), die fähig ist, zwischen (i) einer ersten Bedingung, um die Antriebskraft auf das Ventil vom Elektromotor durch diese zu übertragen, und (ii) einer zweiten Bedingung zu wechseln, um einen Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils anzuhalten oder das Ventil mit einem kleinem Hubbetrag anzutreiben;
eine Beurteilungsvorrichtung (6, 14C, 40) zum Beurteilen, ob die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht; und
eine Versagensschutzvorrichtung (6, 16E, 18B) zum Ändern der Übertragungsvorrichtung auf die...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 zum Antreiben eines Einlassventils oder eines Auslassventils einer Brennkraftmaschine sowie ein zugehöriges Verfahren gemäß Anspruch 9.
Das Einlassventil und das Auslassventil der herkömmlichen Brennkraftmaschine werden so angetrieben, dass sie durch eine Leistung geöffnet oder geschlossen werden, die von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine entnommen wird. In der Vergangenheit wurde jedoch versucht, das Einlassventil und das Auslassventil unter Verwendung eines Elektromotors anzutreiben. Beispielsweise offenbart die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer HEI 8-177563 eine Ventilantriebsvorrichtung zum Antreiben einer Nockenwelle unter Verwendung eines Motors, um das Einlassventil zu öffnen oder zu schließen.
Darüber hinaus offenbart beispielsweise die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nummer HEI 10-169418 einen elektromagnetisch angetriebenen Ventilmechanismus zum Antrieben eines Ventilkörpers des Einlassventils oder des Auslassventils durch eine elektromagnetische Kraft bei einem variablen Ventilmechanismus für die Brennkraftmaschine, der fähig ist, einen Betätigungswinkel und eine Phase des Einlassventils oder des Auslassventils zum Steuern der Einlassluftmenge stufenlos zu variieren.
Wenn jedoch der Ventilkörper angetrieben wird, so dass er durch den elektromagnetisch angetriebenen Ventilmechanismus geöffnet oder geschlossen wird, was in der vorstehend beschriebenen Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nummer HEI 10-169418 unter anderem offenbart ist, oder wenn der Ventilkörper angetrieben wird, so dass er durch die Drehung einer Nockenwelle durch den Elektromotor unabhängig von der Drehung der Nockenwelle geöffnet oder geschlossen wird, was in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nummer HEI 8-177536 unter anderem offenbart ist, ist es notwendig, das Ventilantriebssystem mit der Drehung der Kurbelwelle, insbesondere der Kolbenbewegung höchst genau im Gegensatz zu dem herkömmlichen Fall zu synchronisieren, bei das Öffnen oder Schließen des Ventilantriebs durch die Leistung durchgeführt wird, die von der Kurbelwelle entnommen wird. Wenn sie aus der Synchronisierung in hohem Maße durch ein Fehlversagen oder in dem Augenblick von gewissen Bewegungen gelangen, verringert das möglicherweise nicht nur die Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine sondern verursacht ebenso den Zusammenstoß des Ventilkörpers und des Kolbens oder den Zusammenstoß des Einlassventils und des Auslassventils, was folglich die Brennkraftmaschine beschädigt, was ein technisches Problem darstellt.
Andererseits ist es zum Vermeiden des Problems ebenso denkbar, die Auslegung derart zu gestalten, dass ein Einschnitt oder ein Austrittsabschnitt oder ähnliches an dem oberen Abschnitt des Kolbens vorgesehen ist, um den Ventilkörper auch bei der Bedingung des höchstens Hubs nicht mit dem Kolben in Kontakt zu bringen. Jedoch ist diese Auslegung in vielen Fällen durch die Form einer Brennkammer beschränkt. Auch wenn die vorstehend genannte Auslegung verwirklicht wird, gibt es ein technisches Problem dahingehend, dass es schwierig ist, ein hohes Verdichtungsverhältnis sicher zu stellen, das für einen Dieselverbrennungsmotor oder ähnliches erforderlich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, folgendes vorzusehen: eine Ventilantriebsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die fähig ist, einen negativen Einfluss zu verringern, der durch eine Abnormität verursacht wird, wenn die Abnormität der Synchronisierungssteuerung zwischen der Ventilantriebsvorrichtung und der Drehung der Kurbelwelle beispielsweise bei der Brennkraftmaschine mit der Ventilantriebsvorrichtung zum Antreiben des Ventilkörpers vorliegt, der durch den Elektromotor geöffnet oder geschlossen wird; und eine Leistungsabgabevorrichtung, die mit der Ventilantriebsvorrichtung und der Brennkraftmaschine versehen ist.
Die vorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch eine erste Ventilantriebsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gelöst werden, die mit folgendem versehen ist: einem Elektromotor zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antrieben eines Ventils für einen Einlass oder einen Auslass, der an einem Zylinder der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; einer Übertragungsvorrichtung, die fähig ist, zwischen (i) einer ersten Bedingung zum Übertragen der Drehübertragungskraft auf das Ventil von dem Elektromotor durch diese und (ii) einer zweiten Bedingung zum Anhalten eines Öffnungs- oder Schließbetriebs des Ventils oder zum Veranlassen zu ändern, dass das Ventil mit einem geringen Hubbetrag angetrieben wird; einer Beurteilungsvorrichtung zum Beurteilen, ob eine Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht; und einer Versagensschutzvorrichtung zum Ändern der Übertragungsvorrichtung auf die zweite Bedingung, wenn durch die Beurteilungsvorrichtung beurteilt wird, dass die Synchronisierung abnormal ist.
Gemäß der ersten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird in einem normalen Fall die an dem Elektromotor erzeugte Drehantriebskraft auf das Ventil durch die Übertragungsvorrichtung übertragen, die sich in der ersten Bedingung oder der normen Bedingung befindet, und die beispielsweise einen Sperrstift, einen Kipphebel, einen Leerlaufhebel oder ähnliches aufweist. Hier wird beispielsweise die Drehübertragungskraft von dem Elektromotor in eine lineare Bewegung durch einen Hebelmechanismus oder einem Nockenmechanismus umgewandelt und letztendlich auf das Ventil übertragen. Das treibt das Ventil in die Synchronisierung mit der Kolbenbewegung an, was einen normalen Einlass und Auslass gestaltet. Der Elektromotor wird bei der vorliegenden Erfindung verwendet, der die Ventilantriebsvorrichtung vereinfacht, die als variabler Ventilmechanismus aufgebaut ist. Daher ist es möglich, durch den variablen Ventilmechanismus verschiedenartige Vorteile zu erhalten.
Wenn insbesondere die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal wird, wird diese Tatsache durch die Beurteilungsvorrichtung beurteilt oder bestimmt, die beispielsweise mit einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) oder dergleichen versehen ist. Dann wird die Übertragungsvorrichtung auf ihre zweite Bedingung durch die Versagensschutzvorrichtung geändert, die beispielsweise ebenso mit der ECU oder ähnlichem versehen ist. Dann wird der Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils eingehalten oder wird das Ventil mit einem geringen Hubbetrag durch die Übertragungsvorrichtung geöffnet oder geschlossen, die sich in der zweiten Bedingung befindet. Wenn im allgemeinen die Synchronisierung zwischen den Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist, ist es ebenso denkbar, das elektromagnetisch angetriebene Ventil und den Elektromotor anzuhalten oder das elektromagnetisch angetriebene Ventil auf die Seite mit geringem Hub anzutreiben. Jedoch ist es schwierig, eine derartige Steuerung in dem Augenblick während des Umlaufs des Verbrennungsmotors durchzuführen. Wenn die Steuerung in gewagter Weise durchgeführt wird, kann die Abgabe und die Größe eines Motors einer Antriebseinheit vergrößern. Wenn andererseits der elektrische Ventilstoppmechanismus in dem elektromagnetisch angetriebenen Ventil eingebaut ist, der das Einlassventil oder das Auslassventil direkt antreibt, vergrößert sich die Größe oder das Gewicht des gesamten Systems sowie die Trägheitsmasse eines Ventilstrangsystems, so dass mehr Abgabeleistung der Antriebseinheit erforderlich ist. Wenn dagegen die Übertragungsvorrichtung einen Aufbau hat, der fähig ist, den Elementen zu gestatten, dass sie wie bei der vorliegenden Erfindung mechanisch verbunden oder getrennt werden, ist es relativ einfach, das Ansprechverhalten zu verbessern. Die Verbesserung des Ansprechverhaltens macht es beispielsweise möglich, den Ventilöffnungs- oder -schließbetrieb anzuhalten oder das Ventil mit einem geringen Hubbetrag während eines Zyklus des Verbrennungsmotors anzutreiben. Da es daher möglich ist, zu verhindern, dass das Ventil, das sich außerhalb der Synchronisierung befindet, mit dem Kolben zusammenstößt und abbricht, ist das in der Praxis nützlicher.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der ersten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, den Versagensschutzprozess auch dann richtig durchzuführen, wenn es eine Abnormität bei der Steuerung der Synchronisierung zwischen der Ventilantriebsvorrichtung und der Drehung der Kurbelwelle bei der Brennkraftmaschine gibt (beispielsweise bei der Synchronisierungssteuerung), die die Ventilantriebsvorrichtung zum Antreiben des Einlassventils oder des Auslassventils hat, die unter Verwendung von beispielsweise den Elektromotor geöffnet oder geschlossen werden. Somit ist es möglich, den schlechten Einfluss zu verringern, der durch die Abnormität verursacht wird. Insbesondere wird ein sicherer Lauf oder ein Auslauf durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf eine Brennkraftmaschine möglich, die an einem Automobil montiert ist.
Bei einem Gesichtspunkt der ersten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Übertragungsvorrichtung mit folgendem versehen: einem Kipphebel, der mit dem Ventil verbunden ist; einem Leerlaufbewegungsarm, der mit dem Kipphebel in der ersten Bedingung verknüpft werden kann und der mit dem Elektromotor verbunden ist; und einer Verknüpfungs-Trennungs-Vorrichtung zum Trennen des Leerlaufshebels von dem Kipphebel durch einen Öldruck, der durch eine Antriebsleistung der Brennkraftmaschine verursacht wird, oder eine elektromagnetische Kraft, die nicht durch die Leistung in der zweiten Bedingung verursacht wird.
Wenn gemäß diesem Gesichtspunkt beurteilt wird, dass die Synchronisierung abnormal ist, wird der Leerlaufhebel von dem Kipphebel durch die Verknüpfungs-Trennungs-Vorrichtung getrennt, die beispielsweise aus einem hydraulischen oder einem elektromagnetischen Betätigungsglied oder ähnlichem aufgebaut ist. Dadurch wird die Übertragungsvorrichtung auf ihre zweite Bedingung geändert. Daher ist es unter Verwendung des relativ einfachen mechanischen Aufbaus möglich, den Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils rasch anzuhalten oder das Ventil zum Öffnen oder Schließen mit einem geringen Hubbetrag rasch anzutreiben.
Die vorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann ebenso durch eine zweite Ventilantriebsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gelöst werden, das mit folgenden versehen ist: einem Elektromotor zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils für einen Einlass oder einem Auslass, der an einem Zylinder bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; einer Umdrehungsanzahlbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Sollanzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; einer Umdrehungsanzahlerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; und eine Beurteilungsvorrichtung zum Beurteilen, ob eine Synchronisierung zwischen einem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht, auf der Grundlage einer Differenz der Größe zwischen der bestimmten Sollanzahl der Umdrehungen und der erfassten Ist-Anzahl der Umdrehungen.
Gemäß der zweiten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird in dem normalen Fall die Drehübertragungskraft auf das Ventil übertragen, die an dem Elektromotor erzeugt wird. Wenn hier die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal wird, wird diese Tatsache durch die Beurteilungsvorrichtung beurteilt oder bestimmt, die beispielsweise mit der ECU oder ähnlichem versehen ist. Insbesondere wird die Beurteilung, ob die Synchronisierung abnormal ist oder nicht, auf der Grundlage der Differenz der Größe zwischen der Sollanzahl der Umdrehungen der Brennkraftmaschine, die durch die Drehzahlbestimmungsvorrichtung bestimmt wird, und der Ist-Anzahl der Umdrehungen der Brennkraftmaschine durchgeführt, die durch die Drehzahlerfassungsvorrichtung erfasst wird.
Im Allgemeinen wird die Bewegung des Ventilstrangsystems gesteuert, um eine Kurbeldrehung (die Kolbenbewegung) mit der Bewegung des Ventilstrangsystems (einer Nockendrehung) durch Messen von diesen mit Sensoren zu synchronisieren. Jedoch gelangen sie in einigen Fällen möglicherweise aus der Synchronisierung aufgrund der Erhöhung der Reibung und der Verschlechterung und des Fehlversagens von Motoren und Sensoren, was durch den Bruch von einer Verdrahtung und einer Verschlechterung verursacht wird. Darüber hinaus gelangen sie möglicherweise aus einer Synchronisierung aufgrund der Erhöhung und Reibung und des Fehlversagens einer Kolbenachse und der Kurbelwelle und ähnlichem. Daher ist es in der Praxis schwierig oder unmöglich, durch Messen dieser mit Verlass auf die Abgabe der Sensoren, wie vorstehend beschrieben ist, zu beurteilen, ob die Synchronisierung abnormal ist oder nicht. Folglich wird ein unnötiger oder gefährlicher Versagensschutzprozess mit einer falschen Zeitabstimmung gemäß dem ungenauen Beurteilungsergebnis durchgeführt. Alternativ wird der Versagensschutzprozess möglicherweise mit einer Zeitabstimmung nicht durchgeführt, bei der der Versagensschutzprozess durchgeführt werden sollte. Dagegen ist es wie bei der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung möglich, auf der Grundlage der Differenz der Größe zwischen der Sollanzahl von Umdrehungen und der Ist-Anzahl von Umdrehungen extrem genau zu beurteilen, ob die Synchronisierung abnormal ist oder nicht. Somit ist es möglich, den richtigen Versagensschutzprozess bei einer richtigen Zeitabstimmung durchzuführen. Da es möglich ist, zu verhindern, dass das Ventil, das sich außerhalb der Synchronisierung befindet, mit dem Kolben zusammenstößt und abbricht, ist dies als Ergebnis nützlicher in der Praxis.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der zweiten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, die Abnormität extrem genau auch dann zu beurteilen, wenn die Abnormität hinsichtlich der Synchronisierungssteuerung zwischen der Ventilantriebsvorrichtung und der Drehung der Kurbelwelle beispielsweise bei der Brennkraftmaschine mit der Ventilantriebsvorrichtung zum Antreiben des Einlassventils oder des Auslassventils zum Öffnen oder Schließen unter Verwendung des Elektromotors vorliegt. Somit ist es möglich, den schlechten Einfluss, der durch die Abnormität verursacht wird, durch Durchführen verschiedenartiger Versagensschutzprozesse gemäß dem Beurteilungsergebnis zu verringern. Insbesondere wird ein sicherer Lauf oder ein Auslauf durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf eine Brennkraftmaschine möglich, die an einem Automobil montiert ist.
Bei einem Gesichtspunkt der ersten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die erste Ventilantriebsvorrichtung des Weiteren mit folgendem versehen: einer Drehzahlbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Sollanzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; und einer Drehzahlerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine, wobei die Beurteilungsvorrichtung auf der Grundlage einer Differenz einer Größe zwischen bestimmten Sollanzahl von Umdrehungen und der erfassten Ist-Anzahl von Umdrehungen erfasst, ob die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht.
Gemäß diesem Gesichtspunkt bestimmt die Drehzahlbestimmungsvorrichtung, die aus verschiedenartigen Drehzahlsensoren und der ECU mit einer Berechnungsfunktion und dergleichen aufgebaut ist, die Sollanzahl von Umdrehungen N beispielsweise aus gemessenen Daten einer Ist-Umdrehung bei der Kurbelwelle (oder gemessenen Daten der Kolbenbewegung) Ncrk und einem erforderlichem Drehmoment oder ähnlichem. Die Drehzahlerfassungsvorrichtung, die die verschiedenartigen Drehzahlsensoren aufweist, erfasst die Anzahl von Umdrehungen Ncam eines Nockens oder eines Hebels oder ähnlichem. Daher ist die Beurteilungsvorrichtung fähig, relativ rasch und genau auf der Grundlage der Differenz der Größe zwischen diesen zu beurteilen.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der zweiten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beurteilt die Beurteilungsvorrichtung, dass die Synchronisierung abnormal ist, wenn die Differenz der Größe einen vorbestimmten Grenzwert erreicht oder diesen übersteigt.
Gemäß diesem Gesichtspunkt wird eine Differenz ΔN1 zwischen der Sollanzahl von Umdrehungen N und der Ist-Anzahl von Umdrehungen des Nockens (oder des Hebels) für das Einlassventil Ncam1 mit einem vorbestimmten Grenzwert ΔN verglichen, wobei N aus der Ist-Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle Ncrk und dem erforderlichen Drehmoment oder ähnlichem bestimmt wird. Alternativ wird eine Differenz ΔN2 zwischen der Sollanzahl von Umdrehungen N und der Ist-Anzahl von Umdrehungen des Nockens (oder des Rebelst) für das Auslassventil Ncam2 mit dem vorbestimmten Grenzwert ΔN verglichen. Dann wird als Ergebnis der Beurteilung beurteilt, ob die Synchronisierung abnormal oder normal ist. Somit ist es möglich, relativ rasch und genau zu beurteilen.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der zweiten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Drehzahl der Erfassungsvorrichtung mit einer Nockendrehzahlmessvorrichtung zu messen einer Anzahl von Umdrehungen eines Nockens der Brennkraftmaschine versehen und ist die Drehzahlbestimmungsvorrichtung mit einer Sollnockendrehzahlberechnungsvorrichtung zum Berechnen der Sollanzahl von Umdrehungen auf der Grundlage eines erforderlichen Drehmoments ebenso wie der Anzahl von Verbrennungsmotorumdrehungen oder Anzahl von Umdrehungen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine versehen.
Gemäß diesem Gesichtspunkt ist die Beurteilungsvorrichtung fähig relativ rasch und genau auf der Grundlage der Anzahl von Umdrehungen des Nockens zu beurteilen, die durch die Nockendrehzahlmessvorrichtung gemessen wird, und der Sollanzahl der Umdrehungen, die durch die Sollnockendrehzahlberechnungsvorrichtung auf der Grundlage des erforderlichen Drehmoments ebenso wie der Anzahl der Verbrennungsmotorumdrehungen oder der Anzahl der Drehungen der Kurbelwelle berechnet wird.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt der ersten oder der zweiten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat die Brennkraftmaschine eine Vielzahl von Zylindern und ist die Ventilantriebsvorrichtung für jeden der Vielzahl der Zylinder vorgesehen.
Gemäß diesem Gesichtspunkt ist es bei der Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Zylindern für jeden der Vielzahl der Zylinder möglich, den Versagensschutzprozess durchzuführen und zu beurteilen, ob die Synchronisierung abnormal ist, und zwar unabhängig voneinander. Daher ist es ebenso möglich, einen derartigen Auslauf durchzuführen, dass der Betrieb nur für einen Zylinder angehalten wird, bei dem die Synchronisierung abnormal ist.
Die vorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann ebenso durch ein erstes Ventilantriebsverfahren bei einem Ventilantriebssystem für eine Brennkraftmaschine gelöst werden, das mit folgendem versehen ist: einem Elektromotor zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils für einen Einlass oder Auslass, der an einem Zylinder bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; und einer Übertragungsvorrichtung, die fähig ist, zwischen (i) einer ersten Bedingung zu übertragen der Drehübertragungskraft auf das Ventil von dem Elektromotor durch diese und (ii) einer zweiten Bedingung zu wechseln, um einen Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils anzuhalten oder das Ventil mit einem geringeren Hubbetrag antreiben zu lassen, wobei das Ventilantriebsverfahren mit folgendem versehen ist: einem Antriebsprozess zum Erzeugen der Antriebskraft durch den Elektromotor; einem Beurteilungsprozess zum Beurteilen, ob die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht; und einem Versagensschutzprozess zum Ändern der Übertragungsvorrichtung zu der zweiten Bedingung, wenn durch den Beurteilungsprozess beurteilt wird, dass die Synchronisierung abnormal ist.
Wenn gemäß dem ersten Ventilantriebsverfahren der vorliegenden Erfindung, wie es der Fall bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ventilantriebssystem der vorliegenden Erfindung ist, die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal wird, wird diese Tatsache durch den Beurteilungsprozess beurteilt oder bestimmt. Dann wird die Übertragungsvorrichtung auf ihre zweite Bedingung durch den Versagensschutzprozess geändert. Dann wird der Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils angehalten oder wird das Ventil mit einem geringeren Hubbetrag durch die Übertragungsvorrichtung geöffnet oder geschlossen, die sich in der zweiten Bedingung befindet. Daher ist es gemäß dem ersten Ventilantriebsverfahren der vorliegenden Erfindung möglich, den Versagensschutzprozess auch dann richtig durchzuführen, wenn eine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung zwischen dem Ventilantriebssystem und der Drehung der Kurbelwelle bei der Brennkraftmaschine beispielsweise vorliegt, die das Ventilantriebssystem zum Antreiben des Einlassventils oder das Auslassventils zum Öffnen oder Schließen unter Verwendung des Elektromotors hat. Somit ist es möglich, den schlechten Einfluss zu verringern, der durch die Abnormität verursacht wird.
Die vorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann ebenso durch ein zweites Ventilantriebsverfahren bei einem Ventilantriebssystem für eine Brennkraftmaschine gelöst werden, das mit folgenden versehen ist: einem Elektromotor zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils für einen Einlass oder einen Auslass der an einem Zylinder bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen, wobei das Ventilantriebsverfahren mit folgendem versehen ist: einem Drehzahlbestimmungsprozess zum Bestimmen einer Sollanzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; einem Drehzahlerfassungsprozess zum Erfassen einer Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; und einem Beurteilungsprozess zum Beurteilen ob eine Synchronisierung zwischen einem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht, auf der Grundlage einer Differenz einer Größe zwischen der bestimmten Sollanzahl von Umdrehungen und der erfassten Ist-Anzahl von Umdrehungen.
Wenn gemäß dem zweiten Ventilantriebsverfahren der vorliegenden Erfindung, wie es der Fall bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Ventilantriebssystem der vorliegenden Erfindung ist, die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal wird, wird diese Tatsache durch den Beurteilungsprozess beurteilt oder bestimmt. Insbesondere wird die Beurteilung davon, ob die Synchronisierung abnormal ist oder nicht, auf der Grundlage der Differenz einer Größe zwischen der Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine, die durch den Drehzahlbestimmungsprozess bestimmt wird, und der Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine durchgeführt, die durch den Drehzahlerfassungsprozess erfasst wird. Daher ist es gemäß dem zweiten Ventilantriebsverfahren der vorliegenden Erfindung möglich, die Abnormität auch dann extrem genau zu beurteilen, wenn die Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung zwischen dem Ventilantriebssystem und der Drehung der Kurbelwelle beispielsweise bei der Brennkraftmaschine mit dem Ventilantriebssystem zum Antreiben des Einlassventils oder des Auslassventils zum Öffnen oder Schließen unter Verwendung des Elektromotors vorliegt. Somit ist es möglich, den schlechten Einfluss, der durch die Abnormität verursacht wird, durch Durchführen von verschiedenartigen Versagensschutzprozessen gemäß dem Beurteilungsergebnis zu verringern.
Die vorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch eine Leistungsabgabevorrichtung gelöst werden, die folgendem versehen ist: einer Brennkraftmaschine; und der vorstehend beschriebenen ersten oder zweiten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich ihrer verschiedenartiger Gesichtspunkte).
Gemäß der Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist diese mit der vorstehend beschriebenen ersten oder zweiten Ventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung versehen. Auch wenn somit eine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung zwischen der Ventilantriebsvorrichtung und der Drehung der Kurbelwelle vorliegt ist es möglich, den schlechten Einfluss zu verringern, der durch die Abnormität verursacht wird. Insbesondere wird ein sicherer Lauf oder ein Auslauf durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf ein Automobil möglich.
Die Natur, die Verwendbarkeit und weitere Merkmale dieser Erfindung werden auf der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erkennbar, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Bezeichnungen gelesen wird, die nachstehend kurz beschrieben werden.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die den gesamten Aufbau einer Brennkraftmaschine zeigt, bei der ein Ventilantriebssystem eingebaut ist, das mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teilaufbau der Brennkraftmaschine zeigt, bei der ein Ventilantriebssystem, das mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, insbesondere eine Ventilantriebsvorrichtung für einen Zylinder, eingebaut ist;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die Bauteile der Ventilantriebsvorrichtung zeigt, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, insbesondere Kipphebel, einen Leerlaufhebel und Einlassventile;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau, wie z. B. den Kipphebel, den Leerlaufhebel und einen Nocken mit großen Hub in einem normalen Fall der Ventilantriebsvorrichtung zeigt, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau, wie z. B. den Kippehebel, den Leerlaufhebel und den Nocken mit großem Hub in einem abnormalen Fall einer Synchronisierungssteuerung der Ventilantriebsvorrichtung zeigt, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist;
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau, wie z. B. den Kipphebel, den Leerlaufhebel, den Nocken mit großem Hub und einen Nocken mit kleinem Hub in einem normalen Fall einer Ventilantriebsvorrichtung zeigt, die mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist;
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau, wie z. B. den Kipphebel, den Leerlaufhebel, den Nocken mit großem Hub und den Nocken mit kleinem Hub in einem abnormalen Fall einer Synchronisierung einer Steuerung der Ventilantriebsvorrichtung zeigt, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist;
8 eine perspektivische Ansicht, die Bauteile einer Ventilantriebsvorrichtung zeigt, die mit einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, insbesondere eine hydraulische Spieleinstelleinrichtung (HLA), den Kipphebel, eine Rolle, eine Nase und das Einlassventil;
9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den genauen Aufbau der HLA zeigt, der ein Beispiel der Ventilantriebsvorrichtung ist, die mit dem dritten Antriebsvorrichtung ist;
10 ist eine schematische Seitenansicht, die den Aufbau und den Betrieb der Bauteile einer Ventilantriebsvorrichtung zeigt, die mit einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, insbesondere erste und zweite Hebel, eine Schraubenfeder, einen Sperrstift und das Einlassventil;
10B ist eine schematische Vorderansicht, die den Aufbau und den Betrieb von den Bauteilen der Ventilantriebsvorrichtung zeigt, die mit dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, insbesondere die ersten und zweiten Hebel, die Schraubenfeder, die Sperrstift und das Einlassventil;
11 ist ein Konzeptdiagramm, das eine ECU zum Steuern der Brennkraftmaschine und des Ventilantriebssystems für die Brennkraftmaschine zeigt, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, verschiedenartiger Sensoren, verschiedenartige Betätigungsglieder und dergleichen zeigt;
12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Versagensschutzprozessroutine bei einer Abnormität bei einer Synchronisierungssteuerung zeigt, die mit dem ersten, dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist; und
13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Versagensschutzprozessroutine bei einer Abnormität bei einer Synchronisierungssteuerung zeigt, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verknüpft ist.
Die spezifischen Ausführungsbeispiele des Ventilantriebssystems für die Brennkraftmaschine, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind, werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Zur Erleichterung betrifft eine erste Erklärung einen mechanischen Abschnitt mit dem „Elektromotor” und der „Übertragungsvorrichtung”, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind, für jedes der Ventilantriebssysteme in dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel (siehe 1 bis 10). Dann betrifft eine zweite Erklärung ein spezifisches Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung und ein spezifisches Stoppsteuerungsverfahren zur Steuerung des Anhaltens in der Einlassventils oder der Auslassventils in einem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung oder ähnlichem, die den ersten bis vierten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind (siehe 11 bis 13). Die Vorstehend genannten Verfahren verwenden die elektronische Steuerungseinheit (ECU), die ein Beispiel der „Beurteilungsvorrichtung” und der „Versagensschutzvorrichtung” bildet, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind.
Wenn es außerdem in den nachstehenden Ausführungsbeispielen einer Abnormität bei der Synchronisierung zwischen der Kolbenbewegung und der Bewegung der Einlassventile oder Auslassventile gibt, die synchron gesteuert werden, nämlich aus Gründer einer Fehlfunktion, wird das lediglich als „in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung” gelegentlich bezeichnet. Eine derartige Abnormität bei einer Synchronisierung wird lediglich als „Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung” gelegentlich bezeichnet.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Der Aufbau und der Betrieb des Ventilantriebssystem für die Brennkraftmaschine in dem ersten Ausführungsbeispiel wird genau unter Bezugnahme auf 1 bis 5 erklärt.
Zuerst wird unter Bezugnahme auf 1 der Gesamtaufbau des Ventilantriebssystem für die Brennkraftmaschine erklärt, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. 1 zeigt den gesamten Aufbau der Brennkraftmaschine, an der das Ventilantriebssystem eingebaut ist, mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist.
Eine Brennkraftmaschine 1 ist als ein Mehrzylinderreihenautomotor aufgebaut, bei dem eine Vielzahl von (4 in 1) Zylindern 2 in einer Richtung angeordnet sind und bei dem ein Kolben 3 an jedem Zylinder 2 bewegbar in die vertikale Richtung (aufwärts und abwärts) angebracht ist. Zwei Einlassventile und zwei Auslassventile 5 sind an der Oberseite jedes Zylinders 2 angeordnet. Die Einlassventile 4 und die Auslassventile 5 werden angetrieben, um in einem Ventilantriebssystem 10 in Synchronisierung mit der vertikalen Bewegung des Kolbens 3 geöffnet oder geschlossen zu werden. Dadurch werden der Einlass zu dem Zylinder 2 und der Auslass von dem Zylinder 2 durchgeführt.
Das Ventilantriebssystem 10 ist mit folgendem versehen: Ventilantriebsvorrichtungen 11A von denen jede an der Auslassseite von einem der Zylinder 2 angeordnet ist; und Ventilantriebsvorrichtungen 11B von denen jede an der Einlassseite eines der Zylinder 2 angeordnet ist. Jede der Ventilantriebsvorrichtungen 11A und 11B treibt die Auslassventile 5 oder die Einlassventile 4 unter Verwendung eines Nockens an. Die Strukturen der Ventilantriebsvorrichtung 11A sind identisch miteinander und die Strukturen der Ventilantriebsvorrichtung 11B sind identisch miteinander. Außerdem kann die Vielzahl der Ventilantriebsvorrichtungen 11A aufgebaut sein, um die Ventile unabhängig voneinander anzutreiben, wie z. B. zum Anhalten von nur einem Zylinder 2 oder dergleichen, oder zum Antreiben der Ventile in Verbindung miteinander. Auf die gleiche Art und Weise kann die Vielzahl der Ventilantriebsvorrichtung 11B aufgebaut sein, um die Ventils unabhängig voneinander anzutreiben oder die Ventile in Verbindung miteinander anzutreiben.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 der Teilaufbau der Brennkraftmaschine erklärt, der mit dem ersten Ausführungsbeispiel der verknüpft ist, insbesondere die Ventilantriebsvorrichtung für einen Zylinder. 2 zeigt den Teilaufbau der Brennkraftmaschine, bei der das Ventilantriebssystem, das mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, eingebaut ist, insbesondere die Ventilantriebsvorrichtung für einen Zylinder.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die Ventilantriebsvorrichtung 11A für den Auslass und die Ventilantriebsvorrichtung 11B für den Einlass für einen Zylinder 2 paarweise angeordnet. Außerdem haben die Ventilantriebsvorrichtungen 11A und 11B Strukturen, die einander ähnlich sind. Zunächst wird die Ventilantriebsvorrichtung 11B an der Einlassseite erklärt.
Die Ventilantriebsvorrichtung 11B an der Einlassseite hat einen Elektromotor 12 (im Folgenden lediglich als „Motor 12” gelegentlich bezeichnet) und ist so aufgebaut, dass sie die Drehbewegung des Motors 12 in eine lineare Bewegung, insbesondere die lineare Öffnungs- oder Schließbewegung der Einlassventil 4 umwandeln. Ein bürstenloser DC-Motor oder ähnliches, der fähig ist, eine Drehzahl zu steuern, wird als Motor 12 verwendet. Ein Positionserfassungssensor, wie z. B. ein Geber und ein Drehgeber, zum Erfassen seiner Drehposition ist in dem Motor 12 eingebaut.
Die Ventilantriebsvorrichtung 11B ist mit folgendem versehen: eine Nockenwelle 14B, einem Getriebestrang zum Übertragen der Drehbewegung des Motors 12 auf die Nockenwelle 12B, Kipphebel 16A und 16B zum Antreiben der Einlassventile 4, und einem Leerlaufhebel 30, der zwischen der Nockenwelle 14B und dem Kipphebeln 16A und 16B angeordnet ist. Die Nockenwelle 14B ist unabhängig für jeden Zylinder 2 vorgesehen. Anders gesagt ist die Nockenwelle 14B für jeden Zylinder 2 getrennt. Der Getriebestrang 15 überträgt die Drehung eines Motorzahnrads 13, das an einer Ausgangswelle (nicht dargestellt) des Motors 12 montiert ist, durch ein Zwischenzahnrad 190 auf ein Nockenantriebszahnrad 20, das mit der Nockenwelle 14B integriert ist, und dreht die Nockenwelle 14B in Synchronisierung mit dem Motor 12.
Ein einziger Nocken 21 mit großem Hub ist an der Nockenwelle 14B einstöckig drehbar angeordnet. Der Nocken 21 mit großem Hub ist als eine Bauart eines Plattennockens ausgebildet, bei dem ein Abschnitt eines Basiskreises, der Koaxial mit der Nockenwelle 14B ist, anschwillt. Die Profile (oder die äußeren Umfangsumrisse) des Nockens 21 mit großem Hub sind wechselseitig identisch zwischen allen Ventilantriebsvorrichtungen 11B. Das Profil des Nockens 21 mit großem Hub ist ausgelegt, so dass es keine negative Krümmung entlang des gesamten Umfangs des Nockens 21 mit großem Hub erzeugt, insbesondere um eine Konvex gekrümmte Fläche nach außen in die radiale Richtung vorzusehen.
Die Kipphebel 16A und 16B sind schwenkbar oder schwingfähig vorgesehen, wobei eine Kipphebelwelle 16C als Mitte dient. Eine elastische Kraft wird durch eine Ventilfeder 23 auf die Einlassventile 4 zu der Seite der Kipphebel 16A und 16B aufgebracht, durch die die Einlassventil 4 an einem Ventilsitz (nicht dargestellt) eines Einlassanschlusses sitzen, und der Einlassanschluss ist geschlossen.
Andererseits wie in 2 gezeigt ist, ist die Ventilantriebsvorrichtung 11A an der Seite der Auslassventile 5 mit folgendem versehen: einen Nocken 21, der an einer Nockenwelle 14A auf die gleiche Art und Weise wie bei der Ventilantriebsvorrichtung 11B angeordnet ist; und einem Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 17. Der Nocken 21 treibt Kipphebel 16A und 16B durch den Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 17 an. Außerdem kann der Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 17 für die Ventilantriebsvorrichtung 11B an der Seite der Einlassventile 4 vorgesehen sein.
Wie es der Fall der Einlassseite ist, sind die Kipphebel 16A und 16B ebenso schwenkbar oder schwingfähig vorgesehen, wobei eine Kipphebelwelle 16C als Mitte dient. Eine elastische Kraft wird durch eine Ventilfeder 23 auf die Auslassventile 5 zu der Seite der Kipphebel 16A und 16B aufgebracht, durch die die Auslassventile 5 an einem Ventilsitz (nicht dargestellt) eines Auslassanschlusses sitzen, und der Auslassanschluss ist geschlossen. Die anderen Endabschnitte der Kipphebel 16A und 16B stehen im Kontakt mit Einstelleinrichtungen 24. Die Einstelleinrichtungen 24 schieben den anderen Endabschnitt der Kipphebel 16A und 16B nach oben, durch die einer der Endabschnitte der Kipphebel 16A und 16B in Kontakt mit den oberen Endabschnitten der Auslassventil 5 gehalten wird.
Der Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 17 funktioniert als eine Vermittlungsvorrichtung zum Übertragen der Drehbewegung des Nockens 21 auf die Kipphebel 16A und 16B als Schwingbewegung und funktioniert ebenso als eine Hubbetrag-/Betätigungswinkeländerungsvorrichtung zum Ändern eines Hubbetrags und eines Betätigungswinkels der Auslassventile 5 durch Ändern einer Korrelation zwischen der Drehbewegung des Nockens 21 und der Schwingbewegung der Kipphebel 16A und 16B.
Die anderen Teile der Ventilantriebsvorrichtung 11A sind der Ventilantriebsvorrichtung 11B gemeinsam und die Erklärung für die gemeinsamen Teile wird weggelassen.
Mit Bezug auf die Auslassventil 5 kann die Phase und der Betätigungswinkel von diesen ebenso veränderlich durch veränderliches Verändern einer Antriebsgeschwindigkeit der Nockenwelle 14B unter Verwendung des Motors 12 der Ventilantriebsvorrichtung 11B verändert werden.
Die Ventilantriebsvorrichtung 11A ist ebenso unabhängig für jeden Zylinder 2 vorgesehen und die Nockenwelle 14A ist ebenso unabhängig für jeden Zylinder 2 vorgesehen. Somit ist es möglich, die Betriebscharakteristik der Auslassventile 5 auf die optimale Bedingung für jeden Zylinder 2 einzurichten. Das macht es möglich, die Flexibilität hinsichtlich der Betriebscharakteristik jedes Auslassventils 5 mehr als jemals zu verbessern.
Außerdem ist es an der Ventilantriebsvorrichtung 11B an der Einlassseite möglich den Hubbetrag der Einlassventils 4 durch Anhalten des Motors 12, während der Nocken 21 mit hohem Hub die Kipphebel 16A und 16B durch den Leerlaufhebel 30 nach unten schiebt, und durch Umkehren der Nockenwelle 14B von der angehaltenen Position zu ändern. Der größte Hubbetrag in dem Fall ist auf den Hubbetrag für den Fall beschränkt, bei dem Nockennase des Nockens 21 mit hohem Hub über eine nicht dargestellte Rolle des Leerlaufhebels 30 läuft. Eine derartige Steuerung des Hubbetrags durch die umgekehrte Drehung des Motors 12 kann ebenso an der Ventilantriebsvorrichtung 11A an der Auslassseite durchgeführt werden. Der Mechanismus, der mit dem Leerlaufhebel 30 verknüpft ist, kann an der Ventilantriebsvorrichtung 11A an der Seite des Auslassventils 5 vorgesehen werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 3 und die 4 der Aufbau der Ventilantriebsvorrichtung genau beschrieben, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. 3 zeigt die Bauteile der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft sind, insbesondere die Kipphebel, den Leerlaufhebel und die Einlassventile. 4 zeigt schematisch den Aufbau, wie z. B. den Kipphebel, den Leerlaufhebel und den Nocken mit hohem Hub in dem normalen Fall der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist.
Die Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, das in 3 und in 4 gezeigt ist, ist weitestgehend mit folgendem versehen: den Kipphebeln 16A und 16B; dem Leerlaufhebel 30; dem Nocken 21 mit großem Hub; und dem Einlassventil 4.
Die Kipphebel 16A und 16B haben im Wesentlichen die Funktion zum Öffnen oder Schließen der Einlassventil 4 oder des Auslassventils 5. Sie sind getrennt und parallel positioniert an beiden Seiten des Leerlaufhebels 30, wie später beschrieben wird, an der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. Beide von den Kipphebel 16A und 16B stoßen nicht an den Nocken 21 mit großem Hub an und sind schwenkbar oder schwingfähig angeordnet, wobei die Kipphebelwelle 16C ein Drehpunkt ist. Innerhalb von beiden Kippehebel 16A und 16B ist ein Verknüpfungsloch 19 vorhanden, das koaxial angeordnet ist und mit dem zwei Sperrstifte 18A und 18B verknüpft werden können, die nachstehend beschrieben werden. Innerhalb des Verknüpfungslochs 19 des Kipphebels 16A gibt es eine Rückstellfeder 16F, die später beschrieben wird. Innerhalb des Kipphebels 16B gibt es eine Hydraulikkammer 16E, die in Verbindung mit dem Verknüpfungsloch 19 steht. Innerhalb von beiden Kipphebeln 16A und 16B gibt es einen Kanal 16D für Schmieröl, der mit der Hydraulikkammer 16E in Verbindung steht.
Der Leerlaufhebel 30 ist zwischen beiden Kipphebeln 16A und 16B positioniert und mit einer Rolle 31 in Kontakt mit dem Nocken 21 mit großem Hub versehen, die später beschrieben wird. Insbesondere stößt der Leerlaufhebel 30 an einer nicht dargestellten Leerlauffeder an, die eine Leerlaufbewegung möglich macht. Der Leerlaufhebel 30 ist ständig in Kontakt mit dem Nocken 21 mit großem Hub durch die Rolle 31 durch eine elastische Kraft der Leerlauffeder. Der Leerlaufhebel 30 ist fähig, unabhängig von den Kipphebeln 16A und 16B mit der Kipphebelwelle 16C als Drehpunkt oder in Verbindung mit diesen als ein Körper zu schwingen. Innerhalb des Leerlaufhebels 30 gibt es das vorstehend beschriebene koaxial angeordnete Verknüpfungsloch 19 zum Verknüpfen der Sperrstifte 18A und 18B damit. Außerdem sind zusammen mit dem Verknüpfungsloch 19 die Sperrstifte 18A und 18B in der axialen Richtung der Kipphebelwelle 16C innerhalb eines sich ausbauchenden Abschnitts angeordnet, der mit einem Pfeil in 3 gezeigt ist. Innerhalb des Leerlaufhebels 30 gibt es den vorstehend beschriebenen Kanal 16D für Schmieröl, damit der Hydraulikkammer 16E in Verbindung steht.
Jedes der zwei Einlassventile 4 ist so angeordnet, dass an einem jeweiligen der Kipphebel 16A und 16B anstößt und in Verbindung mit diesen vorliegt. Der Nocken 21 mit großem Hub ist angeordnet, um sich um die Nockenwelle 14B zu drehen und um in Kontakt mit der Rolle 31 des Leerlaufhebels 30 zu stehend. Der Nocken 21 mit großem Hub ist so eingerichtet, dass er ein Nockenprofil hat, das ein großes Drehmoment bei einem Hochdrehzahlbereich der Brennkraftmaschine verursacht. Der Nocken 21 mit großem Hub ist beispielsweise ein Abgabennocken der Hochdrehzahlbauart mit einem Hubbetrag und einer Hubdauer oder -zeitraum (einem Betätigungswinkel), die größer als diejenigen eines typischen Nockens sind.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 und die vorstehend beschriebene 4 der Betrieb der Ventilantriebsvorrichtung genau erklärt, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. 5 zeigt schematisch den Aufbau, wie z. B. den Kipphebel, den Leerlaufhebel, das Einlassventil und den Nocken mit großem Hub in dem abnormalen Fall einer Synchronisierungssteuerung der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel verknüpft ist.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, ist das Verknüpfungsloch 19 in der axialen Richtung der Kipphebelwelle 16C an einem Schwingungsteil ausgebildet, das einen vorbestimmten Abstand entfernt von der Kipphebelwelle 16C liegt, an jedem der vorstehend beschriebenen Kipphebel 16A und 16B und dem Leerlaufhebel 30. Die insgesamt zwei Sperrstifte 18A und 18B werden in das Verknüpfungsloch 19 eingesetzt und die Sperrstifte 18A und 18B können die Richtung der Kipphebelwelle 16C als Reaktion auf einen Betätigungsöldruck gleiten.
Außerdem ist ein Beispiel der „Übertragungsvorrichtung”, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, aus folgendem aufgebaut: den Kipphebel 16A und 16B; dem Leerlaufhebel 30; dem Verknüpfungsloch 19; den Sperrstiften 18A und 18B, die vorstehend beschrieben sind; verschiedenartige Betätigungsgliedern zum Erzeugen eines Öldrucks und einer Elektromagnetischen Kraft, was später beschrieben wird. Von diesen ist die „Verknüpfungs-Trennungs-Vorrichtung”, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, aus verschiedenartigen Betätigungsgliedern zum Erzeugen eines Öldrucks und einer elektromagnetischen Kraft aufgebaut.
Wie in 4 gezeigt ist, ist in dem normalen Fall der Sperrstift 18B mit dem Verknüpfungsloch 19 innerhalb des Kipphebels 16A und des Leerlaufhebels 30 durch eine elastische Kraft einer Rückstellfeder 16F verknüpft. Gleichzeitig wird der Sperrstift 18A durch den Sperrstift 18B geschoben und mit dem Verknüpfungsloch 19 innerhalb des Leerlaufhebels 30 und des Kipphebels 16B verknüpft. Dann werden sowohl die Kipphebel 16A und 16B als auch der Leerlaufhebel 30 verbunden und in einem Körper vereinheitlicht. Somit wird die Drehbewegung des Nockens 21 mit großem Hub auf die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 durch die Rolle 31, die an dem Leerlaufhebel 30 und den beiden Kipphebel 16A und 16B montiert ist, übertragen, wodurch es möglich ist, die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 zu öffnen oder zu schließen.
In dem normalen Fall nämlich sind der Leerlaufhebel 30 und die Kipphebel 16A und 16B an ihren beiden Seiten verbunden und als ein Körper vereinheitlicht. Dann ist es bei einer Ventilzeitabstimmung gemäß dem Nockenprofil des Nockens 21 mit großem Hub möglich, die Einlassventil 4 oder die Auslassventile 5 zu öffnen oder zu schließen.
Wie andererseits in 5 gezeigt ist, werden „in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung”, was der Fall ist, bei dem es eine Abnormalität bei der Synchronisierung zwischen der Bewegung des Kolbens 3 und der Bewegung der Einlassventile 4 oder Auslassventile 5 gibt, die verschiedenartigen Betätigungsglieder zum Erzeugen eines Öldrucks unter der Steuerung der ECU betätigt, was ein Beispiel der „Beurteilungsvorrichtung” und der „Versagensschutzvorrichtung” ist, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind, wie nachstehend beschrieben wird, und wird ein Öldruck zu der Hydraulikkammer 16E, in der der Sperrstift 18A aufgenommen ist, durch den Kanal 16D geleitet. Die zwei Sperrstifte 18A und 18B werden in die linke Richtung um einen vorbestimmten Betrag gegen die elastische Kraft der Rückstellfeder 16F geschoben und der Sperrstift 18A wird gerade in den Verknüpfungsloch 19 des Leerlaufhebels 30 aufgenommen. In dem ersten Ausführungsbeispiel bedeutet die Abnormität in der Synchronisierungssteuerung eine derartige Bedingung, dass eine Differenz einer Größe zwischen der Anzahl von Umdrehungen der Nockenwelle und der Sollanzahl von Umdrehungen der Nockenwelle, die aus der Anzahl der Umdrehungen der Nockenwelle und dem erforderlichen Drehmoment der Brennkraftmaschine erhalten wird, größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist. Insbesondere kann der vorbestimmte Grenzwert durch die Phase des Nockens und den Hubbetrag als Parameter bestimmt werden.
Außerdem ist die Länge des Sperrstifts 18A so ausgelegt, dass sie nahezu oder vollständig die gleiche wie die Breite des Leerlaufhebels 30 ist. Der Sperrstift 18B, der in die linke Richtung durch den Sperrstift 18A geschoben wird, wird gerade in dem Kipphebel 16A aufgenommen. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Leerlaufhebel 30 und den Kipphebel 16A und 16B an ihren beiden Seiten aufgehoben und wird die Drehbewegung des Nockens 21 mit großem Hub in der nicht dargestellten Leerlauffeder aufgenommen, die den Leerlaufhebel 30 stützt, und wird nicht auf die Kippelhebel 16A und 16B übertragen, die an die Einlassventile 4 und die Auslassventile 5 anstoßen. Somit wird das Öffnen oder Schließen der Einlassventile 4 oder der Auslassventile 5 angehalten.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der Ventilantriebsvorrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel möglich, die Einlassventile oder die Auslassventile rasch und mit einer richtigen Zeitabstimmung anzuhalten, wenn eine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung vorliegt, was einen sicheren Auslauf gestattet.
Außerdem werden ein spezifisches Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung ebenso wie ein spezifisches Stoppsteuerungsverfahren zum Steuern des Anhaltens der Einlassventile oder der Auslassventile in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung in dem vorstehend erklärten ersten Ausführungsbeispiel später beschrieben (siehe 11 und 12 und dergleichen).
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird der Aufbau und der Betrieb der Ventilantriebsvorrichtung der Brennkraftmaschine in dem zweiten Ausführungsbeispiel genau unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebene 3, gelegentlich zusätzlich zu 6 und 7 erklärt. 6 zeigt den Aufbau wie z. B. den Kipphebel, den Leerlaufhebel, den Nocken mit großem Hub und einen Nocken mit kleinem Hub in dem normalen Fall der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. 7 zeigt den Aufbau, wie z. B. den Kipphebel, den Leerlaufhebel, den Nocken mit großem Hub und den Nocken mit kleinem Hub in dem abnormalen Fall einer Synchronisierungssteuerung der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. Außerdem tragen bei der Erklärung des zweiten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 6 und 7 die gleichen Bauteile wie diejenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel die gleichen Bezugszeichen und werden ihre Erklärungen weggelassen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird basierend auf dem ersten Ausführungsbeispiel in 6 und 7 in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung unter der Steuerung der ECU die Verbindung zwischen dem Leerlaufhebel 30 und den Kipphebel 16A und 16B an ihren beiden Seiten aufgehoben. Somit ist es möglich, die Einlassventil 4 oder die Auslassventile 5 durch Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub durch die Kipphebel 16A und 16B an ihren beiden Seiten zu öffnen oder zu schließen. Die anderen Strukturen und Betriebe, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel verknüpft sind, sind die gleichen wie diejenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, und das in 6 und 7 gezeigt ist, ist mit den Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub zusätzlichen zu den Bauteilen in dem ersten Ausführungsbeispiel versehen. Die Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub sind eingerichtet, so dass sie entweder ein Nockenprofil zum Erzeugen des hohen Drehmoments in einem Niedrigdrehzahlbereich der Brennkraftmaschine oder ein Nockenprofil einer Bauart haben, die den Kraftstoffverbrauch verbessert. Beispielsweise sind die Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub Abgabenocken mit der Niedrigdrehzahlbauart mit einem Nockenhubbetrag, der relativ betrachtet kleiner als derjenige des Nockens 21 mit großem Hub ist. Die Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub sind parallel zu dem Nocken 21 mit großem Hub entlang derselben Nockenwelle 14B angeordnet.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 und 7 der Betrieb der Ventilantriebsvorrichtung im zweiten Ausführungsbeispiel erklärt.
Wie in 6 gezeigt ist, werden in dem normalen Fall, der auf die gleiche Art und Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel betrieben wird, der Leerlaufhebel 30 und die Kipphebel 16A und 16B an ihren beiden Seiten in einem Körper verbunden und vereinheitlicht. Dann ist es bei einer Ventilzeitabstimmung gemäß dem Nockenprofil des Nockens 21 mit großem Hub möglich, die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 zu öffnen oder zu schließen.
Wie in 7 gezeigt ist, wird in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung, die auf die gleiche Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel betrieben wird, die Verbindung zwischen dem Leerlaufhebel 30 und den Kipphebeln 16A und 16B, die an beiden Seiten davon gelegen sind, aufgehoben und wird die Drehbewegung des Nockens 21 mit großem Hub in der nicht dargestellten Leerlauffeder aufgenommen, die den Leerlaufhebel 30 stützt, und nicht auf die Kipphebel 16A und 16B übertragen, die an den Einlassventilen 4 oder den Auslassventilen 5 anstoßen. Wenn insbesondere in dem zweiten Ausführungsbeispiel entgegen dem ersten Ausführungsbeispiel die Verbindung zwischen dem Leerlaufhebel 30 und den Kipphebeln 16A und 16B, die an die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 anstoßen, aufgehoben wird, wird die Drehbewegung der Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub auf die Kipphebel 16A und 16B übertragen, da sie ständig an die Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub durch die Rollen 16A und 16B anstoßen. Dann ist bei einer Ventilzeitabstimmung gemäß dem Nockenprofil der Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub möglich, die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 zu öffnen oder zu schließen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der Ventilantriebsvorrichtung in dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, die Einlassventile oder die Auslassventile rasch mit einer richtigen Zeitabstimmung und mit einem Hubbetrag anzutreiben, was dann, wenn eine Abnormität in der Synchronisierungssteuerung vorliegt, einen sicheren Auslauf gestattet.
Außerdem wird ein spezifisches Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung und ein spezifisches Niedrighubsteuerungsverfahren für die Einlassventile oder die Auslassventile in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung in dem vorstehend erklärten ersten Ausführungsbeispiel später beschrieben (siege 11 und 13 und dergleichen).
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird der Aufbau und der Betrieb der Ventilantriebsvorrichtung in der Brennkraftmaschine in dem dritten Ausführungsbeispiel genau unter Bezugnahme auf 8 und 9 erklärt.
Zuerst wird unter Bezugnahme auf 8 und 9 der Aufbau der Ventilantriebsvorrichtung, die mit einem Finger Mitläuferhebelabschnitt versehen ist, in dem dritten Ausführungsbeispiel genau erklärt. 8 zeigt die Bauteile der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem dritten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, insbesondere eine hydraulische Spieleinstelleinrichtung (HLA), den Kipphebel, die Rolle, eine Nase und das Einlassventil. 9 zeigt den genauen Aufbau der HLA der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem dritten Ausführungsbeispiel verknüpft ist.
Die Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem dritten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, das in 8 und in 9 gezeigt ist, ist weitestgehend mit folgendem versehen: HLAS 60; den Kipphebeln 16A; einem Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 50; den Einlassventilen 4; und einem Zylinderkopf 70.
Die HLA 60 ist mit folgendem versehen: einem Schwenkabschnitt 61; einem Kolben 62; einem Führungsabschnitt 63; einem Sperrstift 18E; einer Druckfeder 64; und einer Leerlauffeder 65.
Der Kipphebel 16A stößt an den Schwenkabschnitt 61 der HLA 60 an einer Endseite an und stößt an dem oberen Ende eines Ventilstabs des Einlassventils 4 an einem Ventilkontaktabschnitt 60G an, der an der unteren Fläche an der anderen Endseite angeordnet ist. Er stößt ebenso an einer Nase 52A des Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 50 an der oberen Fläche an der anderen Endseite an.
Der Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 50 ist mit einem ersten Ring 51; einer Rolle 51A; zweiten Ringen 52; Nasen 52A; und einer Stützwelle 53 versehen.
Jedes der Einlassventil 4 stößt an die Ventilkontaktabschnitte 16G an, die an der unteren Fläche von einem jeweiligen der Kipphebel 16A angeordnet sind, wie vorstehend beschrieben ist.
Der Zylinderkopf 70 ist mit einem Ölkanal 71 versehen. Insbesondere ist der Zylinderkopf 70 um die HLA 60 angeordnet und bildet einen Ölkanal 72, durch den ein Fluid in Verbindung mit einem Verbrennungsmotorölkanal gebracht ist, der von einem anderen Kanal unterschiedlich ist, der mit dem Ölkanal 71 für den periodischen Betrieb der HLA 60 verbunden ist. Der Ölkanal 71 hat eine bekannte „Druckfluidquelle”, die zum Betätigen der HLA in dem dritten Ausführungsbeispiel erforderlich ist. Daher ist es möglich, einen Öldruck unter Verwendung eines nicht dargestellten elektromagnetischen Ventils oder ähnlichem in dem Ölkanal 71 zu steuern, und es ist möglich, einen relativ niedrigen Druck oder eine hohen Druck wahlweise zu erzeugen.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 und 9 der Betrieb zusätzlich zu dem genauen Aufbau in dem dritten Ausführungsbeispiel erklärt.
Wie in 9 gezeigt ist, hat in dem normalen Fall der Ölkanal 71 einen relativ niedrigen Druck, so dass der Sperrstift 18E nach außen bewegt wird und der Kolben 62 und der Führungsabschnitt 63 unter der Steuerung der ECU verbunden wird. Somit ist der Schwenkabschnitt 61 fixiert und wird die vertikale Bewegung des Schwenkabschnitts 61 nicht durchgeführt. Somit wird die Drehbewegung des Nockens auf das Einlassventil 4 durch die Roll 51A, den ersten Ringen 51, und den zweiten Ring 52, die Nase 52A und dem Kipphebel 16A in der Folge ohne Einspiel (Spalt) an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Kipphebel 16A und der Nase 52A durch den Betrieb der HLA 60 übertragen, die mit der Druckfeder 64 versehen ist. Das ermöglicht es, dass das Einlassventil 4 geöffnet oder geschlossen wird.
Genauer gesagt ist, wie in 8 gezeigt ist, der Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 50 mit folgendem versehen: der Stützwelle 52; dem ersten Ring 51, der an der Stützwelle 53 angeordnet ist; und zwei zweiten Ringen 52, die an den beiden Seiten davon angeordnet sind. Die Stützwelle 53 ist fest an dem Zylinderkopf 70 oder dergleichen der Brennkraftmaschine 1 montiert. Der erste Ring 51 und die zweiten Ringe 52 sind schwenkbar oder schwingfähig in die Umfangsrichtung um die Stützwelle 53 gestützt. Die Rolle 51A ist drehbar an dem äußeren Umfang des ersten Rings 51 montiert und die Nase 52A ist an dem äußeren Umfang des zweiten Rings 52 ausgebildet.
Der Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 50 ist an der Brennkraftmaschine 1 so montiert, dass die Rolle 51A zu dem Nocken weist und dass jede Nase 52A zu einem Endabschnitt des Kipphebels 16A entsprechend dem jeweiligen der Einlassventile 4 weisen. Wenn die Rolle 51A in Kontakt mit einer nicht dargestellten Nockennase gelangt und gemeinsam mit der Drehung des Nockens nach unten geschoben wird, dreht sich der erste Ring 51, der die Rolle 51A stützt, an der Stützwelle 53. Die Drehbewegung wird auf die zweiten Ringe 52 durch die Stützwelle 53 übertragen und die zweiten Ringe 52 drehen sich in die gleiche Richtung wie diejenige des ersten Rings 51.
Durch die Drehung der zweiten Ringe 52 schiebt jede Nase 52A einen Endabschnitt eines jeweiligen der Kipphebel 16A nach unten, wodurch die Einlassventile 4 sich unten gegen nicht dargestellte Ventilfedern verschieben, um dadurch den Einlassanschluss zu öffnen.
Wenn die nicht dargestellte Nockennase über die Rolle 51A läuft, schiebt die Federkraft der nicht dargestellten Ventilfedern die Einlassventile 4 nach oben, um dadurch den Einlassanschluss zu schließen. Auf diesen Weg wird die Drehbewegung der nicht dargestellten Nockenwelle in die Öffnungs- oder Schließbewegung der Einlassventile 4 umgewandelt.
Andererseits hat in dem normalen Fall der Synchronisierungssteuerung der Ölkanal 71 einen relativ hohen Druck, so dass der Sperrstift 18E nach innen bewegt wird und die Verbindung zwischen den Kolben 62 und dem Führungsabschnitt 63 unter Steuerung der ECU aufgehoben wird. Der Kolben 62 des Schwenkabschnitts 61 ist gleitfähig durch die Leerlauffeder 65 ausgeführt, was eine Schwenkposition gleitfähig bzw. verschieblich macht. Obwohl die Nasen 52A des Ventilcharakteristikeinstellmechanismus 50 an die Kipphebel 16A anstoßen, wird die Drehbewegung des Nockens nicht auf die Einlassventile 4 übertragen, da die Schwenkposition des Kipphebels 16A hin- und hergeht. Dann wird das Öffnen oder Schließen der Einlassventile 4 angehalten.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der Ventilantriebsvorrichtung in dem dritten Ausführungsbeispiel möglich, die Einlassventile oder die Auslassventile rasch und mit einer richtigen Zeitabstimmung anzuhalten, wenn eine Abnormität in der Synchronisierungssteuerung vorliegt, was einen sicheren Auslauf gestattet.
Außerdem wird ein spezifisches Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Abnormität in der Synchronisierungssteuerung ebenso wie ein spezifisches Stoppsteuerungsverfahren zum Steuern des Anhalten der Einlassventile oder der Auslassventile in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung in dem vorstehend erklärten dritten Ausführungsbeispiel später beschrieben (siehe 11 und 12 und dergleichen).
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird der Aufbau und der Betrieb der Ventilantriebsvorrichtung der Brennkraftmaschine in dem vierten Ausführungsbeispiel genau unter Bezugnahme auf 10A und 10B erklärt.
Zuerst wird unter Bezugnahme auf 10A und 10B der Aufbau der Ventilantriebsvorrichtung in dem vierten Ausführungsbeispiel genau erklärt. 10A und 10B zeigen den Aufbau und den Betrieb der Bauteile der Ventilantriebsvorrichtung, die mit dem vierten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, insbesondere erste und zweite Hebel, einen Schraubenfeder, einen Sperrstift und das Einlassventil, wobei 10A eine Seitenansicht und 10B eine Vorderansicht ist.
Eine Ventilantriebsvorrichtung 11C der Brennkraftmaschine, die mit dem vierten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, das in 10A und 10B gezeigt ist, verwendet einen Hebelmechanismus zum Antreiben des Einlassventils 4 oder des Auslassventils 5, das mit Bezug auf einen Ventilsitz VS geöffnet oder geschlossen wird. Die Ventilantriebsvorrichtung 11 ist mit folgendem versehen: dem Elektromotor 12 als Antriebsquelle; und einem Leistungsübertragungsmechanismus 100 zum Umwandeln einer Drehbewegung des Motors 12 in einer Öffnungs- oder Schließbewegung der Einlassventile 4. Der Leistungsübertragungsmechanismus 100 hat folgendes: eine exzentrische Platte 101 als Drehelement, das durch Motor 12 drehbetrieben wird; einen ersten Hebel 103, der drehbar durch ein erstes Lager 200 mit einer Verbindungsposition verbunden ist, die außer mittig von der Mitte einer Drehung der exzentrischen Platte 101 ist; und einen zweiten Hebel 105, der drehbar durch einen Verbindungsstift 104 eines zweiten Lagers 210 mit dem oberen Endabschnitt des Einlassventils 4 verbunden ist. Insbesondere sind die Exzentrischplatte 101 und der erste Hebel 103 durch einen Sperrstift 18D und eine Rückstellfeder 20A, die später beschrieben wird, in dem normalen Fall verbunden und funktionieren sie als Kurbelmechanismus zum Umwandeln der Drehbewegung des Motors 12 in eine Hin- und Herbewegung. Die Kombination zwischen dem ersten Hebel 103 und dem zweiten Hebel 105 bildet den Hebelmechanismus.
Ein Führungsrohr 106 ist an dem Ende des ersten Hebels 103 angeordnet, das darin eine Schraubenfeder 107 und ein Gleitstück 108 zum Halten der Schraubenfeder 107 aufnimmt. Die Schraubenfeder 107 ist innerhalb des Führungsrohrs 106 in einer etwas komprimierten Bedingung aufgenommen, um das Gleitstück 108 gegen die Endseite innerhalb des Führungsrohrs 106 zu pressen. Der Endabschnitt des zweiten Hebels 105 ist in das Führungsrohr 106 eingesetzt und mit dem Gleitstück 108 verbunden. Dadurch wird der Leistungsübertragungsmechanismus 100 als Gleitkurbelmechanismus konstruiert, der eine Bauart des Hebelmechanismus ist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 10A und 10B der Betrieb in dem normalen Fall der Ventilantriebsvorrichtung 11C in dem vierten Ausführungsbeispiel genau erklärt.
Wie in 10A und 10B gezeigt ist, ist in dem normalen Fall der Sperrstift 18B der innerhalb des ersten Lagers 200 angeordnet ist, mit einem Verknüpfungsloch 20C des ersten Hebels 103 durch eine elastische Kraft der Rückstellfeder 20A verknüpft und werden somit der erste Hebel 103 und die exzentrische Platte 101 durch das erste Lager 200 verbunden. Die Drehbewegung des Elektromotors 12 wird auf das Einlassventil 4 durch den Hebelmechanismus übertragen, was ermöglicht, dass das Einlassventil 4 geöffnet oder geschlossen wird.
Genauer gesagt wird in dem Fall, indem die Verbindungsposition der exzentrischen Platte 101 und des ersten Hebels 103 so ist, wie in 10A und 10B gezeigt ist, wenn das Einlassventil 4 in direkten Kontakt mit dem Ventilsitz VS gelangt und das Gleitstück 108 gegen das obere Ende innerhalb des Führungsrohrs 106 anstößt, das Gleitstück 108 durch das Führungsrohr 106 durch Drehen der exzentrischen Platte 101 in Uhrzeigerrichtung in 10B (in die Richtung eines Pfeils CW) von der Verbindungsposition geschoben. Durch Übertragen der Bewegung auf das Einlassventil 4 durch den zweiten Hebel 105 ist es möglich, das Einlassventil 4 zu öffnen. Der Hubbetrag des Einlassventils 4 von dem Ventilsitz VS korreliert mit einem Winkel der Drehung der exzentrischen Platte 101 von der Bezugsposition, wie in 10A gezeigt ist. Wenn der Winkel der Drehung sich vergrößert, vergrößert sich der Hubbetrag.
Andererseits wird in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung ein Drucköl zu einer Hydraulikkammer 20B geleitet, in der der Sperrstift 18D aufgenommen ist, und wirkt ein Öldruck an dem Sperrstift 18D unter der Steuerung der ECU. Der Sperrstift 18D wird nach rechts um einen vorbestimmten Betrag gegen die elastische Kraft der Rückstellfeder 20A geschoben und somit wird die Verbindung zwischen dem ersten Hebel 103 und dem ersten Lager 200 aufgehoben. Das verursacht, dass ein Führungsloch 201 innerhalb des ersten Lagers 200 gleitfähig wird, insbesondere sich in einer Leerlaufbedingung befindet. Die Verbindung zwischen dem ersten Hebel 103 und der exzentrischen Platte 101 wird aufgehoben und die Drehbewegung des Motors wird nicht auf das Einlassventil 4 übertragen. Somit wird das Einlassventil 4 nicht geöffnet und auch nicht geschlossen.
Außerdem wird ein spezifisches Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung und ein spezifisches Stoppsteuerungsverfahren zum Steuern des Anhaltens der Einlassventile oder der Auslassventile in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung in dem vorstehend erklärten vierten Ausführungsbeispiel später beschrieben (siehe 11 und 12 und dergleichen).
(Elektronische Steuerungseinheit (ECU))
Als nächstes wird der Aufbau der ECU zum Steuern der Brennkraftmaschine und des Ventilantriebsystems für die Brennkraftmaschine, die dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel gemeinsam ist, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind, genau unter Bezugnahme auf 11 erklärt. 11 zeigt die ECU zum Steuern der Brennkraftmaschine und des Ventilantriebssystems für die Brennkraftmaschine, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind, verschiedenartige Sensoren, verschiedenartige Betätigungsglieder und dergleichen.
Eine ECU 6 ist ein Ein-Chip-Mikrocomputer, der eine Steuerungsprozessoreinheit (CPU); einen nur Lesespeicher (ROM); einen direkt Zugriffsspeicher (RAM); einen Hilfs-RAM; und dergleichen hat. Die CPU steuert insgesamt die Brennkraftmaschine in einem normalen Antriebsfall gemäß einem in dem ROM aufgezeichneten Programm. Darüber hinaus bildet die ECU 6 ein Beispiel der „Beurteilungsvorrichtung”, der „Versagensschutzvorrichtung” und der „Drehzahlbestimmungsvorrichtung” und steuert den Leerlaufhebel 30 und dergleichen, der die „Übertragungsvorrichtung” bildet, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft ist, wie vorstehend beschrieben ist.
Insbesondere ist die ECU 6 durch eine elektrische Verdrahtung mit folgendem verbunden: einem Nockenwinkelsensor (einem Phasenwinkeldifferenzerfassungssensor) 14C; einem Kurbelwinkelsensor (einem Verbrennungsmotorumlaufsensor) 40, der an der Brennkraftmaschine 1 montiert ist, von denen jeder ein Beispiel der „Drehzahlbestimmungsvorrichtung” bildet; und anderen Sensoren, wie z. B. einem Beschleunigerpositionssensor und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, die nicht dargestellt sind. Darüber hinaus ist die ECU 6 durch eine elektrische Verdrahtung mit folgendem verbunden: einem Verbindungs-Trennungs-Übertragungsmechanismus 80 einschließlich der Sperrstift 18A und 18B, den Kipphebel 16A und 16B, dem Leerlaufhebel 30 und dergleichen, die ein Beispiel der „Verknüpfungs-Trennungs-Vorrichtung” bilden; und anderen Betätigungsgliedern.
In dem normalen Antriebsfall und dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung zwischen der Nockendrehung und der Kurbeldrehung erzeugt die ECU 6 vorbestimmte Arten von verschiedenartigen Steuerungssignalen, wobei die Ausgangssignale (insbesondere elektrische Signale) der verschiedenartigen Sensoren als Eingangsparameter für ein im Voraus eingerichtetes Programm dienen. Die ECU 6 steuert mit den verschiedenartigen Steuerungssignalen die Zeitabstimmung einer Verbindung oder einer Aufhebung der Verbindung durch den Verbindungs-Trennungs-Übertragungsmechanismus 80 ebenso wie den Antriebsbetrag der andren Betätigungsglieder.
Die ECU 6 ist mit einem Sicherungs-RAM 7 zum Speichern der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle der Anzahl der Umdrehungen der Nockenwelle oder des erforderlichen Drehmoments von jedem Zylinder 2 beim Antreiben der Brennkraftmaschine 1 und zum Berechnen einer Differenz der Größe zwischen der Sollanzahlumdrehungen und der Nockenwelle und der Ist-Anzahl der Umdrehungen der Nockenwelle versehen.
Als Sollnockendrehzahlberechungsvorrichtung berechnet die ECU 6 die Sollanzahl der Umdrehungen der Nockenwelle gemäß der gemessenen Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, insbesondere der Anzahl der Verbrennungsmotorumdrehungen, und das erforderliche Drehmoment der Brennkraftmaschine, das von den verschiedenartigen Sensorbeträgen gewonnen wird. Sie Sollanzahl der Umdrehungen der Nockenwelle wird vereinheitlicht bestimmt, wobei die Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle und das erforderliche Drehmoment der Brennkraftmaschine Parameter sind. Eine derartige einheitliche Bestimmung wird rasch auf der Grundlage einer Gewinnung aus einer Tabelle, die im Voraus erstellt wird, oder gemäß einer Berechnung unter Verwendung von beispielsweise einer vorbestimmten Funktion durchgeführt.
Der Kurbelwinkelsensor 40 bildet mit anderen Sensoren ein Beispiel der „Drehzahlerfassungsvorrichtung” oder der „Sollnockendrehzahlberechnungsvorrichtung”, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind, und erfasst den gegenwärtigen Kurbelwinkel oder eine Drehwinkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Genauer gesagt ist der Kurbelwinkelsensor 40 ein Magnetsensor oder ähnliches, der fähig ist, einen Gegenstand (beispielsweise ein Metall oder ähnliches) zu erfassen, und ist an einer vorbestimmten Position in der Nähe der nicht dargestellten Kurbelwelle innerhalb der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Ein Zahnrad mit einem Konkavkonvexenmuster, das an seinem äußeren Umfang ausgebildet ist (im folgenden als „Signalrotor” bezeichnet), ist an der vorbestimmten Position an der Kurbelwelle montiert. Der Kurbelwinkelsensor 40 ist an einer Position angeordnet, an der die Anzahl der Zähne des Signalrotors erfasst werden kann. Der Kurbelwinkelsensor 40 ist fähig, den Kurbelwinkel mit einer Auflösung von beispielsweise ungefähr 10 bis 30 Grad zu erfassen. Wenn sich die Kurbelwelle dreht, dreht sich der Signalrotor in Verbindung mit der Kurbelwellendrehung. Zu diesem Zeitpunkt erfasst der Kurbelwinkelsensor 40 die Anzahl der Zähne des Signalrotors und gibt diese an die ECU 6 oder dergleichen als ein Impulssignal ab. Die ECU 6 zählt das Impulssignal, das von dem Kurbelwinkelsensor 40 abgegeben wird, und wandelt diese in den Kurbelwinkel um. Auf diesem Weg erfasst die ECU oder ähnliches den Kurbelwinkel. Der Kurbelwinkelsensor 40 ist fähig, den Kurbelwinkel als einen absoluten Winkel zu erfassen, da er direkt innerhalb der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist.
Der Nockenwinkelsensor 14C bildet ein Beispiel der „Drehzahlerfassungsvorrichtung” und insbesondere der „Nockendrehzahlmessvorrichtung”, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind, und ist für jedes der Einlassventile 4 oder der Auslassventile 5 jedes identischen Zylinders 2 vorgesehen. Beispielsweise sind in der vorstehend beschriebenen 1 zwei Nockenwinkelsensoren 14C insgesamt, insbesondere einer für die Nockenwelle, die die Einlassventile 4 antreibt, und der andere für die Nockenwelle, die die Auslassventile 5 antreibt, bei jedem Zylindern vorgesehen. Wenn es vier Zylinder gibt, sind 2 × 4 = 8 Nockenwinkelsensoren 14C vorgesehen. Gemäß dem Nockenwinkelsensor 14C ist es möglich, den gegenwärtigen Nockenwinkel und die Drehwinkelgeschwindigkeit der Nockenwellen 14A und 14B zu lernen, die die Öffnungs- oder Schließzeitabstimmung der Auslassventile 5 und der Einlassventile 4 steuern.
Auf die vorstehend genannte Art und Weise ist die ECU 6 fähig, auf der Grundlage der Information von dem Kurbelwinkelsensor 40 und dem Nockenwinkelsensor 14C, insbesondere der Information hinsichtlich des gegenwärtigen Kurbelwinkels und der Drehwinkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle und der Information hinsichtlich des gegenwärtigen Nockenwinkels und der Drehwinkelgeschwindigkeit der Nockenwellen, die die Öffnungs- oder Schließzeitabstimmung der Auslassventile 5 und der Einlassventile 4 steuern, zu beurteilen oder zu bestimmen, ob eine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung vorliegt oder nicht. Wenn, wie als nächstes erklärt wird, beurteilt wird, dass es eine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung gibt, ist es möglich, den Sperrstift, der ein Beispiel des Verbindungs-Trennungs-Übertragungsmechanismus 80 bildet, durch einen Öldruck oder eine elektromagnetische Kraft zu betätigen, um dadurch das Einlassventil oder das Auslassventil anzuhalten, oder den Hubbetrag auf gering zu ändern (siehe 12 und 13).
(Steuerungsverfahren in dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung)
Unter Bezugnahem auf 12 wird der Versagensschutzprozess bei dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung erklärt, die durch die ECU gesteuert wird, die mit dem ersten, dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. 12 zeigt eine Versagensschutzprozessroutine bei der Abnormalität bei der Synchronisierungssteuerung, die mit dem Ausführungsbeispielen verknüpft ist. Die Versagensschutzprozessroutine ist eine Routine, die in dem ROM der ECU im Voraus gespeichert ist, und eine Routine, die hauptsächlich durch ECU regelmäßig oder unregelmäßig während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt wird. Vorzugsweise wird die Routine bei Intervallen einer ausreichend kurzen Zeit im Vergleich zu derjenigen für einen Verbrennungsmotorhub wiederholt (beispielsweise in der Größenordnung von mehreren ms oder mehreren μs), wodurch es möglich ist, eine Verbrennungsmotorfehlfunktion, die durch den Kontakt oder den Zusammenstoß zwischen dem Kolben und dem Ventil und dergleichen verursacht wird, auch dann zu verhindern, wenn eine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung vorliegt.
In 12 wird zuerst beurteilt oder bestimmt, ob der Nockenwinkelsensor 14C fehlerhaft funktioniert oder nicht, unter der Steuerung der ECU 6 (Schritt S101). Eine derartige Beurteilung wird bei der ECU 6 mit dem Ausgangssignal des Nockenwinkelsensors 14C als Parameter beispielsweise durchgeführt. Wenn der Nockenwinkelsensor 14C keiner Fehlfunktion unterliegt (Schritt S101: nein), werden die Anzahl der Umdrehungen des Nockens entsprechend den Einlassventilen 4 „Ncam1” und die Anzahl der Umdrehungen des Nockens entsprechend den Auslassventilen 5 „Ncam2” durch den Nockenwinkelsensor 14C gemessen und durch die ECU 6 erhalten (Schritt S102).
Gleichzeitig oder vor und nach den Schritten S101 und S102 wird beurteilt, ob der Kugelwinkelsensor 40 einer Fehlfunktion unterliegt, unter der Steuerung von der ECU 6 Schritt S103). Eine derartige Beurteilung wird bei der ECU mit dem Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 40 als Parameter beispielsweise durchgeführt. Wenn der Kurbelwinkelsensor 40 keiner Fehlfunktion unterliegt (Schritt S103: Nein), wird die Anzahl der Umdrehungen der Kurbel „Ncrk” durch dem Kurbelwinkelsensor 40 gemessen und durch ECU 6 erhalten (Schritt S104).
Gleichzeitig oder vor und nach den Schritten S101 und S102 wie auch den Schritten S103 und S104 wird beurteilt, ob die anderen Sensoren, wie z. B. der Beschleunigerpositionssensor, Fehlfunktionen unterliegen oder nicht, unter der Steuerung der ECU 6 (Schritt S105). Eine derartige Beurteilung wird bei der ECU mit den Ausgangssignalen des Beschleunigerpositionssensors und dergleichen als Parameter beispielsweise durchgeführt. Wenn der Beschleunigerpositionssensor und dergleichen den Fehlfunktionen nicht unterliegen (Schritt S105: Nein), wird das erforderliche Drehmoment „Trq” durch die ECU 6 auf der Grundlage von gemessenen Werten berechnet, die durch den Beschleunigerpositionssensor und dergleichen erhalten werden (Schritt S106).
Dann wird die Sollanzahl der Umdrehungen des Nockens „N” unter der Steuerung der ECU 6 aus der Anzahl der Umdrehungen der Kurbel „Ncak”, die in dem Schritt S104 erhalten wird, und dem erforderlichen Drehmoment „Trq” berechnet, das in dem Schritt S106 berechnet wird (Schritt S107).
Wenn die Verarbeitung in den Schritten S101 und S102, die Verarbeitung in den Schritten S103, S104 und S107 sowie die Verarbeitung in den Schritten S105 bis S107, wie vorstehend beschrieben ist, beendet wird, wird dann die Differenz der Größe „ΔN1” zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Nockens entsprechend den Einlassventilen 4 „Ncam1” und der Sollanzahl der Umdrehungen des Nockens „N” unter der Steuerung der ECU 6 berechnet, und wird beurteilt, ob die Differenz der Größe „ΔN1” größer als der vorbestimmte Grenzwert „ΔN” ist oder nicht. Die gleiche Beurteilung wird ebenso für die Differenz der Größe „ΔN2” zu der Anzahl der Umdrehungen des Nockens entsprechend den Auslassventilen „Ncam2” und de Sollanzahl der Umdrehungen des Nockens „N” durchgeführt (Schritt S108). Wenn die Differenz „ΔN1” oder „ΔN2”, die auf die vorstehend genannte Art und Weise berechnet wird, größer als der vorbestimmte Grenzwert „ΔN” ist (Schritt S108: JA), wird angenommen, dass es eine Abnormität in der Synchronisierungssteuerung gibt. Unter der Steuerung der ECU werden die verschiedenartigen Betätigungsglieder zum Erzeugen eines Öldrucks oder einer elektromagnetischen Kraft betätigt und wird der Öldruck oder die elektromagnetische Kraft an dem Verbindungs-Trennungs-Übertragungsmechanismus 80, wie z. B. dem Sperrstift und dergleichen. (Schritt S109).
Dann wird die Drehbewegung des Nockens nicht auf die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 durch den Verbindungs-Trennungs-Übertragungsmechanismus 80, wie z. B. den Leerlaufhebel übertragen. Die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 werden nicht angetrieben, um geöffnet oder geschlossen zu werden, sondern sie werden angehalten (Schritt S110).
Dann beginnt eine Warnlampe bei einem Fahrer oder ähnlichem zu Blinken und die Brennkraftmaschine 1 wird angehalten (Schritt S111).
Andererseits beginnt als Ergebnis der Beurteilung in den Schritten S101, S103 und S105, wenn die verschiedenartigen Sensoren Fehlfunktionen unterliegen (Schritt S101: Ja, Schritt S103: Ja und Schritt S105: Ja), die Warnlampe für einen Fahrer oder ähnliches ebenso zu blinken und wird die Brennkraftmaschine 1 angehalten (Schritt S111). Außerdem wird in diesen Fällen die Beurteilung hinsichtlich der Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung (Schritt S108) nicht durchgeführt.
Andererseits wird als Ergebnis der Beurteilung bei dem Schritt S108, wenn die vorstehend beschriebene Differenz geringer als oder gleich wie der vorbestimmte Grenzwert „ΔN” ist (Schritt S108: Nein), angenommen, dass es keine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung gibt, und ein Zyklus der Versagensschutzprozessroutine wird beendet.
Außerdem sind das erste, das dritte und das vierte Ausführungsbeispiel in 12 so aufgebaut, dass sie das Ventil anhalten (Schritt S109 und Schritt S110) durchführen und dann die Warnung und das Anhalten der Brennkraftmaschine durchführen (Schritt S111), wenn einmal die Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung auftritt (Schritt S108: Ja). Jedoch kann sie so aufgebaut sein, dass sie den normalen Betrieb erneut nach dem Schritt S110 durchführt. Auch wenn die Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung einmal auftritt, ist es für den Fall, bei dem die Abnormität in der Synchronisierungssteuerung plötzlich aufgrund eines Signalfehlers oder dergleichen erfasst wird und bei dem keine Abnormität bei dem Ventilantriebsmechanismus vorliegt (siehe 1 bis 10 und dergleichen), unnötig den Verbrennungsmotor zu reparieren. Somit ist es bei dieser Fallart bedeutsam, zu versuchen den normalen Betrieb fortzusetzen.
Unter Bezugnahme auf 13 wird der Versagensschutzprozess bei dem abnormalen Fall der Synchronisierungssteuerung, die durch die ECU gesteuert wird, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, im folgendem erklärt. 13 zeigt eine Versagensschutzprozessroutine bei der Abnormität in der Synchronisierungssteuerung, die mit dem zweiten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. Die Versagensschutzprozessroutine wird hauptsächlich durch die ECU durchgeführt und der Aufbau der ECU 6 und dergleichen ist der gleich wie für den Fall der vorstehend beschriebenen Versagensschutzprozessroutine, die mit dem ersten, dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel verknüpft ist. Außerdem tragen in 13 die gleichen Schritte wie diejenigen in 12, die die Versagensschutzprozessroutine zeigt, die mit dem ersten, dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel verknüpft ist, die gleichen Bezugszeichen und wird ihre Erklärung weggelassen.
In 13 sind die Schritte S101 bis S109 die gleichen wie in 12, die die vorstehend beschriebene Versagensschutzprozessroutine zeigt, die mit dem ersten, dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel verknüpft ist.
Insbesondere wird dem Versagensschutzprozess, der in 13 gezeigt ist, bei der Beurteilung in dem Schritt S108, wenn beurteilt wird, dass eine Abnormität bei Synchronisierungssteuerung vorliegt (Schritt S108: Ja), nachdem der Betrieb der verschiedenartigen Betätigungsglieder durchgeführt ist (Schritt S109), die Drehbewegung des Nockens 21 mit großem Hub nicht auf die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 übertragen, sondern wird die Drehbewegung der Nocken 22A und 22B mit kleinem Hub auf die Einlassventile 4 oder Auslassventile 5 durch den Verbindungs-Trennungs-Übertragungsmechanismus 80, wie z. B. den Leerlaufhebel übertragen. Die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 werden mit einem kleinen Hubbetrag geöffnet oder geschlossen (Schritt S200).
Dann wird „Ein” auf eine Niedrighubmarke „F” gesetzt (Schritt S201) und wird ein Zyklus der Versagensschutzprozessroutine beendet.
Andererseits wird als Ergebnis der Beurteilung in dem Schritt S108, wenn die vorstehend beschriebene Differenz „ΔN1” oder „ΔN2” zwischen der berechneten Anzahl der Umdrehungen des Nockens „Ncam1” oder „Ncam2” und der Sollanzahl der Umdrehungen des Nockens „N” geringer als oder gleich wie dem vorbestimmten Grenzwert „ΔN” ist (Schritt S108: Nein), angenommen, dass es eine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung gibt, und wird des weiteren beurteilt, ob die Niederhubmarke „F” „EIN” ist oder nicht (Schritt S202). Wenn die Niederhubmarke „F” „Ein” ist (Schritt S202: Ja), werden die Betriebe für die verschiedenartigen Betätigungsglieder zum Erzeugen eines Öldrucks oder einer elektromagnetischen Kraft unter der Steuerung der ECU 6 angehalten. Der Öldruck oder die elektromagnetische Kraft wird nicht an dem Verbindungs-Trennungs-Übertragungsmechanismus 80 wie z. B. dem Sperrstift, aber die elastische Kraft der Rückstellfeder 16F oder ähnliches wirkt daran. Somit werden beispielsweise die Kipphebel 16A und 16B und der Leerlaufhebel 30 oder ähnliches verbunden und in einem Körper vereinheitlicht (Schritt S203).
Dann wird beispielsweise die Drehbewegung des Nockens 21 mit kleinem Hub dicht auf die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 übertragen, aber die Drehbewegung der Nocken 22A und 22B mit großem Hub wird auf die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 dadurch übertragen, dass die Kipphebel 16A und 16B sowie der Leerlaufhebel 30 und dergleichen in einem Körper vereinheitlicht sind. Die Einlassventile 4 oder die Auslassventile 5 werden mit einem großen Hubbetrag geöffnet oder geschlossen (Schritt S204). Auch wenn nämlich die Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung einmal auftritt und die Niederhubmarke „für den Fall ein ist, bei dem die Abnormität in der Synchronisierungssteuerung plötzlich aufgrund eines Signalfehlers und dergleichen erfasst wird und wenn keine Abnormität bei dem Ventilantriebsmechanismus vorliegt (siehe 1 bis 10 und dergleichen), ist es möglich, zu einer Bedingung zum Durchführen des normalen Betriebs nach dem Prozess in den Schritten S202 bis S204 zurückzukehren.
Dann wird in die Niederhubmarke „F” „Aus” gesetzt (Schritt S205), und ein Zyklus der Versagensschutzprozessroutine wird beendet.
Andererseits wird als Ergebnis der Beurteilung in dem Schritt S202, wenn die Niederhubmarke „F” nicht „Ein” ist (Schritt S202: Nein), ein Zyklus der Versagensschutzprozessroutine ohne Änderung beendet. Da nämlich keine Abnormität bei der Synchronisierungssteuerung in dem vorgehenden Zyklus der Versagensschutzprozessroutine vorliegt, ist es möglich, den normalen Betrieb fortzusetzen.
Andererseits beginnt als Ergebnis der Beurteilung in den Schritten S101, S103 und S105, wenn die verschiedenartigen Sensoren Fehlfunktionen unterliegen (Schritt S101: Ja, Schritt S103: Ja und Schritt S105: Ja), die Warnlampe für den Fahrer oder ähnliches zu blinken und wird die Brennkraftmaschine 1 angehalten (Schritt S111) wie in 12, die die Versagensschutzprozessroutine zeigt, die mit dem ersten, dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel verknüpft ist.
Das erste bis vierte Ausführungsbeispiel wurde hauptsächlich dahingehend erklärt, was die Einlassventile 43 antreibt, aber der gleiche Aufbau kann für den Fall des Antriebs der Auslassventile 5 verwendet werden.
In dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Ventil anhalten oder die Änderung zu den Nocken mit kleinem Hub durch Betätigen des Öldrucks auf einem Sperrstift verwirklicht, während die Änderung zum Öffnen oder Schließen durch den Nocken mit großem Hub der Einlassventile oder der Auslassventile durch nicht betätigen des Öldrucks auf den Sperrstift verwirklicht wird. Jedoch kann der entgegengesetzte Aufbau und Betrieb gemäß den Charakteristiken angenommen werden, die für die Brennkraftmaschine erforderlich sind.
In dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel wird der Öldruck des Schmieröls für die Bewegung des Sperrstift 18A bis 18E verwendet, um den Verbindungs-Trennungs-Übertragungsmechanismus 80 zu ändern, aber der Druck anderer Fluide (Flüssigkeit oder Luft), die elektromagnetische Kraft oder ähnliches kann verwendet werden.
Das Ventilantriebssystem 11A, 11B, 11C für die Brennkraftmaschine 1 ist also mit folgendem versehen: einem Elektromotor 12 zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils für einen Einlass oder einen Auslass, der an einem Zylinder 2 bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; einer Übertragungsvorrichtung 21, 31, 16A, 18B, die fähig ist, zwischen (i) einer ersten Bedingung, um durch diese die Drehantriebskraft auf das Ventil 4, 5 vom Elektromotor zu übertragen, und (ii) einer zweiten Bedingung zu ändern, um einen Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils anzuhalten oder das Ventil mit einem kleinem Hubbetrag anzutreiben; einer Beurteilungsvorrichtung 6, 14C, 40 zum Beurteilen, ob die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht; und einer Versagensschutzvorrichtung 6, 16E, 18B zum Ändern der Übertragungsvorrichtung auf die zweite Bedingung, wenn durch die Beurteilungsvorrichtung beurteilt wird, dass die Synchronisierung abnormal ist.

Claims

Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) für eine Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilantriebsvorrichtung folgendes aufweist: einen Elektromotor (12) zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils (4,5) für einen Einlass oder eine Auslass, der an einem Zylinder (2) bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; eine Übertragungsvorrichtung (21, 31, 16A, 18B), die fähig ist, zwischen (i) einer ersten Bedingung, um die Antriebskraft auf das Ventil vom Elektromotor durch diese zu übertragen, und (ii) einer zweiten Bedingung zu wechseln, um einen Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils anzuhalten oder das Ventil mit einem kleinem Hubbetrag anzutreiben; eine Beurteilungsvorrichtung (6, 14C, 40) zum Beurteilen, ob die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht; und eine Versagensschutzvorrichtung (6, 16E, 18B) zum Ändern der Übertragungsvorrichtung auf die zweite Bedingung, wenn durch die Beurteilungsvorrichtung beurteilt wird, dass die Synchronisierung abnormal ist.
Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11B) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung folgendes aufweist: einen Kipphebel (16A, 16B), der mit dem Ventil (4, 5) verbunden ist; einen Leerlaufhebel (30), der mit dem Kipphebel in der ersten Bedingung verknüpft werden kann und der mit dem Elektromotor (12) verbunden ist; und eine Verknüpfungs-Trennungs-Vorrichtung (6, 16E, 16B) zum Trennen des Leerlaufhebels von dem Kipphebel durch einen Öldruck, der durch eine Antriebsleistung der Brennkraftmaschine verursacht wird, oder eine elektromagnetische Kraft, die nicht durch die Antriebsleistung verursacht wird, in der zweiten Bedingung.
Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) für eine Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilantriebsvorrichtung folgendes aufweist: einen Elektromotor (12) zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils (4,5) für einen Einlass oder einen Auslass, der an einem Zylinder (2) bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung (6, 40) zum Bestimmen einer Sollanzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; eine Drehzahlerfassungsvorrichtung (40) zum Erfassen einer Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; und eine Beurteilungsvorrichtung (6, 14C, 40) zum Beurteilen, ob eine Synchronisierung zwischen einem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht, auf der Grundlage einer Differenz der Größe zwischen der bestimmten Sollanzahl der Umdrehungen und erfassten Ist-Anzahl der Umdrehung.
Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilantriebsvorrichtung des Weiteren folgendes aufweist: eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung (6, 40) zum Bestimmen einer Sollanzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; und eine Drehzahlerfassungsvorrichtung (40) zum Erfassen einer Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; wobei die Beurteilungsvorrichtung (6, 14C, 40) beurteilt, ob die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht, auf der Grundlage einer Differenz einer Größe zwischen der bestimmten Sollanzahl der Umdrehungen und erfassten Ist-Anzahl der Umdrehungen.
Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilungsvorrichtung (6, 14C, 40) beurteilt, dass die Synchronisierung abnormal ist, wenn die Differenz der Größe einen vorbestimmten Grenzwert erreicht oder diesen übersteigt.
Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlerfassungsvorrichtung (40) eine Nockendrehzahlmessvorrichtung zum Messen der Anzahl der Umdrehungen eines Nockens der Brennkraftmaschine aufweist, und wobei die Drehzahlbestimmungsvorrichtung (6, 40) eine Sollnockendrehzahlberechnungsvorrichtung zum Berechnen der Sollanzahl der Umdrehungen auf der Grundlage eines erforderlichen Drehmoments ebenso wie der Anzahl der Verbrennungsmotorumdrehungen oder Anzahl der Umdrehungen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufweist.
Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) eine Vielzahl von Zylindern (2) hat, und wobei eine Ventilantriebsvorrichtung für jeden der Vielzahl der Zylinder vorgesehen ist.
Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) für die Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine Vielzahl von Zylindern hat, und wobei die Ventilantriebsvorrichtung für jeden der Vielzahl der Zylinder vorgesehen ist.
Ventilantriebsverfahren bei einem Ventilantriebssystem (11A, 11B, 11C) für eine Brennkraftmaschine (1) mit: einem Elektromotor (12) zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils (4, 5) für einen Einlass oder einen Auslass, der an einem Zylinder (2) bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit der Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; und einer Übertragungsvorrichtung (21, 31, 16A, 16B) die fähig ist, zwischen (i) einer ersten Bedingung, um die Drehantriebskraft auf das Ventil durch diese auf den Elektromotor zu übertragen, und (ii) einer zweiten Bedingung zu wechseln, um einen Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils anzuhalten oder das Ventil mit einem kleinen Hubbetrag anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilantriebsverfahren folgendes aufweist: einen Antriebsprozess zum Erzeugen der Drehantriebskraft durch den Elektromotor; einen Beurteilungsprozess zum Beurteilen, ob die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht; und einen Versagensschutzprozess zum Ändern der Übertragungsvorrichtung zu der zweiten Bedingung, wenn durch den Beurteilungsprozess beurteilt wird, dass die Synchronisierung abnormal ist.
Ventilantriebsverfahren bei einem Ventilantriebssystem (11A, 11B, 11C) für eine Brennkraftmaschine (1) mit: einem Elektromotor (12) zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils (4, 5) für einen Einlass oder einen Auslass, der an einem Zylinder (2) bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit der Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilantriebsverfahren folgendes aufweist: einen Drehzahlbestimmungsprozess zum Bestimmen einer Sollanzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; einen Drehzahlerfassungsprozess zum Erfassen einer Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; und einen Beurteilungsprozess zum Beurteilen, ob die Synchronisierung zwischen einem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht, auf der Grundlage einer Differenz der Größe zwischen der bestimmten Sollanzahl der Umdrehungen und der erfassten Ist-Anzahl der Umdrehungen.
Leistungsabgabevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsabgabevorrichtung folgendes aufweist: eine Brennkraftmaschine (1); und eine Ventilantriebsvorrichtung (11A, 118, 11C) für die Brennkraftmaschine mit: einem Elektromotor (12) zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils für einen Einlass oder einen Auslass, der an einem Zylinder bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; eine Übertragungsvorrichtung (21, 31, 16A, 16B), die fähig ist, zwischen (i) einer ersten Bedingung, um die Drehantriebskraft auf das Ventil durch diese vom Elektromotor zu übertragen, und (ii) einer zweiten Bedingung zu wechseln, um einen Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils anzuhalten oder das Ventil mit einem kleinem Hubbetrag anzutreiben; eine Beurteilungsvorrichtung (6, 14C, 40) beurteilt, ob die Synchronisierung zwischen dem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht; und eine Versagensschutzvorrichtung (6, 16E, 18B) zum Ändern der Übertragungsvorrichtung auf die zweite Bedingung, wenn durch die Beurteilungsvorrichtung beurteilt wird, dass die Synchronisierung abnormal ist.
Leistungsabgabevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsabgabevorrichtung folgendes aufweist: eine Brennkraftmaschine; und eine Ventilantriebsvorrichtung (11A, 11B, 11C) für die Brennkraftmaschine (1) mit: einem Elektromotor (12) zum Erzeugen einer Drehantriebskraft zum Antreiben eines Ventils (4, 5) für einen Einlass oder einen Auslass, der an einem Zylinder (2) bei der Brennkraftmaschine montiert ist, um das Ventil in Synchronisierung mit einer Kolbenbewegung bei der Brennkraftmaschine zu öffnen und zu schließen; eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung (6, 40) zum Bestimmen einer Sollanzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; eine Drehzahlerfassungsvorrichtung (40) zum Erfassen eine Ist-Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine; und einer Beurteilungsvorrichtung (6, 14C, 40) zum Beurteilen, ob die Synchronisierung zwischen einem Öffnungs- oder Schließbetrieb des Ventils und der Kolbenbewegung abnormal ist oder nicht, auf der Grundlage einer Differenz der Größe zwischen der bestimmten Sollanzahl von Umdrehungen und der erfassten Ist-Anzahl von Umdrehungen.