-
Die
Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung eines Verbrennungsmotors
zur Realisierung einer inneren AGR.
-
Ein
in einem Kraftfahrzeug angeordneter Hubkolbenmotor (Verbrennungsmotor)
führt eine AGR
(Abgasrückführung) durch,
d. h., um bei Bedarf einen Teil von Motorabgas zur Einlaßseite zurückzuführen, um
die Abgaszusammensetzung zu verbessern und den Katalysator früher zu aktivieren.
In letzter Zeit kommt neben einer äußeren AGR, die Überführungsrohre
um den Motor erfordert, eine innere AGR zum Einsatz, die solcher
Rohre nicht bedarf. Bei der inneren AGR wird unter den Motorverbrennungstakten
(Einlaß-,
Verdichtungs-, Expansions- und Auslaßtakt) ein Einlaßventil
geöffnet,
während
ein Auslaßventil
bei einem Auslaßtakt
geöffnet
ist. Durch Nutzung der hierbei auftretenden Überschneidungsperiode von Auslaß und Einlaß wird ein
Teil von Abgas in die Luft eingemischt, die vom Einlaßventil
eingesaugt wird.
-
Während der
Motor läuft,
ist im Leerlauf oder zu einer anderen Zeit mit niedriger Last die
Abgastemperatur gering, und der Katalysator funktioniert nicht ausreichend.
Daher ist es notwendig, den Katalysator in kurzer Zeit auf die Aktivierungs-
bzw. Anspringtemperatur zu erwärmen.
In einem solchen Fall wird durch Förderung der AGR bekanntlich
die Zylinderinnentemperatur erhöht,
um die Abgastemperatur früher
anzuheben. Um solche ausreichende AGR zu ermöglichen, wurde bisher der Motor
mit einer Ventilsteuervorrichtung zum Verschieben der Nockenphase
in Richtung früh
oder Richtung spät
versehen. In einer solchen Ventilsteuervorrichtung wird durch Einstellen
einer Phasendifferenz zwischen einer Öffnungs-/Schließzeit des
Auslaßventils
beim Auslaßtakt
und einer Öffnungs-/Schließzeit des
Einlaßventils
beim Einlaßtakt
der Überschneidungsbetrag
bzw. die Überschneidung
erhöht,
und der Abgasrückführungsstrom
wird gesteigert.
-
Daneben
ist z.B. in der JP-A-2000-345872 eine Ventilsteuervorrichtung offenbart,
die zum Umschalten der Nocken gestaltet ist. In dieser Vorrichtung
wird durch Umschalten der Nocken zum Ansteuern des Auslaßventils
oder Einlaßventils
der Modus auf einen umgeschaltet, bei dem eine Überschneidung erhöht ist.
-
Zur
Erhöhung
der Überschneidung
ist es erforderlich, das Lösen
des Einlaßventils
vor dem Endpunkt des Auslaßtakts
zu beginnen. Da aber das Einlaßventil
in der Umgebung des oberen Totpunkts eines Kolbens gelöst wird,
stört das
Einlaßventil
den Kolben, wenn die Überschneidung
erhöht
wird. Daher ist durch bloßes
Erhöhen
der Überschneidung
die AGR begrenzt, so daß es
schwer ist, den Effekt der inneren AGR zu verstärken.
-
Daher
besteht eine Aufgabe der Erfindung darin eine, Ventiltriebvorrichtung
eines Verbrennungsmotors bereitzustel len, die den Effekt einer
inneren AGR verstärken
kann.
-
Diese
Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen festgelegten Merkmalen
gelöst.
-
Erfindungsgemäß weist
eine Ventiltriebvorrichtung eines Verbrennungsmotors auf:
einen
Auslaßventiltriebmechanismus,
der eine Öffnungs-/Schließzeit eines
Auslaßventils ändern kann; und
eine
Steuervorrichtung, die den Auslaßventiltriebmechanismus steuert,
um das Auslaßventil
während
eines Einlaßtakts
unabhängig
von einem Auslaßtakt
in einem AGR-Modus zu lösen.
-
Bei
einer solchen Konfiguration kann die Zeit zum Veranlassen, daß ein Teil
von Abgas in einen Zylinder strömt,
innerhalb des Einlaßtakts
frei eingestellt werden. Als Ergebnis ist es leichter, die in die Einlaßluft eingemischte
Abgasmenge so einzustellen, daß der
AGR-Effekt verstärkt
werden kann.
-
Vorzugsweise
ist der Auslaßventiltriebmechanismus
so konfiguriert, daß er
das Auslaßventil
in der Nähe
des Zeitpunkts löst,
zu dem der Ventilhub(betrag) eines Einlaßventils den Maximalwert während des
Einlaßtakts
erreicht.
-
Bei
einer solchen Konfiguration wird eine größere AGR-Menge realisiert.
-
Vorzugsweise
weist der Auslaßventiltriebmechanismus
auf:
eine erste Auslaßnocke,
die die Auslaßventil-Lösezeit und
den Ventilhub beim Auslaßtakt
festlegt;
eine zweite Auslaßnocke, die die Auslaßventil-Lösezeit und
den Ventilhub während
des Einlaßtakts
festlegt; und
einen Modusauswahlmechanismus, der die Verschiebung
der ersten Auslaßnocke
zum Auslaßventil in
einem Normalmodus überträgt und die
Verschiebung der zweiten Auslaßnocke
zum Auslaßventil
zusätzlich
zur Verschiebung der ersten Auslaßnocke im AGR-Modus überträgt.
-
Bei
einer solchen Konfiguration wird die innere AGR durch eine einfache
Kombination von Nocken realisiert, und der damit zusammenhängende Aufbau kann
vereinfacht sein.
-
Vorzugsweise
weist die Ventiltriebvorrichtung ferner auf:
einen Einlaßventiltriebmechanismus,
der den Ventilhub des Einlaßventils
beim Einlaßtakt
im AGR-Modus auf einen kleineren Wert als den Ventilhub im Normalmodus
einstellen kann,
wobei die Steuervorrichtung den Einlaßventiltriebmechanismus
so steuert, daß der
Ventilhub des Einlaßventils
im AGR-Modus kleiner als der Ventilhub im Normalmodus ist.
-
Bei
einer solchen Konfiguration kann die vom Einlaßventil einströmende Einlaßluftmenge
bei der AGR unterdrückt
sein, so daß sich
der AGR-Effekt weiter verstärken
läßt.
-
Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden
Beschreibung dargelegt und gehen teils aus der Beschreibung hervor oder
können
durch die praktische Umsetzung der Erfindung deutlich werden. Die
Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mit Hilfe der im folgenden
speziell aufgeführten
Mittel und Kombinationen realisiert und erhalten werden.
-
Die
beigefügten
Zeichnungen, die in die Beschreibung eingefügt sind und einen Teil davon
bilden, veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der zuvor gegebenen allgemeinen
Beschreibung und der nachfolgenden näheren Beschreibung der Ausführungsformen zur
Erläuterung
der Grundsätze
der Erfindung. Es zeigen:
-
1 eine
Perspektivansicht, die eine Ventiltriebvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung schematisch darstellt;
-
2A eine
Darstellung einer ersten Auslaßnocke
zum Ansteuern eines Auslaßventils
in einem Normalmodus;
-
2B eine
Darstellung einer zweiten Auslaßnocke
zum Ansteuern des Auslaßventils
in einem AGR-Modus;
-
3 eine
Schnittansicht einer Auslaßseite der
Ventiltriebvorrichtung an der Linie X-X in 1;
-
4 eine
Perspektivansicht einer schematischen Konfiguration eines Auslaßventiltriebmechanismus;
-
5 eine
explodierte Zusammenstellungsansicht eines Modusauswahlmechanismus;
-
6 eine
Darstellung des Auslaßventiltriebmechanismus
im Blick aus der Pfeilrichtung A in 4;
-
7 eine
Darstellung des Auslaßventiltriebmechanismus
im Blick aus der Pfeilrichtung B in 4;
-
8 eine
Schnittansicht des Auslaßventiltriebmechanismus
bei Auswahl der ersten Auslaßnocke
im Normalmodus im Blick aus der Pfeilrichtung C in 4;
-
9 eine
Schnittansicht des Auslaßventiltriebmechanismus
bei Auswahl der ersten Auslaßnocke
im Normalmodus im Blick aus der Pfeilrichtung D in 4;
-
10 eine
Schnittansicht des Auslaßventiltriebmechanismus
bei Auswahl der zweiten Auslaßnocke
im AGR-Modus;
-
11 eine
Darstellung des Ventilhubs bei einem Auslaßtakt und des Ventilhubs bei
einem Einlaßtakt
im Normalmodus;
-
12 eine
Darstellung des Ventilhubs beim Auslaßtakt, des Ventilhubs beim
Einlaßtakt
und des Ventilhubs des beim Einlaßtakt im AGR-Modus gelösten Auslaßventils;
-
13 eine
Perspektivansicht einer schematischen Konfiguration eines Einlaßventiltriebmechanismus
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
-
14A eine Darstellung einer zweiten Einlaßnocke zum
Ansteuern eines Einlaßventils
im Normalmodus;
-
14B eine Darstellung einer ersten Einlaßnocke zum
Ansteuern des Einlaßventils
im AGR-Modus; und
-
15 eine
Darstellung des Ventilhubs beim Auslaßtakt, des Ventilhubs beim
Einlaßtakt
und des Ventilhubs des beim Einlaßtakt im AGR-Modus gelösten Auslaßventils.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Anhand
von 1 bis 12 wird im folgenden eine erste
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
-
1 zeigt
wesentliche Teile eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors. Dieser
ist ein Hubkolbenmotor und so konfiguriert, daß er eine Antriebskraft durch
Wiederholen des Zyklus erzeugt, der aus einem Einlaß-, Verdichtungs-,
Expansions- und Auslaßtakt
besteht. Insbesondere zeigt die Darstellung eine Ventiltriebvorrichtung
eines Dieselmotors, in dem mehrere Zylinder (nicht gezeigt) entlang einer
Nockenwelle angeordnet sind. 3 zeigt
einen Schnitt durch eine Auslaßseite
der Ventiltriebvorrichtung (den Schnitt in Pfeilrichtung X in 1).
-
In 1 bezeichnet
die Bezugszahl 1 einen Motorkörper. Der Motorkörper 1 setzt
sich aus einem Zylinderblock 2 und einem Zylinderkopf 3 zusammen.
Im Zylinderblock 2 sind mehrere Zylinder (nicht gezeigt)
eingebaut, die in Querrichtung angeordnet sind. Der Zylinderkopf 3 ist
mit der Oberseite des Zylinderblocks 2 verbunden. Jeder
Zylinder im Zylinderblock 2 hat einen darin untergebrachten
Hubkolben 1a. Jeder Kolben 1a ist über ein
Pleuel 1b mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) verbunden.
-
Im
Zylinderkopf 3 sind z. B. zwei Auslaßventile 4 und zwei
Einlaßventile 5 in
jedem Zylinder eingebaut. Gemäß 3 hat
jedes Auslaßventil 4 einen Ventilschaft 6,
der in Zylinderkopf 2 in senkrechter Richtung gleitend
eingebaut ist, und einen Ventilteller 8 zum Öffnen und
Schließen
eines Auslaßkanals 7, der
sich zur Unterseite des Zylinderkopfs 3 öffnet.
-
Ferner
ist gemäß 3 eine
Ventilfeder 11 in einem zusammengedrückten Zustand zwischen einem
am oberen Ende des Ventilschafts 6 vorgesehenen Flansch 9 und
einem auf der Oberseite des Zylinderkopfs 3 gebildeten
Sitz 10 eingefügt.
Der Auslaßkanal 7 ist
so konfiguriert, daß er
in einem normalen Zustand durch das Auslaßventil 4 geschlossen ist,
das durch die elastische Kraft der Ventilfeder 11 nach
oben gedrückt
wird, und geöffnet
ist, wenn das Auslaßventil 4 nach
unten gedrückt
wird. Obwohl nicht spezifisch erläutert, ist ein ähnlicher
Aufbau auch auf der Seite des Einlaßventils 5 gebildet.
In der Darstellung bezeichnet die Bezugszahl 7a einen Auslaßdurchgang
innerhalb des Zylinderkopfs 3, der mit dem Auslaßkanal 7 kommuniziert.
-
Über dem
Zylinderkopf 3 ist eine Auslaßnockenwelle 13 drehbar
an einer Position vorgesehen, die vom Auslaßventil 4 zur Außenseite
(Breitenrichtung) gemäß 1 und 3 verschoben
ist. Ähnlich
ist eine Einlaßnockenwelle 14 drehbar
an einer Position vorgesehen, die vom Einlaßventil 5 zur Außenseite
(Breitenrichtung) gemäß 1 verschoben ist.
Die Nockenwellen 13, 14 werden durch die Ausgabe
von der Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors angetrieben und gedreht.
-
An
der Unterseite der Einlaßnockenwelle 14 ist
ein T-förmiger Kipphebel 16 angeordnet
(teilweise in 1 gezeigt). Der Kipphebel 16 überträgt die Verschiebung
der in der Nockenwelle 14 gebildeten Einlaßnocke 15 (in
jedem Zylinder ist eine vorgesehen) zum oberen Ende des Ventilschafts
des Einlaßventils 5 jedes
Zylinders. Dadurch wird das Einlaßventil 5 gemäß dem Konturprofil
der Nocke 15 (die den Einlaßtakt festlegt, wenn der Motor
im Normalmodus betrieben wird) geöffnet oder geschlossen.
-
Dagegen
ist an der Unterseite der Auslaßnockenwelle 13 ein
Modusauswahlmechanismus 40 vorgesehen. Dieser Modusauswahlmechanismus 40 ist
so konfiguriert, daß er
die Verschiebung mehrerer in der Nockenwelle 13 gebildeter
Nocken oder zweier Nocken in diesem Beispiel (einer ersten Auslaßnocke 18 und
einer zweiten Auslaßnocke 19)
zum oberen Ende des Ventilschafts 6 des Auslaßventils 4 selektiv überträgt. In jedem
Zylinder ist der Modusauswahlmechanismus 40 vorgesehen.
Auf diese Weise ist der Auslaßventiltriebmechanismus 20 so
konfiguriert, daß er
die Nocke selektiv verwendet. Das heißt, die erste Auslaßnocke 18 entspricht
dem Normalmodus (Normalbetriebsmodus ohne AGR-Verwendung) und ist
so ausgebildet, daß sie
das Auslaßventil 4 beim
Auslaßtakt öffnet und
den Verbrennungszyklus (Einlaß,
Verdichtung, Expansion, Auslaß) zusammen mit
dem Einlaßventil 5 bildet.
Die zweite Auslaßnocke 19 ist
benachbart zur ersten Auslaßnocke 18 angeordnet
und so ausgebildet, daß sie
das Auslaßventil 4 während des
Einlaßtakts
im AGR-Modus öffnet
(d. h. in der Periode, in der das Einlaßventil 5 geöffnet ist).
-
4 zeigt
eine schematische Konfiguration des Auslaßventiltriebmechanismus 20. 5 ist
eine explodierte Ansicht wesentlicher Teile des Modusauswahlmechanismus 40. 6 bis 9 zeigen den
Auslaßventiltriebmechanismus
20 im Blick aus verschiedenen Richtungen (Richtungen A bis D in 4).
-
Im
folgenden wird die Funktion des Auslaßventiltriebmechanismus 20 spezifisch
beschrieben. Eine der Nocken für
das Auslaßventil,
d. h. die erste Auslaßventilnocke 18,
hat ein Konturprofil zum Festlegen der Öffnungs-/Schließzeit des
Auslaßventils und
des Betrags des Ventilhubs im Normalmodus gemäß 2A. Dagegen
hat die andere Nocke für
das Auslaßventil,
d. h. die zweite Auslaßnocke 19,
ein Konturprofil zum Festlegen der Öffnungszeit des Auslaßventils 4 und
des Betrags des Ventilhubs während
des Einlaßtakts
im AGR-Modus gemäß 2B.
-
Gemäß 2B hat
die zweite Auslaßnocke 19 einen
Aufbau mit einem gleichen Grundkreis wie die erste Auslaßnocke 18 für den Normalmodus.
Der Aufsatz bzw. das Oberteil 19a der zweiten Auslaßnocke 19 ist
an einer Position vorgesehen, die um θ° von dem Aufsatz bzw. dem Oberteil 18a der
ersten Auslaßnocke 18 in
Richtung spät
verschoben ist, so daß die
zweite Auslaßnocke 19 das
Auslaßventil 4 in der
Umgebung des Zeitpunkts öffnet,
zu dem der Ventilhub des Einlaßventils
den Maximalwert während
des Einlaßtakts
erreicht. Auf der Grundlage dieser Position ist das Konturprofil
zum Festlegen der Lösezeit
und des Betrags des Ventilhubs zur Gewährleistung der im Motor erforderlichen
inneren AGR auf dem Außenumfang
der zweiten Auslaßnocke 19 gebildet.
Der maximale Ventilhub der zweiten Auslaßnocke 19 für den AGR-Modus
ist kleiner als der maximale Ventilhub der ersten Auslaßnocke 18 für den Normalmodus
eingestellt.
-
In 3 und 4 bezeichnet
die Bezugszahl 22 eine Kipphebelwelle. Die Kipphebelwelle 22 ist
parallel zur Nockenwel le 13 an der Unterseite der Nockenwelle 13 angeordnet
und auf der Gegenseite des Auslaßventils 4 positioniert,
wobei die Nockenwelle 13 in der Mitte plaziert ist. Auf
der Kipphebelwelle 22 ist der Modusauswahlmechanismus 40 so gelagert,
daß die
Nocke gemäß 4 bis 9 selektiv
verwendet wird.
-
Der
Modusauswahlmechanismus 40 setzt sich wie folgt zusammen:
In jedem Zylinder hat die Kipphebelwelle 22 einen Kipphebel
für den
Normalmodus (erster Kipphebel 24) und einen Kipphebel für den AGR-Modus
(zweiter Kipphebel 25), die benachbart zueinander angeordnet
sind. Gemäß 4 und 5 verfügt der erste
Kipphebel 24 für
den Normalmodus über
eine zylindrische Nabe 26, die drehbar auf die Kipphebelwelle 22 an
einer Position in Entsprechung zur Mitte des Zylinders aufgepaßt ist,
und einen Hebel 27, der sich von der Nabe 26 zum
oberen Ende des Ventilschafts 6 des Auslaßventils 4 erstreckt.
Der Hebel 27 verzweigt sich in Y-Form nahe seinem vorderen
Ende, und Ventilstoßpunkte 28 sind an
seinem vorderen Ende gebildet. Diese Ventilstoßpunkte 28 sind auf
der Unterseite der Nockenwelle 13 gemäß 9 positioniert
und sind unmittelbar über jedem
Ventilschaft 6 des Auslaßventils 4 positioniert.
-
Vom
Ende der Nabe 26 auf der Gegenseite zur Seite des zweiten
Kipphebels 25 steht eine Rollenstützwand 29 unmittelbar
unter der ersten Auslaßnocke 18 vor.
Zwischen der Seite der Rollenstützwand 29 und
der Seite des entgegengesetzten Hebels 27 ist eine als
Nockenstößel verwendete
Rolle 30 drehbar gelagert. Gemäß 3 kontaktiert
diese Rolle 30 die auf der Nockenwelle 13 angeordnete erste
Auslaßnocke 18 und überträgt die Verschiebung
der ersten Auslaßnocke 18 zum
ersten Kipphebel 24 auf der Unterseite der Nockenwelle 13.
Beim Drehen der ersten Auslaßnocke 18 dreht
sich daher der Hebel 27 um die Kipphebelwelle 22 gemäß dem Konturprofil
der ersten Auslaßnocke 18,
und die Verschiebung der ersten Auslaßnocke 18 wird zum
oberen Ende des Ventilschafts 6 übertragen, wodurch das Auslaßventil
heruntergedrückt
(gelöst)
oder zurückgeführt (geschlossen)
wird (Normalmodus).
-
Dagegen
verfügt
der zweite Kipphebel 25 für den AGR-Modus gemäß 4 bis 7 über eine zylindrische
Nabe 32, die drehbar auf die Kipphebelwelle 22 an
einer Position benachbart zur Nabe 26 aufgepaßt ist,
und ein Paar Rollenstützwände 33,
die von der Nabe 32 zu einer Stelle unmittelbar unter der zweiten
Auslaßnocke 19 vorstehen.
Zwischen den Seiten des Paars Rollenstützwände 33 ist eine als Nockenstößel verwendete
Rolle 34 drehbar gelagert. Gemäß 3 werden
die Rollenstützwände 33 durch
ein elastisches Element zur Rückführung nach oben
gedrückt,
das auf der Oberseite des Zylinderkopfs 3 angeordnet ist,
z. B. ein stiftförmiges
Druckteil 36 mit einer darin eingebauten Rückstellfeder 35. Die
Rolle 34 kontaktiert die zweite Auslaßnocke 19 durch die
elastische Kraft der Rückstellfeder 35.
Die Bezugszahl 37 bezeichnet einen Höcker, der im unteren Teil der
Rollenstützwände 33 zum
Kontaktieren des vorderen Endes des Druckteils 36 gebildet
ist. Beim Drehen der zweiten Auslaßnocke 19 dreht sich daher
der zweite Kipphebel 25 um die Kipphebelwelle 22 gemäß dem Konturprofil
der zweiten Auslaßnocke 19 (AGR-Modus).
-
Zwischen
dem ersten Kipphebel 24 und dem zweiten Kipphebel 25 befinden
sich variable Übertragungsmechanismen
(41, 60) zum im AGR-Modus erfolgenden Übertragen
der Verschiebung der zweiten Auslaßnocke 19 zum ersten
Kipphebel 24 über
den zweiten Kipphebel 25. In diesem Beispiel setzen sich die
variablen Übertragungsmechanismen
aus einem Druckkontaktaufbau zusammen, der kaum Scherspannung erzeugt
und einen geringen Spannungswert hat.
-
Die
variablen Übertragungsmechanismen (41, 60)
setzen sich wie folgt zusammen: In 4 bis 9 bezeichnet
die Bezugszahl 41 ein erstes Stoßteilstück, und 60 bezeichnet
ein zweites Stoßteilstück. Das
erste Stoßteilstück 41 steht
vom ersten Kipphebel 24 vor und dreht sich zusammen mit
dem ersten Kipphebel 24. Das zweite Stoßteilstück 60 steht vom zweiten
Kipphebel 25 vor und dreht sich zusammen mit dem zweiten
Kipphebel 25. Das erste Stoßteilstück 41 und zweite Stoßteilstück 60 sind
nebeneinander entlang der Drehrichtung der Kipphebelwelle 22 angeordnet.
Insbesondere ist das erste Stoßteilstück 41 näher an der
Nockenwelle 13 angeordnet, und das zweite Stoßteilstück 60 ist
von der Nockenwelle 13 ent fernt. In diesem Beispiel hat
das erste Stoßteilstück 41 einen
senkrechten Kolbenaufbau.
-
Der
senkrechte Kolbenaufbau setzt sich wie folgt zusammen: In 2 bis 4 bezeichnet
die Bezugszahl 42 einen zylindrischen Ansatz. Der zylindrische
Ansatz 42 ist so ausgebildet, daß er zur Oberseite von der
Position nahe der Kipphebelwelle 22 des ersten Kipphebels 24 vorsteht,
d. h, vom Oberteil der Nabe 26. Um Störung der Nockenwelle 13 zu
verhindern, ist der zylindrische Ansatz 42 in einer von
der Nockenwelle 13 wegführenden
Richtung geneigt. Der Hohlraum in diesem zylindrischen Ansatz 42 setzt
sich zum Inneren der Nabe 26 fort, was 3 zeigt.
Das obere Ende des zylindrischen Ansatzes 42 ist durch
ein Deckelteil 43 geschlossen.
-
Innerhalb
des zylindrischen Ansatzes 42 ist eine Zylinderkammer 44 von
der Unterseite des Deckelteils 43 zum Außenumfang
der Kipphebelwelle 22 gebildet. Ein Kolben 46 ist
in der Zylinderkammer 44 untergebracht. Der Kolben 46 kann
in der Zylinderkammer 44 in einem Zustand senkrecht gleiten, der
durch einen Antidrehmechanismus festgehalten ist. Der Antidrehmechanismus
in diesem Beispiel gemäß 3 setzt
sich zusammen aus einer sich in Axialrichtung erstreckenden Nut 47,
die in einem Teil des Außenumfangs
des Kolbens 46 gebildet ist, und einem Stift 48,
der von der Wand des zylindrischen Ansatzes 42 so vorsteht,
daß er
in die Nut 47 eingreift.
-
Auf
der Rückseite
der Zylinderkammer 44 (Gegenseite zur Nockenwelle 13)
ist ein Fenster 45 durch Ausschneiden eines Teils der Wand
des zylindrischen Ansatzes 42 in rechtwinkliger Form gebildet.
Im oberen Stufenteil der Rückseite
des Kolbens 46 ist eine Kerbe 49 ausgearbeitet
und entlang dem Profil des Fensters 45 gebildet. Das Fenster 45 und die
Kerbe 49 sind so angeordnet, daß die Kerbe 49 im
Fenster 45 positioniert ist (3), wenn
sich der Kolben 46 am unteren Ende befindet, und daß der Außenumfang
des Kolbens 46, der die Unterseite der Kerbe 49 kontaktiert,
im Fenster 45 positioniert ist, wenn sich der Kolben 46 am
oberen Ende befindet.
-
Der
Kolben 46 wird zur unteren Endseite durch die elastische
Kraft eines elastischen Teils gedrückt, z. B. einer Schraubenfeder 50,
die im zusammengedrückten
Zustand zwischen dem Deckelteil 43 und dem Kolben 46 eingefügt ist.
Daher ist die Kerbe 49 gewöhnlich im Fenster 45 positioniert.
Ferner führt der
Kolben 46 Öldruck
in die Zylinderkammer 44 und wird zur oberen Endseite gedrückt. Als
Ergebnis erscheint das Außenumfangsteil
des Kolbens 46 im Fenster 45.
-
Als
Zufuhrroute eines solchen Öldrucks
in die Zylinderkammer 44 ist im Beispiel gemäß 3 eine
Route 51 in der Kipphebelwelle 22 gebildet, und ferner
ist ein Durchgangsloch 52 in der Umfangswand der Kipphebelwelle 22 zum
Kommunizieren zwischen der Route 51 und dem Boden der Zylinderkammer 44 gebildet.
Gemäß 4 wird
Motoröl
in der Route 51 vom Ende der Kipphebelwelle 22 zugeführt und
in das Unterteil der Zylinderkammer 44 über das Durchgangsloch 52 eingeleitet.
Auf der Stromaufwärtsseite
der Kipphebelwelle 22 ist in einer Zufuhrroute von Motoröl ein Ölsteuerventil 53 zum Öffnen und
Schließen
dieser Zufuhrroute vorgesehen. Das Durchgangsloch 52 ist
an einer Position zum Zuführen
des Motoröls
in die Zylinderkammer 44 unabhängig vom Drehwinkel des ersten
Kipphebels 24 vorgesehen.
-
Das Ölsteuerventil 53 (4)
ist im Normalmodus geschlossen. In diesem Zustand befindet sich daher
der Kolben 46 am unteren Ende, und die Kerbe 49 ist im
Fenster 45 positioniert. Dagegen ist im AGR-Modus das Ölsteuerventil 53 geöffnet. Somit bewegt
sich der Kolben 46 zum oberen Ende, und das Außenumfangsteil
des Kolbens 46 erscheint im Fenster 45.
-
Im
Gegensatz zu diesem ersten Stoßteilstück 41 hat
das zweite Stoßteilstück 60 einen
Arm 61. Dieser Arm 61 erstreckt sich von der Rückseite des
zweiten Kipphebels 25 (der Gegenseite zur Nockenwelle 13),
und sein vorderes Ende ist so ausgebildet, daß es eine Wendung zur Rückseite
des ersten Stoßteilstücks 41 vollführt. Insbesondere
ist gemäß 4 bis 7 der
Arm 61 zusammengesetzt durch Kombinieren eines ersten Abschnitts 62,
der von der Rückseite
der Nabe 32 (der Gegenseite zur Nockenwelle 13)
nach oben vorsteht, eines zweiten Abschnitts 63, der sich
in Querrichtung vom Ende dieses ersten Abschnitts 62 erstreckt
und bis zur Position des zylindrischen Ansatzes 42 nach
oben reicht, die zum Fenster 45 weist, und eines dritten Abschnitts 64,
der vom Ende dieses zweiten Abschnitts 63 in Vorwärtsrichtung
(in Richtung der Nockenwelle 13) vorsteht.
-
Ein
Stoßpunktabschnitt 65 ist
am vorderen Ende des dritten Abschnitts 64 gebildet, und
der Stoßpunktabschnitt 65 bewegt
sich gemäß der Drehung
des zweiten Kipphebels 25 in das Fenster 45 oder
vom Fenster 45 weg. Während
die Kerbe 49 im Fenster 45 positioniert ist, bewegt
sich der Stoßpunktabschnitt 65 gemäß 8 und 9 frei
in der Kerbe 49 und stört
nicht das erste Stoßteilstück 41 (und
somit den ersten Kipphebel 24). Anders gesagt ist die Tiefe
der Kerbe 49 so auf ein Maß eingestellt, daß der Stoßpunktabschnitt 65 nicht
berührt
wird. Ist dagegen der Außenumfang
des Kolbens 46 im Fenster 45 gemäß 10 positioniert,
stößt der Stoßpunktabschnitt 65 an
den Außenumfang
des Kolbens 46 gemäß der Drehung
des zweiten Kipphebels 25 an und dreht dadurch das erste
Stoßteilstück 41 (und somit
den ersten Kipphebel 24).
-
Das
heißt,
bei Öldruckzufuhr
in die Zylinderkammer 44 zusammen mit der Drehung des zweiten Kipphebels 25 stößt der Stoßpunktabschnitt 65 an den
Außenumfang
des Kolbens 46 an, und die Verschiebung der zweiten Auslaßnocke 19 für den AGR-Modus wird zum Auslaßventil 4 über den
zweiten Kipphebel 25 und ersten Kipphebel 24 übertragen.
Außerdem
wird die Verschiebung der ersten Auslaßnocke 18 für den Normalmodus
auch zum Auslaßventil 4 über den
ersten Kipphebel 24 übertragen.
Wird dagegen kein Öldruck
in die Zylinderkammer 44 geführt, wird die Verschiebung
der zweiten Auslaßnocke 19 für den AGR-Modus nicht vom zweiten
Kipphebel 25 zum ersten Kipphebel 24 übertragen,
und nur die Verschiebung der ersten Auslaßnocke 18 für den Normalmodus
wird zum Auslaßventil 4 über den
ersten Kipphebel 24 übertragen.
Bei einem solchen Aufbau kann das Auslaßventil 4 im AGR-Modus
während
des Einlaßtakts
unabhängig vom
Auslaßtakt
geöffnet
werden.
-
Im
folgenden wird der Motorbetrieb durch den Auslaßventiltriebmechanismus 20 mit
dem zuvor beschriebenen Modusauswahlmechanismus 40 erläutert.
-
Angenommen
sei, daß der
Motor gerade im Normalmodus läuft.
Hierbei ist das Ölsteuerventil 53 geschlossen,
und es wird kein Öldruck
in die Route 51 in der Kipphebelwelle 22 geführt. Im Ölsteuerventil ist
ein winziges Loch geöffnet,
um eine kleine Ölmenge
zur Schmierung der Kipphebelwelle 22 und des ersten und
zweiten Kipphebels 24, 25 zuzuführen. Dieses
Loch ist ausreichend klein, damit nur eine kleine Motorölmenge fließen kann
und der Öldruck nicht
den Wert zum Hochdrücken
des Kolbens 46 erreicht. Folglich wird gemäß 3, 8 und 9 der
Kolben 46 durch die elastische Kraft der Schraubenfeder 50 herabgedrückt, und
die Kerbe 49 ist im Fenster 45 positioniert.
-
In
diesem Zustand bewegt sich der Stoßpunktabschnitt 65 des
zweiten Kipphebels 25 in der Drehung durch die zweite Auslaßnocke 19 innerhalb der
Kerbe 49 hin und her, ohne den Kolben 46 gemäß 8 und 9 zu
berühren.
Das heißt,
die Bewegung des zweiten Kipphebels 25 wird nicht zum ersten
Kipphebel 24 übertragen.
Daher wird gemäß 8 nur
die Bewegung des ersten Kipphebels 24, der durch die erste
Auslaßnocke 18 gedreht
wird, zum oberen Ende des Ventilschafts 6 übertragen, und
das Auslaßventil 4 wird
hochgedrückt.
Als Ergebnis wird das Auslaßventil 4 mit
der Öffnungs-/Schließzeit und
dem Ventilhub angesteuert, der dem durch die erste Auslaßnocke 18 festgelegten Normalmodus
entspricht. Am Ende des Ventilschafts des Einlaßventils 5 wird die Übertragung
vom Einlaßkipphebel 16 (1) übertragen.
Dadurch wird das Einlaßventil 5 mit
der Öffnungs-/Schließzeit und
dem Ventilhub angesteuert, der dem durch die Einlaßnocke 15 festgelegten
Normalmodus entspricht.
-
Im
Normalmodus werden durch beschreibungsgemäßes Ansteuern des Auslaßventils 4 und Einlaßventils 5 das
Auslaßventil 4 und
Einlaßventil 5 mit
der teilweisen Überschneidungszeit
nahe dem oberen Totpunkt (OT) des Kolbens 46 geöffnet und geschlossen,
was z. B. 11 zeigt.
-
Ist
dagegen die AGR notwendig, wird das Ölsteuerventil 53 geöffnet. Danach
durchströmt
das Motoröl
die Route 51 in der Kipphebelwelle 22 und wird
in das Unterteil der Zylinderkammer 44 geführt, wodurch
der Kolben 46 hochgedrückt
wird. Als Ergebnis ist gemäß 10 der
Außenumfang
des Kolbens 46 im Fenster 45 positioniert.
-
Erreicht
in diesem Zustand der Kontaktpunkt der zweiten Auslaßnocke 19 das
Konturprofil, das den Grundkreis übersteigt, wird der zweite
Kipphebel 25 in Drehung versetzt, und der Stoßpunktabschnitt 65 des
zweiten Kipphebels 25 stößt an den Außenumfang
des Kolbens 46 gemäß 10 an.
Auf diese Weise wird die Kraft in Richtung zum Herabdrücken des
Kolbens 46 zum ersten Kipphebel 24 vom Stoßpunktabschnitt 65 des
zweiten Kipphebels 25 über den
Außenumfang
des Kolbens 46 übertragen.
Da diese Kraft in gleicher Richtung wie die Drehrichtung des ersten
Kipphebels 24 wirkt, veranlaßt diese Kraft die Drehung
des ersten Kipphebels 24, und diese Bewegung wird zum oberen
Ende des Ventilschafts 6 übertragen, wodurch das Auslaßventil 4 hochgedrückt wird.
-
Die
zweite Auslaßnocke 19 für den AGR-Modus
ist so konfiguriert, daß sie
das Auslaßventil 4 während des
Einlaßtakts
mit einer Verzögerung
von θ° gegenüber der
ersten Auslaßnocke 18 für den Normalmodus öffnet. Daher
wird gemäß 12 das Auslaßventil 4 als "Auslaß 1" beim Auslaßtakt geöffnet (erstes
Mal) und anschließend
als "Auslaß 2" geöffnet, während das
Einlaßventil 5 beim
anschließenden
Einlaßtakt
geöffnet
ist (zweites Mal).
-
Auf
diese Weise kann durch Verwendung des Auslaßventiltriebmechanismus 20 die
Lösezeit des
Außlaßventils 4 während des
Einlaßtakts
unabhängig
vom Auslaßtakt
frei eingestellt werden. Im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren zur Gewährleistung
der AGR-Menge durch Einstellen der Überschneidungsperiode sind
daher Einschränkungen
geringer, und eine ausreichende AGR-Menge ist gewährleistet.
Das heißt,
durch Lösen
des Auslaßventils 4 während des
Einlaßtakts
kann ein großes Abgasvolumen
in die Einlaßluft
eingemischt werden, was die schattierte Fläche von "Auslaß 2" in 12 zeigt.
Wie aus 12 hervorgeht, wird im Vergleich zur
AGR-Menge, die während
der Überschneidungsperiode
aufrechterhalten bleibt, außerdem
eine größere AGR-Menge
erhalten. Somit wird der Effekt der inneren AGR überragend verstärkt, die
Abgaszusammensetzung läßt sich
verbessern, und zudem kann der Katalysator früher anspringen. Natürlich kann dieser
Betrieb gemäß 12 mit
der Überschneidung
kombiniert sein.
-
Vorzugsweise
wird gemäß 12 das
Auslaßventil 4 in
dem Moment gelöst,
wenn der Ventilhub des Einlaßventils 5 das
Maximum beim Einlaßtakt
erreicht. Innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des Einlaßtakts kann
daher das Auslaßventil 4 bei
Wahrung eines großen
Ventilhubs geöffnet
und geschlossen werden, so daß eine
größere AGR-Menge
gewährleistet
ist.
-
In
diesem Beispiel sind die erste Auslaßnocke 18 für den Normalmodus
und die zweite Auslaßnocke 19 für den AGR-Modus
im Auslaßventiltriebmechanismus 20 kombiniert,
so daß das
Auslaßventil 4 während des
Einlaßtakts
leicht geöffnet
und geschlossen werden kann.
-
Zweite Ausführungsform
-
Anhand
von 13 bis 15 wird
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Um in dieser Ausführungsform den Effekt der inneren AGR
weiter zu verstärken,
ist zusätzlich
zum Auslaßventiltriebmechanismus 20 zum
Ermöglichen
des Lösens
des Auslaßventils 4 während des
Einlaßtakts ein
Einlaßventiltriebmechanismus 70 vorgesehen, der
den Ventilhub des Einlaßventils 5 beim
Einlaßtakt variieren
soll. Durch Verwendung dieses Einlaßventiltriebmechanismus 70 erfolgt
im AGR-Modus eine solche Steuerung, daß der Ventilhub des Einlaßventils 5 kleiner
als der Ventilhub im Normalmodus ist.
-
Insbesondere
ist ein Modusauswahlmechanismus 40a, der dem Modusauswahlmechanismus 40 in
der ersten Ausführungsform ähnelt, in
der Nockenwelle 14 zum Einlaß und einer Kipphebelwelle 71 zum
Einlaß gemäß 13 montiert.
-
Die
Komponenten des Modusauswahlmechanismus 40a sind grundsätzlich die
gleichen wie die Komponenten des Modusauswahlmechanismus 40,
und eine Beschreibung erübrigt
sich. Die Teile in 13 sind mit den gleichen Bezugszahlen
und mit dem Anhang "a" bezeichnet, um sie
von denen des zuvor gezeigten Modusauswahlmechanismus 40 zu unterscheiden.
-
Der
Unterschied zwischen dem Modusauswahlmechanismus 40a und
dem Modusauswahlmechanismus 40 sind in folgendem: Der zweite
Kipphebel 25a wird zur Übertragung
des (normalen) Ventilhubs zum Einlaßventil im Normalmodus verwendet, und
der erste Kipphebel 24a kommt zum Übertragen des relativ kleinen
Ventilhubs zum Einlaßventil
im AGR-Modus zum Einsatz. Eine zweite Einlaßnocke 72 auf der
Nockenwelle 14, die den zweiten Kipphebel 25a kontaktiert,
hat ein Konturprofil zum Festlegen des Ventilhubs im Normalmodus
gemäß 14A. Eine erste Einlaßnocke 73 auf der
Nockenwelle 14, die den ersten Kipphebel 24a kontaktiert, hat
ein Konturprofil zum Festlegen des relativ kleinen Ventilhubs im
AGR-Modus gemäß 14B. Hierbei ist der Ventilhub, den die erste
Einlaßnocke 73 dem Einlaßventil 5 im
AGR-Modus verleiht, größer als
der Ventilhub, den die zweite Auslaßnocke 19 (2B) dem
Auslaßventil 4 im
AGR-Modus verleiht.
-
Durch
Verwendung des Einlaßventiltriebmechanismus 70 mit
einem solchen Modusauswahlmechanismus 40a im Normalmodus
wird der zweite Kipphebel 25a mit dem ersten Kipphebel 24a gekoppelt,
die Verschiebung der zweiten Einlaßnocke 72 wird zum
oberen Ende des Einlaßventils 5 (1) über den
zweiten Kipphebel 25a und ersten Kipphebel 24a übertragen,
und das Einlaßventil 5 wird
angesteuert. Da in diesem Fall die Verschiebung der ersten Einlaßnocke 73 kleiner
als die Verschiebung der zweiten Einlaßnocke 72 ist und
beide phasenangepaßt
sind, wird die Verschiebung der ersten Einlaßnocke 73 nicht zum
ersten Kipphebel 24a übertragen. Dagegen
ist im AGR-Modus der zweite Kipphebel 25a vom ersten Kipphebel 24a getrennt,
und nur die Verschiebung der ersten Einlaßnocke 73 wird zum oberen
Ende des Einlaßventils 5 über den
ersten Kipphebel 24a übertragen,
und das Einlaßventil 5 wird
angesteuert.
-
Somit
wird durch Verwendung des Einlaßventiltriebmechanismus 70 zusammen
mit dem Auslaßventiltriebmechanismus 20 im
AGR-Modus die Luftansaugmenge beim Einlaßtakt gemäß 15 unterdrückt. Als
Ergebnis ist die AGR-Rate erhöht, und
die innere AGR wird mit höherer
Wirkung realisiert. Eine solche Kombination zweier Mechanismen ist
besonders wirksam im Leerlaufbetrieb mit hoher Luftüberschußrate eines
Dieselmotors, der früheres Anspringen
des Katalysators besonders erfordert, und bei gewünschter
Erhöhung
der Abgastemperatur im Betrieb mit geringer Last.
-
Die
Erfindung ist nicht nur auf die dargestellten Ausführungsformen
beschränkt,
sondern kann auf verschiedene Weise innerhalb des Bereichs geändert und
abgewandelt werden, der nicht vom Schutzumfang oder Grundgedanken
der Erfindung abweicht. Zum Beispiel wird in den o. g. Ausführungsformen
die Erfindung im Dieselmotor angewendet, aber ohne auf dieses Beispiel
beschränkt
zu sein, kann die Erfindung in einem Ottomotor oder anderen Motoren
zur Anwendung kommen. In den Ausführungsformen wird der variable Übertragungsmechanismus
vom Typ mit Druckkontakten zum Koppeln und Trennen des ersten Kipphebels 24 (24a) und
zweiten Kipphebels 25 (25a) verwendet, aber ohne
auf dieses Beispiel beschränkt
zu sein, kann das Auslaßventil
während
des Einlaßtakts
gelöst oder
kann das Einlaßventil
um einen geringen Ventilhub im AGR-Modus gelöst werden durch einen Auslaßventiltriebmechanismus
und Einlaßventiltriebmechanismus,
die andere Aufbauten oder Einrichtungen verwenden.
-
Dem
Fachmann werden zusätzliche
Vorteile und Abwandlungen leicht deutlich sein. Daher ist die Erfindung
in ihren weitergefaßten
Aspekten nicht auf die spezifischen Details und repräsentativen
Ausführungsformen
beschränkt,
die hierin aufgezeigt und beschrieben sind. Folglich können verschiedene
Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang
des allgemeinen erfinderischen Konzepts abzuweichen, das durch die
beigefügten
Ansprüche
und deren Äquivalente
festgelegt ist.