DE102005017069B4

DE102005017069B4 - Variable Ventileinheit für V-Motor

Info

Publication number: DE102005017069B4
Application number: DE102005017069A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Murata
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2025-04-14
Also published as: CN100455773C; DE102005017069A1; US20050279303A1; JP2005299539A; JP4327645B2; US7258089B2; CN1683754A

Abstract

Variable Ventileinheit für einen V-Motor mit:
einer Nockenwelle (10, 110), für jede von einem Paar Zylinderbänken (108a, 108b), die mit einer Nocke (15) ausgebildet ist,
einem Umkehrmechanismus (90, 130), der eine Drehrichtung der Nockenwelle (10, 120) der einen Zylinderbank (108b) im Hinblick auf eine Drehrichtung der Nockenwelle (10, 120) der anderen Zylinderbank (108a) umkehrt, und
einem Kipphebelmechanismus (19), der durch die Nocke (15) angesteuert wird und ein Einlaßventil (5) und/oder ein Auslaßventil (6) öffnet und schließt, wobei
der Kipphebelmechanismus (19) eine Phase des Einlaßventils (5) und/oder des Auslaßventils (6) ändert, während er eine durch die Nocke (15) angesteuerte Position (P1) in Umfangsrichtung der Nockenwelle (10, 120) verschiebt, und der Kipphebelmechanismus (19) ferner aufweist:
eine Kipphebelwelle (11) für jede der Zylinderbänke (108a, 108b), die parallel zur Nockenwelle (10, 110) jeder Zylinderbank (108a, 108b) angeordnet ist,
einen ersten Hebel (25), der das Einlaßventil (5) und/oder das...

Description

Die Erfindung betrifft eine variable Ventileinheit für einen V-Motor, die eine Ansteuerphase eines Einlaß- oder Auslaßventils variieren kann.
Die meisten in Kraftfahrzeuge eingebauten Motoren sind mit einer variablen Ventileinheit ausgestattet, um Motorabgas zu begrenzen und Kraftstoffverbrauch (spezifischen Benzinverbrauch) zu senken. Die variable Ventileinheit ändert eine Phase, d. h. die Öffnungs- und Schließzeit, des Einlaß-/Auslaßventils gemäß dem Fahrmodus von Kraftfahrzeugen.
Ein hin- und hergehender Nockenaufbau ist als Aufbau der variablen Ventileinheit angegeben. Gemäß dem hin- und hergehenden Nockenaufbau wird eine Phasen einer in einer Nockenwelle gebildete Nocke zeitweilig durch eine hin- und hergehende Nocke ersetzt. Die hin- und hergehende Nocke hat ein Grundkreisintervall und ein Hubintervall, die miteinander kommunizieren.
Bei dieser Art von hin- und hergehendem Nockenaufbau wird oft ein Kipphebelmechanismus verwendet, um ein Verhältnis eines Grundkreisintervalls und eines Hubintervalls, die durch die hin- und hergehende Nocke ersetzt sind, zu variieren. Der Kipphebelmechanismus ändert dieses Verhältnis gemäß dem Fahrmodus von Kraftfahrzeugen. Beispielsweise offenbart das japanische Patent Nr. 3245492 die zuvor beschriebene variable Ventileinheit.
Das Dokument EP 1 182 331 B1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, die jeweils über eine Ventilbetätigungsvorrichtung verfügen, die eine Einstellungsänderung des Ventilzeitpunktes und der Ventilanhebung gestattet. Jede der Ventilbetätigungsvorrichtungen enthält eine Antriebswelle, eine exzentrische Nocke, eine kippbare Nocke, einen Kraftübertragungsmechanismus und einen Steuermechanismus, wobei der Kraftübertragungsmechanismus die exzentrische Nocke mit der kippbaren Nocke mechanisch verbindet und der Steuermechanismus die Stellung des Kraftübertragungsmechanismus ändert.
Andererseits muß im Motor Pumpverlust reduziert werden, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Berücksichtigt man diese Pumpverlustreduzierung, sollte die folgende Bedingung erfüllt sein: Bei Änderung einer Phase eines Einlaßventils ist insbesondere erwünscht, die Phase, d. h. die Ventilöffnungs- und -schließzeit, zu variieren, so dass die Ventilöffnungszeit des Einlaßventils konstant bleibt. Dadurch wird Einlaßluft Zylindern verlustfrei zugeführt.
Allerdings wird in der o. g. variablen Ventileinheit, die in dem japanische Patent Nr. 3245492 offenbart ist, eine Nockenphase der Nockenwelle einfach durch eine hin- und hergehende Nocke ersetzt. Aus diesem Grund ist der maximale Hub der variierten Nockenphase im wesentlichen der gleiche wie der maximale Hub der Nockenphase vor dem Variieren. Dadurch ändern sich Ventilöffnungs- und -schließzeiten der variierten Nockenphase im Hinblick auf einen Zustand vor dem Variieren.
Aus diesem Grund muß ein Motor mit dieser variablen Ventileinheit vom Typ mit hin- und hergehender Nocke eine variable Ventileinheit unabhängig verwenden, die sich vom Typ mit hin- und hergehender Nocke unterscheidet.
Insbesondere wird eine variable Ventileinheit des folgenden Typs verwendet: d. h., ein Typ zum Verschieben der Nocke in voreilende oder nacheilende Winkelrichtung mittels Öldruck. Die variable Ventileinheit variiert die Phase des Einlaßventils, um die Ventilöffnungszeit konstant zu machen, und reduziert dadurch den Pumpverlust.
Kommen aber mehrere variable Ventileinheiten beschreibungsgemäß zum Einsatz, muß jedes variable System gleichzeitig und richtig gesteuert werden. Außerdem muß die Phasenvariable groß sein; daher fehlt es an Ansprechbarkeit oder Variabilität. Als Ergebnis ist es möglich, daß sich der Kraftstoffverbrauch nicht ausreichend verbessert.
Insbesondere wird bei Anwendung eines die Ventilphase variierenden Systems auf einen V-Motor die Nockenwelle jeder Bank in die gleiche Richtung gedreht. Im Gegensatz dazu ist ein an jeder Bank befestigtes Ventilsystem in einem zueinander symmetrischen Zustand angeordnet. Als Ergebnis kehrt sich die Phasenänderungsrichtung jeder Bank um.
Daher unterscheidet sich die Ventilphasenvariable, d. h. die phasengesteuerte Variable, in jeder Bank stark. Aus diesem Grund erfordert der V-Motor eine phasenvariable Ventileinheit zum Kompensieren der Ventilphasenvariablen. Zusätzlich verwendet der V-Motor eine phasenvariable Ventileinheit mit einer unterschiedlichen Phasenvariablen für jede Bank.
Folglich wird der Aufbau der variablen Ventileinheit kompliziert. Außerdem ist problematisch, daß das Ansprechverhalten des Motors beeinträchtigt ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine variable Ventileinheit für einen V-Motor bereitzustellen, die gemeinsam für je de Bank verwendet wird und eine Ventilschließzeit statt einer Ventilöffnungszeit mit der gleichen Phasenvariablen in jeder Bank stark variieren kann.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen beschriebenen Merkmalen gelöst.
Erfindungsgemäß weist eine variable Ventileinheit für einen V-Motor eine Nockenwelle, einen Kipphebelmechanismus und einen Umkehrmechanismus auf.
Die Nockenwelle ist an jeder Zylinderbank eines Paars Zylinderbänke befestigt.
Der Kipphebelmechanismus öffnet und schließt ein Einlaßventil und/oder ein Auslaßventil. Der Kipphebelmechanismus wird durch die in der Nockenwelle gebildete Nocke angesteuert. Der Kipphebelmechanismus ändert eine Phase des Einlaßventils oder des Auslaßventils, während er eine durch die Nocke angesteuerte Position in Umfangsrichtung der Nockenwelle verschiebt.
Der Umkehrmechanismus kehrt eine Drehrichtung einer Nockenwelle einer Zylinderbank im Hinblick auf eine Drehrichtung einer Nockenwelle der anderen Zylinderbank um.
Durch diesen Aufbau wird eine variable Ventileinheit mit einfachem und identischem Aufbau gemeinsam für jede Zylinderbank mit Hilfe der o. g. Drehrichtungsumkehr der Nockenwelle verwendet. In jeder Zylinderbank wird die Ventilschließzeit stärker als die Ventilöffnungszeit mit der gleichen Nockenphasenvariablen variiert, was Pumpverlust reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Zylinder von Zylinderbänken zueinander versetzt und dadurch in verschobenem Zustand angeordnet. Der Umkehrmechanismus ist in einem Versatzraum vorgesehen, und der Versatzraum ist an einem Bankende durch Versetzen der Zylinderbänke gebildet.
Durch diesen Aufbau ist der Umkehrmechanismus im Versatzraum angeordnet. Dadurch ist der Umkehrmechanismus in den V-Motor kompakt eingebaut.
Gemäß der Erfindung weist der Kipphebelmechanismus eine Kipphebelwelle, einen er sten Hebel, einen zweiten Hebel, eine Stützwelle, einen dritten Hebel und einen variablen Mechanismus auf.
Die Kipphebelwelle ist an jeder Zylinderbank befestigt. Die Kipphebelwelle ist parallel zur Nockenwelle jeder Zylinderbank angeordnet.
Der erste Hebel steuert das Einlaßventil und/oder das Auslaßventil an. Der erste Hebel ist an der Kipphebelwelle schwenkbar gelagert.
Der zweite Hebel ist mit der Kipphebelwelle als Drehpunkt schwenkbar. Der zweite Hebel stößt an die Nocke an, um über die Nocke angesteuert zu werden.
Die Stützwelle ist in der Umgebung der Kipphebelwelle angeordnet.
Der dritte Hebel ist an der Stützwelle schwenkbar gelagert. Der dritte Hebel nimmt eine Verschiebung des zweiten Hebels auf. Der dritte Hebel variiert eine Phase der Nocke gemäß einer Positionsänderung des zweiten Hebels, die durch Bewegung des Drehpunkts des zweiten Hebels erzeugt wird, um den ersten Hebel anzusteuern.
Der variable Mechanismus verschiebt den kipphebelwellenseitigen Drehpunkt des zweiten Hebels und verschiebt dadurch eine Position des über die Nocke angesteuerten zweiten Hebels in Umfangsrichtung der Nockenwelle.
Durch diesen Aufbau weist der Kipphebelmechanismus einen einfachen und einzelnen Mechanismus auf, der den ersten bis dritten Hebel kombiniert. Durch Verwendung des Kipphebelmechanismus wird die Ventilschließzeit stärker als die Ventilöffnungszeit variiert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine variable Ventileinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einem V-Motorkopf mit einer obenliegenden Nockenwelle (SOHC), an dem diese Einheit befestigt ist;
2 eine Vorderansicht eines V-Motors von 1;
3 eine Querschnittansicht einer variablen Ventileinheit, die an einer rechten Bank des V-Motors von 1 in der Umgebung einer Einlaßnocke befestigt ist;
4 eine Querschnittansicht der variablen Ventileinheit, die an der rechten Bank des V-Motors von 1 in der Umgebung einer Auslaßnocke befestigt ist;
5 eine Draufsicht auf die variable Ventileinheit von 1;
6 eine perspektivische Explosionsansicht der variablen Ventileinheit von 5;
7 eine Querschnittansicht einer variablen Ventileinheit, die an einer linken Bank des V-Motors von 1 befestigt ist;
8 eine Querschnittansicht eines Zustands, in dem ein Anstoßabschnitt eines Kipphebels ein Grundkreisintervall einer Nockenfläche bei maximaler Ventilhubsteuerung der variablen Ventileinheit kontaktiert;
9 eine Querschnittansicht eines Zustands, in dem ein Anstoßabschnitt eines Kipphebels ein Hubintervall der Nockenfläche von 8 kontaktiert;
10 eine Querschnittansicht eines Zustands, in dem ein Anstoßabschnitt eines Kipphebels ein Grundkreisintervall einer Nockenfläche bei minimaler Ventilhubsteuerung der variablen Ventileinheit kontaktiert;
11 eine Querschnittansicht eines Zustands, in dem ein Anstoßabschnitt eines Kipphebels ein Hubintervall der Nockenfläche von 10 kontaktiert;
12 ein Diagramm zur Erläuterung der Leistung der variablen Ventileinheit;
13 eine Draufsicht auf einen Zustand, in dem eine variable Ventileinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung an einem V-Motor mit zwei obenliegenden Nockenwellen (DOHC) befestigt ist; und
14 eine Vorderansicht eines V-Motors von 13. Im folgenden wird die variable Ventileinheit für einen V-Motor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung anhand von 1 bis 12 beschrieben.
1 ist eine Draufsicht auf einen V-Motor 200. Der Motor 200 ist z. B. ein V-Hubkolben-Ottomotor mit sechs Zylindern. 2 ist eine Vorderansicht des Motors 200. 3 ist eine Querschnittansicht einer rechten Bank des Motors 200. 4 ist eine Querschnittansicht der rechten Bank des Motors 200 an einem anderen Punkt als in 3. 7 ist eine Querschnittansicht einer linken Bank des Motors 200.
Gemäß 1 und 2 weist der Motor 200 einen Motorhauptkörper 100 auf. Der Motorhauptkörper 100 weist einen Zylinderblock 104, einen Zylinderkopf 1, eine Ölwanne 107 usw. auf.
Der Zylinderblock 104 hat einen Kurbelgehäuseabschnitt 101 am unteren Abschnitt. Der Zylinderblock 104 hat einen Deck-Zylinderabschnitt 103 am oberen Abschnitt. Der Deck-Zylinderabschnitt 103 ist mit sechs Zylindern 102 versehen. Diese Zylinder sind in 3 × 3-Aufteilung angeordnet. Damit ist der Deck-Zylinderabschnitt 103 V-förmig.
Der Zylinderkopf 1 ist an jedem Kopf 103a des Deck-Zylinderabschnitts 103 befestigt. Die Ölwanne 107 ist am Zylinderblock 104 befestigt, um einen unteren Öffnungsabschnitt des Kurbelgehäuseabschnitts 101 abzudecken.
Durch diesen Aufbau weist der Motorhauptkörper 100 eine rechte Bank 108a und eine linke Bank 108b auf. Die rechte und linke Bank 108a und 108b setzen sich aus dem Deck-Zylinderabschnitt 103 und dem Zylinderkopf 1 zusammen.
In diesem Fall sind an den Bänken 108a und 108b befestigte Zylinder in einem zueinander verschobenen Zustand so angeordnet, daß eine Pleuelstange, die sich von einem Kolben erstreckt, der in jedem Zylinder 102 hin- und hergehend aufgenommen ist, auf der Achse der Kurbelwelle 106 angeordnet ist.
Gemäß 3 und 7 ist der an der rechten Bank 108a befestigte Zylinderkopf 1 mit mehreren Brennräumen 2 am unteren Abschnitt ausgebildet. Jeder Brennraum 2 ist in Entsprechung zum Zylinder 102 gebildet. Der an der linken Bank 108b befestigte Zylinderkopf 1 ist mit mehreren Brennräumen 2 am unteren Abschnitt ausgebildet. Jeder Brennraum 2 ist in Entsprechung zum Zylinder 102 gebildet.
Jeder Zylinderkopf 1 ist mit einem Paar Einlaßkanälen 3 und einem Paar Auslaßkanälen 4 für jeden Brennraum 2 versehen. In 3 und 7 ist nur eine Seite dieser Einlaß- und Auslaßkanäle 3 und 4 gezeigt.
Ein Einlaßventil 5 und ein Auslaßventil 6 sind im oberen Abschnitt des Zylinderkopfs 1 eingebaut. Das Einlaßventil 5 öffnet und schließt den Einlaßkanal 3. Das Einlaßventil 5 weist ein hin- und hergehendes Ventil auf. Das Auslaßventil 6 öffnet und schließt den Auslaßkanal 4. Das Auslaßventil 6 weist ein hin- und hergehendes Ventil auf.
Der vorgenannte Einlaßkanal und das Einlaßventil 3 und 5 sind zur Innenseite der Bank hin in der rechten und linken Bank 108a und 108b angeordnet. Der vorgenannte Auslaßkanal und das Auslaßventil 4 und 6 sind zu der Außenseite der Bank hin in der rechten und linken Bank 108a und 108b angeordnet.
Somit saugt der Motor 200 Einlaßluft an der Innenseite der Bank an und gibt Abgas an der Außenseite der Bank ab. Als Ergebnis führt der Motor 200 Einlaß- und Auslaßbetriebsabläufe mit Hilfe der V-Form des Decks rationell durch.
In diesem Fall sind die o. g. Einlaß- und Auslaßventile 5 und 6 vom normalerweise geschlossenen Typ und werden durch eine Ventilfeder 7 in Ventilschließrichtung gedrückt.
Die rechte und linke Bank 108a und 108b sind mit einem Ventilsystem 8 versehen. Das Ventilsystem 8 ist vom SOHC-Typ (mit einer obenliegenden Nockenwelle).
Die an der rechten und linken Bank 108a und 108b befestigten Ventilsysteme sind symmetrisch zueinander angeordnet. Insbesondere ist der Aufbau, bei dem der Einlaßkanal und das Einlaßventil 3 und 5 sowie der Auslaßkanal und das Auslaßventil 4 und 6 in der rechten Bank 108a angeordnet sind, symmetrisch zum Aufbau, bei dem der Einlaßkanal und das Einlaßventil 3 und 5 sowie der Auslaßkanal und das Auslaßventil 4 und 6 in der linken Bank 108b angeordnet sind.
Im Aufbau des Ventilsystems 8, das an der rechten Bank 108a befestigt ist, und im Aufbau des Ventilsystems 8, das an der linken Bank 108b befestigt ist, kommen die gleichen Komponenten und Aufbauten zum Einsatz. 5 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt in Entsprechung zu einem Zylinder 102 im Ventilsystem 8, das an der rechten Bank 108a befestigt ist. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Abschnitts in Entsprechung zu einem Zylinder 102 im Ventilsystem 8, das an der rechten Bank 108a befestigt ist.
Im folgenden wird das an der rechten Bank 108a befestigte Ventilsystem 8 erläutert. Das Ventilsystem 8 weist eine Nockenwelle 10, eine variable Ventileinheit 20, eine Auslaßkipphebelwelle 12 und einen Kipphebel 18 auf.
Die Nockenwelle 10 ist über dem Brennraum 2 angeordnet. Die Nockenwelle 10 erstreckt sich in Längsrichtung des Zylinderkopfs 1. Die Nockenwelle 10 ist drehbar.
Gemäß 3 dreht die Nockenwelle bei Antrieb in Pfeilrichtung A. Die Nockenwelle 10 ist mit einer Einlaßnocke 15 und zwei Auslaßnocken 16 für jeden Brennraum 2 ausgebildet. Insbesondere ist die Einlaßnocke 15 an einem Wellenabschnitt gemäß 5 gebildet. Der Wellenabschnitt ist ein Abschnitt in Entsprechung zur Mitte des Brennraums 2 in der Nockenwelle 10. Die Auslaßnocken 16 sind auf beiden Seiten der Einlaßnocke 15 in der Nockenwelle 10 gebildet.
Die variable Ventileinheit 20 weist einen Kipphebelmechanismus 19 auf. Der Kipphebelmechanismus 19 weist eine Einlaßkipphebelwelle 11 und eine Stützwelle 13 auf.
Die Einlaßkipphebelwelle 11 ist zur Innenseite der Bank hin angeordnet. Die Kipphebelwelle 11 erstreckt sich etwa parallel zur Nockenwelle 10. Die Kipphebelwelle 11 ist drehbar. Mit der Innenseite der Bank ist die der anderen Bank zugewandte Seite bezeichnet.
Die Auslaßkipphebelachse 12 ist auf der Gegenseite zur Einlaßkipphebelwelle 11 über die Nockenwelle 10 angeordnet und etwa parallel zur Nockenwelle 10 befestigt.
Die Stützwelle 13 ist über einer Stelle zwischen der Kipphebelwelle 11 und der Kipphebelachse 12 fest angeordnet. Die Stützwelle 13 ist in einem Zustand befestigt, in dem sie etwa parallel zur Nockenwelle 10 angeordnet ist.
Gemäß 4 bis 6 ist die Auslaßkipphebelachse 12 drehbar mit dem Kipphebel 18 für jedes Auslaßventil 6 vorgesehen. Der Kipphebel 18 steuert das Auslaßventil 6 an. Die Auslaßkipphebelachse 12 ist für jedes Auslaßventil 6, d. h. jede Auslaßnocke 16, vorgesehen. In 4 bis 6 ist ein einseitiger Kipphebel 18 dargestellt.
Der Kipphebel 18 weist z. B. eine Kipphebelwellen-Stütznabe 22, ein Wälzteil 23 und einen Justierschraubenabschnitt 24 auf.
Die Kipphebelwellen-Stütznabe 22 ist an der Kipphebelachse 12 drehbar gelagert.
Das Wälzteil 23 ist an einem Endabschnitt der Nockenwelle 10 vorgesehen. Das Wälzteil 23 ist drehbar befestigt.
Der Justierschraubenabschnitt 24 ist am anderen Endabschnitt vorgesehen. Der Justierschraubenabschnitt 24 fungiert als Ansteuerteil des Auslaßventils 6. Das Wälzteil 23 wälzt in Kontakt mit einer Nockenfläche der Auslaßnocke 16. Der Justierschraubenabschnitt 24 ist am oberen Endabschnitt des Auslaßventils 6 angeordnet. Der obere Endabschnitt des Auslaßventils 6 steht vom oberen Abschnitt des Zylinderkopfs 1 nach außen vor. Der obere Endabschnitt des Auslaßventils 6 ist ein Ventilschaftende.
Der Kipphebelmechanismus 19 weist einen Kipphebel 25 als ersten Hebel, einen Mittelkipphebel 35 als zweiten Hebel und eine Schwenknocke 45 als dritten Hebel auf.
Dadurch steuert der Kipphebelmechanismus 19 die gepaarten Einlaßventile 5 gemeinsam an. Drehen der Kipphebelmechanismus 19 und der Kipphebel 18 die Einlaßnocke 15 und Auslaßnocke 16, werden das Einlaßventil 5 und das Auslaßventil 6 gemäß einem vorbestimmten Verbrennungszyklus geöffnet und geschlossen. Der vorbestimmte Verbrennungs-Zyklus hat z. B. vier Takte, d. h. Einlaßtakt, Verdichtungstakt, Expansionstakt und Auslaßtakt, die sich nacheinander fortsetzen.
Gemäß 3 bis 6 weist der Kipphebelmechanismus 19 einen Kipphebel 25 als ersten Hebel, einen Mittelkipphebel 35 als zweiten Hebel und eine Schwenknocke 45 als dritten Hebel auf.
Der Kipphebel 25 ist an der Kipphebelwelle 11 schwenkbar gelagert. Der Mittelkipphebel 35 wird durch die Einlaßnocke 15 angesteuert. Die Schwenknocke 45 ist an der Stützwelle 13 schwenkbar gelagert.
Gemäß 6 ist im Kipphebel 25 ein Abschnitt, der Verschiebung zu mehreren, d. h. gepaarten, Einlaßventilen 5 überträgt, gabelförmig ausgebildet. Beispielsweise weist der Kipphebel 25 ein Paar Kipphebelteile 29 auf. Jedes Kipphebelteil 29 ist mit einer zylindrischen Kipphebelwellen-Stütznabe 26 in der Mitte ausgebildet. Die gepaarten Kipphebelteile 29 sind parallel zueinander angeordnet.
Ein Ende des Kipphebelteils 29 ist mit einem Justierschraubenabschnitt 27 versehen. Der Justierschraubenabschnitt 27 ist ein Ansteuerteil zum Ansteuern des Einlaßventils 5. Ein Wälzteil 30 ist zwischen den anderen Enden der Kipphebelteile 29 als Wälzkontaktelement drehbar eingefügt. Das Wälzteil 30 ist auf einer kurzen Welle 32 drehbar gelagert.
Gemäß 3 und 5 ist die Kipphebelwelle 11 in die Kipphebelwellen-Stütznabe 26 des zusammengebauten Kipphebels 25 so eingesetzt, daß der Kipphebel 25 schwenkbar ist.
In diesem Fall ist das Wälzteil 30 zur Mitte des Zylinderkopfs 1 orientiert. Ein Justierschraubenabschnitt 27 ist am oberen Ende eines Einlaßventils 5 angeordnet. Das obere Ende eines Einlaßventils 5 steht vom oberen Abschnitt des Zylinderkopfs 1 vor. Der andere Justierschraubenabschnitt 27 ist am oberen Ende des anderen Einlaßventils 5 angeordnet. Das obere Ende des anderen Einlaßventils 5 steht vom oberen Abschnitt des Zylinderkopfs 1 vor. Das obere Ende jedes Einlaßventils ist ein Ventilschaftende.
Gemäß 3 und 6 kommt ein L-förmiges Teil als Mittelkipphebel 35 zum Einsatz. Der Mittelkipphebel 35 hat z. B. einen Nockenstößel 36 und einen Halteabschnitt 37. Die Form des Halteabschnitts 37 ist eine Rahmenform zum drehbaren Lagern des Nockenstößels 36. Der Nockenstößel 36 ist ein Wälzkontaktelement, das in Kontakt mit der Nockenfläche der Einlaßnocke 15 wälzt.
Der Mittelkipphebel 35 hat einen Schlepphebelabschnitt 38 und einen Drehpunkthebelabschnitt 39. Der Schlepphebelabschnitt 38 erstreckt sich vom Halteabschnitt 37 nach oben. Der Schlepphebelabschnitt 38 ist säulenförmig. Insbesondere erstreckt sich der Schlepphebelabschnitt 38 zu einer Stelle zwischen der Kipphebelwelle 11 und der Stützwelle 13.
Gemäß 4 hat der Drehpunkthebelabschnitt 39 eine flache Form, die sich von der Seite des Halteabschnitts 37 zur Unterseite eines Kipphebelwellenabschnitts 11a erstreckt. Der Kipphebelwellenabschnitt 11a ist ein Abschnitt, der zwischen dem einen und dem anderen Kipphebelteil 29 freiliegt.
Das Spitzenende des Schlepphebelabschnitts 38 ist mit einer schiefen Ebene 40 als Ansteuerfläche zur Verschiebungsübertragung zur Schwenknocke 45 ausgebildet. Die schiefe Ebene 40 ist so gebildet, daß die Seite der Kipphebelwelle 11 tiefer liegt, während die Seite der Stützwelle 13 höher liegt.
Durch diesen Aufbau ist der Mittelkipphebel 35 etwa L-förmig ausgebildet.
Das Spitzenende des Drehpunkthebelabschnitts 39 ist am Kipphebelwellenabschnitt 11a gelagert. Gemäß 3, 4, 6 und 8 bis 11 ist der Lageraufbau des Drehpunkthebelabschnitts 39 am Kipphebelwellenabschnitt 11a als Stiftteil 41 und Feststellmutter 41b dargestellt.
Das Stiftteil 41 ist mit einem Kugelabschnitt 41a am unteren Endabschnitt ausgebildet. Das Stiftteil 41 ist mit einem Außengewindeabschnitt 41c auf der Außenumfangsfläche ausgebildet. Der Außengewindeabschnitt 41c ist mit einem Außengewinde hergestellt.
Der obere Abschnitt des Kipphebelwellenabschnitts 11a ist mit einem Einstellsitz 11b ausgebildet. Der Einstellsitz 11b ist so gebildet, daß der obere Abschnitt des Kipphebelwellenabschnitts 11a eingekerbt ist. Das Stiftteil 41 durchläuft den Kipphebelwellenabschnitt 11a vom Einstellsitz 11b nach unten.
Im Kipphebelwellenabschnitt 11a ist ein Loch, das vom Stiftteil 41 durchlaufen wird, mit einem Innengewindeabschnitt ausgebildet, der in den Außengewindeabschnitt 41c eingreift. Dadurch ist das Stiftteil 41 in den Kipphebelwellenabschnitt 11a eingeschraubt. Die Feststellmutter 41b verspannt einen vom Einstellsitz 11b vorstehenden Abschnitt im Stiftteil 41. Dadurch ist das Stiftteil 41 am Kipphebelwellenabschnitt 11a befestigt.
Der Endabschnitt des Stiftteils 41, der vom Kipphebelwellenabschnitt 11a vorsteht, ist über den Drehpunkthebelabschnitt 39 gelagert. Der Drehpunkthebelabschnitt 39 ist mit einem halbkugelförmigen Aufnahmeabschnitt 42 an der Oberseite des Spitzenendes ausgebildet. Ein vom Kipphebelwellenabschnitt 11a vorstehender Kugelabschnitt 41a ist in den Aufnahmeabschnitt 42 drehbar eingepaßt.
Der Kugelabschnitt 41a und der Aufnahmeabschnitt 42 bilden einen Schwenkabschnitt P. Der Schwenkabschnitt P fungiert als Drehpunkt der Seite der Kipphebelwelle 11 des Mittelkipphebels 35.
Steuert die Einlaßnocke 15 den Nockenstößel 36 an, ist der Mittelkipphebel 35 mit dem Schwenkabschnitt P senkrecht schwenkbar, an dem der Kugelabschnitt 41a in den Aufnahmeabschnitt 42 als Drehpunkt eingepaßt ist.
Gemäß 1 und 6 ist der Endabschnitt der Kipphebelwelle 11 mit einem Steuerstellglied, d. h. einem Steuermotor 43, verbunden. Durch Betätigung des Steuermotors 43 wird die Kipphebelwelle 11 nach Bedarf gedreht und verschoben.
Insbesondere ist die Kipphebelwelle 11 in einem nachfolgend beschriebenen Bereich drehbar. Das heißt, die Kipphebelwelle 11 kann in einem Bereich aus einem Zustand, in dem das Stiftteil 41 gemäß 8 und 9 etwa senkrecht ist, in einen Zustand drehbar sein, in dem es zur Seite der Nockenwelle 10 gemäß 10 und 11 geneigt ist.
Der Schwenklageraufbau am Drehpunkthebelabschnitt des Stiftteils 41 und der Steuermotor 43 bilden einen Drehpunktbewegungsmechanismus 44. Der Drehpunktbewegungsmechanismus 44 ist ein Beispiel für einen variablen Mechanismus.
Durch Verwendung des Drehpunktbewegungsmechanismus 44 wird der Drehpunkt P der Kipphebelwelle 11 des Mittelkipphebels 35 in eine Richtung verschoben, die die Axialrichtung der Kipphebelwelle 11 kreuzt.
Gemäß 8 bis 11 wird der Drehpunkt P der Seite der Kipphebelwelle 11 des Mittelkipphebels 35 bewegt, wodurch der Mittelkipphebel 35 in seiner Position verschoben wird. Mit Hilfe dieser Bewegung wird eine Position P1 des in Kontakt mit der Einlaßnocke 15 wälzenden Nockenstößels 36 in Umfangsrichtung der Nockenwelle 10 verschoben.
Gemäß 3, 4 und 6 hat die Schwenknocke 45 einen Verschiebungsaufnahmeabschnitt 48. Die Stützwelle 13 ist in den Nabenabschnitt 46 so drehbar eingesetzt, daß die Schwenknocke 45 drehbar ist. Der Nabenabschnitt 46 ist zylinderförmig.
Der Hebelabschnitt 47 erstreckt sich vom Nabenabschnitt 46 zum Wälzteil 30. Das heißt, der Hebelabschnitt 47 erstreckt sich vom Nabenabschnitt 46 zum Kipphebel 25. Der Verschiebungsaufnahmeabschnitt 48 ist am unteren Abschnitt des Hebelabschnitts 47 gebildet.
Das Spitzenende des Hebelabschnitts 47 ist mit einer Nockenfläche 49 ausgebildet. Die Nockenfläche 49 fungiert als Übertragungsflächenabschnitt zur Verschiebungsübertragung zum Kipphebel 25. Beispielsweise erstreckt sich die Nockenfläche 49 senkrecht. Die Nockenfläche 49 wird in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Wälzteils 30 des Kipphebels 25 gewälzt.
Gemäß 6 hat der Verschiebungsaufnahmeabschnitt 48 einen Aussparungsabschnitt 51 und eine kurze Welle 52 als Wellenteil. Der Aussparungsabschnitt 51 ist am unteren Abschnitt des Hebelabschnitts 47 und genau über der Nockenwelle 10 gebildet. Die kurze Welle 52 ist im Aussparungsabschnitt 51 in gleicher Richtung drehbar wie die Wellen und Achsen 10, 11 und 12 aufgenommen.
Der untere Abschnitt der kurzen Welle 52, der aus dem Öffnungsabschnitt des Aussparungsabschnitts 51 freiliegt, ist mit einem Aussparungsabschnitt 53 ausgebildet. Das Spitzenende des Schlepphebelabschnitts 38, d. h. das Spitzenende des Mittelkipphebels 35, ist in den Aussparungsabschnitt 53 gleitend eingesetzt.
Der Boden des Aussparungsabschnitts 53 ist mit einer Aufnahmefläche 53a ausgebildet. Die Aufnahmefläche 53a ist flach. Die Aufnahmefläche 53a kontaktiert die schiefe Ebene 40, um die schiefe Ebene 40 gleitend aufzunehmen.
Durch diesen Aufbau ist die Schwenknocke 45 periodisch schwenkbar, wenn sie die Verschiebung des Mittelkipphebels 35 durch Schwenken aufnimmt. In diesem Fall fungiert die Stützwelle 13 als Drehpunkt X. Der Aussparungsabschnitt 53 fungiert als Kraftpunkt Y zum Aufnehmen einer Last vom Mittelkipphebel 35. Die Nockenfläche 49 fungiert als Lastpunkt Z zum Ansteuern des Kipphebels 25.
Der Mittelkipphebel 35 wird durch die Einlaßnocke 15 angesteuert. Beim Verschieben der Position des Mittelkipphebels 35 in Umfangsrichtung der Nockenwelle 10 ändert sich die Position der Schwenknocke 45. Bei Änderung der Position der Schwenknocke 45 wird eine Phase der Einlaßnocke 15 in voreilende oder nacheilende Winkelrichtung verschoben.
Die Nockenfläche 49 ist eine gekrümmte Fläche. Der Abstand von der Mitte der Stützwelle 13 zur gekrümmten Fläche ändert sich. Insbesondere ist der obere Abschnitt der Nocken fläche 49 ein Grundkreisintervall α. Der untere Abschnitt der Nockenfläche 49 ist ein Hubintervall β als Umwandlungsteilstück.
Das Grundkreisintervall α ist eine Bogenfläche um die Achse der Stützwelle 13. Das Hubintervall β hat Bogenflächen β1 und β2.
Die Bogenfläche β1 setzt sich zum Grundkreisintervall α fort. Die Bogenfläche β1 ist eine Bogenfläche umgekehrt zum Grundkreisintervall α. Die Bogenfläche β2 als Fortsetzung der Bogenfläche β1 ist eine Bogenfläche umgekehrt zur Bogenfläche β1.
Das Hubintervall β ist eine Bogenfläche mit der gleichen Nockenform wie die Hubfläche der Einlaßnocke 15. Das Hubintervall β hat die gleiche Funktion wie die Hubfläche der Einlaßnocke 15.
Beim Verschieben des Nockenstößels 36 in voreilende Winkelrichtung ändert sich die Fläche der Nockenfläche 49, die das Wälzteil 30 kontaktiert.
Insbesondere ändert sich ein Verhältnis zwischen nachfolgend angegebenen Intervallen α1 und β3. Das Intervall α1 ist ein Intervall, in dem das Wälzteil 30 im Grundkreisintervall α tatsächlich hin- und hergeht bzw. kommt und geht. Das Intervall β3 ist ein Intervall, in dem das Wälzteil 30 im Hubintervall β tatsächlich hin- und hergeht.
Mit der Änderung des Verhältnisses der Intervalle α1 und β3 wird bei der Öffnungs- und Schließzeit des Einlaßventils 5 die Ventilschließzeit stärker geändert als die Ventilöffnungszeit. Die Ventilöffnungszeit ist kontinuierlich variabel. Zugleich ist die Größe des Ventilhubs des Einlaßventils 5 kontinuierlich variabel.
Gemäß 6 ist das obere Ende des Stiftteils 41 mit einer Kreuzschlitznut 55 als Aufnahmeteil ausgebildet, das z. B. einen Drehvorgang aufnimmt. Durch Verwendung der Nut 55 des Stiftteils 41, des o. g. Schraubaufbaus daran und der Feststellmutter 41b wird die Ventilöffnungszeit des Einlaßventils 5 für jeden Zylinder justiert.
Gemäß 3 bis 6 ist die variable Ventileinheit 20 mit einem Drücker 58 versehen. Der Drücker 58 drückt gegen einen lippenförmigen Aufnahmeabschnitt 67, der am Außenumfangsabschnitt des Nabenabschnitts 46 gebildet ist. Dadurch stehen die Hebel des Kipphebelmechanismus 19 in engem Kontakt miteinander.
Gemäß 3 ist der Zylinderkopf 1 mit einer Zündkerze 70 versehen. Die Zündkerze 70 zündet ein Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 2. Die Zündkerze 70 ist ein Beispiel für Vorrichtungen zum Zünden eines Kraftstoff/Luft-Gemischs im Brennraum 2.
Gemäß 7 hat das Ventilsystem 8 der linken Bank 108b einen Aufbau, der zu dem der rechten Bank 108a symmetrisch ist. Insbesondere sind Komponenten des Kipphebelmechanismus 19 des Ventilsystems 8 der linken Bank 108b im Hinblick auf das Ventilsystem der rechten Bank 108a symmetrisch angeordnet.
Elemente, die die variable Ventileinheit 20 der linken Bank 108b bilden, sind die gleichen wie jene, die die variable Ventileinheit 20 der rechten Bank 108a bilden. Allerdings sind diese Elemente, die die variable Ventileinheit 20 der linken Bank 108b bilden, in umgekehrter Richtung zu denen angeordnet, die die der rechten Bank 108a bilden.
Zur Bezeichnung von Elementen, die die variable Ventileinheit 20 der rechten und linken Bank 108a und 108b bilden, kommen die gleichen Bezugszahlen zum Einsatz. Daher wird auf die Erläuterung der Elemente verzichtet, die die variable Ventileinheit 20 der linken Bank 108b bilden.
Die variable Ventileinheit 20 weist ein Paar Nockenwellenräder 80 und ein Kurbelwellenrad 81 auf. Gemäß 2 ist ein Rad 80 an einem Ende der Nockenwelle 10 der rechten Bank 108a befestigt. Das andere Rad 80 ist an einem Ende der Nockenwelle 10 der linken Bank 108b befestigt.
Das Kurbelwellenrad 81 ist an einem Ende der Kurbelwelle 106 befestigt. Über die Nockenwellenräder 80 und das Kurbelwellenrad 81 spannt sich ein Übertragungsteil 82. Ein Zahn riemen oder eine Zahnkette wird als Übertragungsteil 82 verwendet. Das Übertragungsteil 82 ist ringförmig.
Das Übertragungsteil 82 ist Teil eines Nockenübertragungsmechanismus. Die Ausgabe von der Kurbelwelle 106 wird zu den Nockenwellen der rechten und linken Bank 108a und 108b über den Nockenübertragungsmechanismus übertragen. Dadurch wird die Nockenwelle 10 angetrieben.
Der Motorhauptkörper 100 ist mit einer Umlenkrolle 84 und einer Spannrolle 85 versehen. Die Umlenkrolle 84 führt das Übertragungsteil 82. Die Spannrolle 85 setzt das Übertragungsteil 82 unter Spannung.
Beschreibungsgemäß ist die variable Ventileinheit 20 der rechten Bank 108a symmetrisch zu der der linken Bank 108b angeordnet. Die Drehrichtungen der Nockenwellen 10 der rechten und linken Bank 108a und 108b sind gleich.
Bei Übertragung der Kurbelwellenausgabe zu den Nockenwellen 10 der rechten und linken Bank 108a und 108b ist daher eine Nockenphasenänderung der variablen Ventileinheit 20 der linken Bank 108b umgekehrt zu der der variablen Ventileinheit 20 der rechten Bank 108a.
Daher weist die variable Ventileinheit 20 einen Planetenradmechanismus 90 gemäß 1 und 2 auf. Der Planetenradmechanismus 90 ist an der linken Bank 108b vorgesehen. Der Planetenradmechanismus 90 ist ein Beispiel für einen Umkehrmechanismus zum Umkehren der Drehung der Nockenwelle 10. Durch Verwendung des Planetenradmechanismus 90 wird die Phasenänderung der rechten und linken Bank 108a und 108b in gleicher Richtung vollzogen.
Der Planetenradmechanismus 90 ist in einem Versatzraum S aufgenommen. Der Versatzraum S ist ein Raum, der durch Bankversatz der rechten und linken Bank 108a und 108b gebildet ist. Insbesondere liegt der Versatzraum S zwischen dem vorderen Ende der linken Bank 108b und dem Nockenwellenrad 80 vor dem vorderen Ende der linken Bank 108b.
Der Planetenradmechanismus 90 ist am Nockenwellenabschnitt vorgesehen. In der Nockenwelle 10 ist der Nockenwellenabschnitt ein Abschnitt zwischen dem Nockenwellenrad 80 und der zum Nockenwellenrad 80 nächstgelegenen Nockengruppe. Der Nockenwellenabschnitt ist z. B. zweigeteilt.
Der Planetenradmechanismus 90 setzt sich aus einem Sonnenrad 91, einem Hohlrad 92, einem Planetenrad 93 und einem Träger 94 zusammen. Das Sonnenrad 91 ist mit einem Abschnitt der zweigeteilten Nockenwellenabschnitte verbunden. Einer der zweigeteilten Nockenwellenabschnitte ist die Seite der linken Bank 108b.
Das Hohlrad 92 ist mit dem anderen der zweigeteilten Nockenwellenabschnitte verbunden. Der andere der zweigeteilten Nockenwellenabschnitte ist eine Rollenseite.
Das Planetenrad 93 greift in das Sonnenrad 91 und das Hohlrad 92 ein.
Ein Träger 94 ist am Zylinderblock 104 befestigt. Der Träger 94 lagert das Planetenrad 93.
Vom Hohlrad 92 eingegebene Drehung wird in ihrer Drehrichtung über das Planetenrad 93 umgekehrt. Die über das Planetenrad 93 umgekehrte Drehung wird zur Nockenwelle 10 der rechten Bank 108a über das Sonnenrad 91 übertragen.
Durch Verwendung des Planetenradmechanismus 90 sind die Phasen der Einlaßventile der rechten und linken Bank 108a und 108b in gleicher Richtung variabel.
Im folgenden wird der Betrieb jeder variablen Ventileinheit 20 der rechten und linken Bank 108a und 108b erläutert. Bei angetriebenem Motor 200 wird die Ausgabe von der Kurbelwelle 106 zur rechten und linken Bank 108a und 108b über das Übertragungsteil 82 übertragen.
Zunächst wird der Betrieb der variablen Ventileinheit 20 der rechten Bank 108a nachstehend erläutert. Gemäß 3 dreht die Nockenwelle 10 in Pfeilrichtung A gemäß der Ausgabe der Kurbelwelle 106, die vom Übertragungsteil 82 übertragen wird.
Der Nockenstößel 36 des Mittelkipphebels 35 kontaktiert die Einlaßnocke 15. Der Nockenstößel 36 wird entlang einem Nockenprofil der Einlaßnocke 15 angesteuert.
Der Mittelkipphebel 35 ist mit dem Schwenkabschnitt der Kipphebelwelle 11 als Drehpunkt senkrecht schwenkbar. Diese Schwenkverschiebung wird zur Schwenknocke 45 über dem Mittelkipphebel 35 übertragen.
Ein Endabschnitt der Schwenknocke 45 ist an der Stützwelle 13 schwenkbar gelagert. Der andere Endabschnitt der Schwenknocke 45 wälzt in Kontakt mit dem Wälzteil 30 des Kipphebels 25. Die in der drehbaren kurzen Welle 52 gebildete Aufnahmefläche 53a kontaktiert die am Spitzenende des Schlepphebels 38 gebildete schiefe Ebene 40.
Infolgedessen bewegt sich die Schwenknocke 45 durch die schiefe Ebene 40 wiederholt nach oben oder unten, während sie darauf gleitet. Durch Schwenken der Schwenknocke 45 ist die Nockenfläche senkrecht schwenkbar.
Das Wälzteil 30 wälzt in Kontakt mit der Nockenfläche 49. Dadurch wird das Wälzteil 30 periodisch an die Nockenfläche 49 gedrückt. Durch Drücken des Wälzteils 30 an die Nockenfläche 49 wird der Kipphebel 25 mit der Kipphebelwelle 11 als Drehpunkt angesteuert. Daher werden mehrere, d. h. gepaarte, Einlaßventile 5 zugleich geöffnet und geschlossen.
Im Betrieb wird durch Drehen der Kipphebelwelle 11 die Drehpunktposition des Mittelkipphebels 35 z. B. dort positioniert, wo der maximale Ventilhub gewährleistet ist.
In diesem Fall verschiebt sich der Nockenstößel 36 des Mittelkipphebels 35 auf der Nockenfläche der Einlaßnocke 15. Dann ist die Schwenknocke 45 in einem Zustand positioniert, in dem die Nockenfläche 49 etwa in einem senkrechten Winkel liegt. Die Kipphebelwelle 11 wird durch den Steuermotor 43 gedreht.
Dadurch ist die Nockenfläche 49 in eine Position gebracht, in der der Ventilhub maximal wird.
Insbesondere ist gemäß 8 das Intervall α1, in dem das Wälzteil 30 tatsächlich hin- und hergeht, auf den kürzesten Abstand im Grundkreisintervall α eingestellt. Das Intervall β3, in dem das Wälzteil 30 tatsächlich hin- und hergeht, ist auf den längsten Abstand im Hubintervall β eingestellt.
Das Einlaßventil 5 wird über den Kipphebel 25 geöffnet und geschlossen, der sich zwischen den Intervallen α1 und β3 bewegt, in denen das Wälzteil 30 tatsächlich hin- und hergeht. In diesem Fall wird der Ventilhub des Einlaßventils 5 maximal, was aus der Kurve A1 im Diagramm von 12 hervorgeht. Das Einlaßventil 5 wird zu einer gewünschten Öffnungs- und Schließzeit geöffnet und geschlossen.
Andererseits wird gemäß 10 und 11 die Kipphebelwelle 11 über den Steuermotor 43 gedreht, um die Phase der Einlaßnocke 15 zu variieren. Insbesondere wird die Kipphebelwelle 11 aus der Position, in der der maximale Ventilhub gewahrt ist, im Uhrzeigersinn gedreht. Dadurch wird der Schwenkabschnitt des Mittelkipphebels 35, d. h. die Drehpunktposition, zur Seite der Kipphebelachse 12 verschoben.
In diesem Fall kontaktiert die schiefe Ebene 40 des Schlepphebelabschnitts 38 die Aufnahmefläche 53a der kurzen Welle 52. Der Abschnitt des Mittelkipphebels 35, der die Einlaßnocke 15 kontaktiert, ist im Nockenstößel gebildet, der in Kontakt mit der Einlaßnocke 15 wälzt.
Somit wird bei Übertragung der o. g. Verschiebung zum Mittelkipphebel 35 die Position des in Kontakt mit der Nocke 15 wälzenden Nockenstößels 36 in voreilende Winkelrichtung der Einlaßnocke 15 verschoben. Durch diese Positionsänderung wird die Ventilöffnungszeit der variierten Nockenphase, die variiert werden soll, gemäß der Variablen des Schwenkabschnitts, d. h. der Drehpunktposition, nach früh verstellt.
Die schiefe Ebene 40 verschiebt sich, d. h. gleitet, auf der Aufnahmefläche 53a aus der Anfangsposition in voreilende Winkelrichtung durch diese Verschiebung der Drehpunktposition. Dadurch wechselt die Schwenknocke 45 in einen Zustand, in dem die Nockenfläche 49 der Schwenknocke 45 gemäß 10 und 11 nach unten geneigt ist.
Wird die Neigung der Nockenfläche 49 allmählich groß, so wird das Intervall α1, in dem das Wälzteil 30 tatsächlich hin- und hergeht, im Grundkreisintervall α allmählich lang.
Andererseits wird das Intervall β3, in dem das Wälzteil 30 tatsächlich hin- und hergeht, im Hubintervall β allmählich kurz. Dann wird das so variierte Nockenprofil der Nockenfläche 49 zum Wälzteil 30 übertragen. Dadurch wird der Kipphebel 25 schwenkbar angesteuert, während er die Ventilöffnungszeit des Einlaßventils nach früh verstellt.
Auch bei Änderung der Einstellung der variablen Ventileinheit 20 zwischen Zuständen, in denen der Ventilhub des Einlaßventils 5 maximal ist und in denen er minimal ist, wird die Öffnungszeit des Einlaßventils 5 in jedem Zustand im we sentlichen gleich. Die Schließzeit wird kontinuierlich variiert und gesteuert.
Der Zustand, in dem der Ventilhub des Einlaßventils 5 maximal ist, ist ein Zustand A1 von 12. Der Zustand, in dem der Ventilhub des Einlaßventils 5 minimal ist, ist ein Zustand A7 von 12. In 12 zeigen A2 bis A6 Zwischenzustände in den Zuständen von A1 bis A7.
10 und 11 zeigen einen Zustand, in dem der Ventilhub des Einlaßventils 5 minimal ist.
Andererseits wird gemäß 7 die Drehung der Kurbelwelle 106 über den Planetenradmechanismus 90 umgekehrt und danach zur Nockenwelle 10 der linken Bank 108b übertragen.
Wie zuvor beschrieben, wird die Drehung der Kurbelwelle 106 über den Planetenradmechanismus 90 umgekehrt und übertragen. Dadurch wird die Phasenänderungsrichtung der variablen Ventileinheit 20 der linken Bank 108b mit symmetrischem Aufbau zu dem der rechten Bank 108a korrigiert.
Anders gesagt wird die variable Ventileinheit 20 der linken Bank 108b mit symmetrischem Aufbau zu dem der rechten Bank 108a über die Einlaßnocke 15 wie die variable Ventileinheit 20 der rechten Bank 108b angesteuert. Dann wird der Betrieb zum Variieren der Phase des Einlaßventils 5 der linken Bank 108b durchgeführt.
Das heißt, der Betrieb zum Variieren der variablen Ventileinheit 20 der linken Bank 108b ist der gleiche wie der Betrieb zum Variieren der variablen Ventileinheit 20 der rechten Bank 108b gemäß 8 bis 11.
Somit wird gemäß 12 jede Öffnungs- und Schließzeit beider Einlaßventile 5 der rechten und linken Bank 108a und 108b vom Zustand A1 zum Zustand A7 gleichzeitig kontinuierlich variiert und gesteuert.
Daher hat der V-Motor 200 die einfache variable Ventileinheit 20 gemeinsam. In der rechten und linken Bank 108a und 108b ist die gleiche Phasenvariable gewährleistet, während die Ventilschließzeit stärker als die Ventilöffnungszeit variiert wird. Das heißt, die variable Ventileinheit 20 eignet sich für den V-Motor 200.
Als Ergebnis liegt keine Phasendifferenz zwischen den phasenvariablen Einheiten in der rechten und linken Bank 108a und 108b vor. Daher ist die Ansprechbarkeit des V-Motors 200 verbessert.
Außerdem braucht kein Mechanismus zum Kompensieren der Phasendifferenz zwischen der rechten und linken Bank 108a und 108b vorgesehen zu sein. Daher ist der Motor 200 kompakt gestaltet. Die Steuerbarkeit des Motors 200 ist verbessert.
Insbesondere liegt der Planetenradmechanismus 90 in dem Raum, der speziell dem V-Motor 200 eigen ist, d. h. im Versatzraum S. Dadurch ist der Planetenradmechanismus 90 in den V-Motor 200 kompakt eingebaut. Als Ergebnis ist der V-Motor 200 kompakt gestaltet.
Zusätzlich hat der Kipphebelmechanismus 19 den Aufbau zum Verschieben des Kipphebels 25, des Mittelkipphebels 35, jeder Drehpunktposition der Schwenknocke 45 und des Mittelkipphebels 35. Anders gesagt hat der Kipphebelmechanismus 19 den Aufbau, bei dem der durch die Einlaßnocke 15 angesteuerte Punkt in Nockenumfangsrichtung verschoben wird.
Dadurch ist die Nockenphase in einem Zustand variabel, in dem die Ventilöffnungszeit im wesentlichen gleich ist, wobei der einfache Aufbau verwendet wird. Insbesondere dient die Schwenknocke 45 als Aufbau zum gleichzeitigen Ändern der Ventilöffnungs- und -schließzeit sowie des Ventilhubs. Daher ist der Aufbau zum gleichzeitigen Ändern der Ventilöffnungs- und -schließzeit sowie des Ventilhubs einfach.
Anhand von 13 und 14 wird die zweite Ausführungsform der Erfindung im folgenden erläutert. Gemäß der zweiten Ausführungsform sind die rechte und linke Bank 108a und 108b mit einem DOHC-Ventilsystem 9 (mit zwei obenliegenden Nockenwellen) versehen. Das DOHC-Ventilsystem 9 hat eine Einlaß- und eine Auslaßseite, die unabhängig voneinander vorgesehen sind. Das Ventilsystem 9 weist ein Einlaß- und ein Auslaßventilsystem 9a und 9b auf.
Gemäß der zweiten Ausführungsform weist das Auslaßventilsystem 9b eine Auslaßnockenwelle 110 und einen Kipphebel auf, der durch eine Nocke der Auslaßnockenwelle 110 angesteuert wird. Der Kipphebel öffnet und schließt ein Auslaßventil. Das Einlaßventilsystem 9a weist eine Einlaßnockenwelle 120 und die in der ersten Ausführungsform beschriebene variable Ventileinheit 20 auf.
Diese Ventilsysteme 9a und 9b sind in den Bänken 108a und 108b in einem Zustand angeordnet, in dem sie symmetrisch im Hinblick auf die Bankmitte sind. Insbesondere ist das Einlaßventilsystem 9a zu der Innenseite der Bank hin angeordnet. Das Auslaßventilsystem 9b ist zu der Außenseite der Bank hin angeordnet.
Die Auslaßnockenwelle 110 der rechten Bank 108a ist mit einem Nockenwellenrad 75 versehen. Die Einlaßnockenwelle 120 der rechten Bank 108a ist mit einem Nockenwellenrad 76 versehen. Die Nockenwellenräder 75 und 76 sind mit der Kurbelwelle 106 über ein Übertragungsteil 82 verbunden. Dadurch wird die Ausgabe von der Kurbelwelle 106 zu dieser Auslaß- und Einlaßnockenwelle 110 und 120 über das Übertragungsteil 82 und die Nockenwellenräder 75 und 76 übertragen.
Die Auslaßnockenwelle 110 der linken Bank 108b ist mit einem Nockenwellenrad 71 versehen. Das Nockenwellenrad 71 ist mit der Kurbelwelle 106 über das Übertragungsteil 82 verbunden. Dadurch wird die Ausgabe von der Kurbelwelle 106 zur Auslaßnockenwelle 110 über das Übertragungsteil 82 und das Nockenwellenrad 71 übertragen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein Radmechanismus 130 als ein Beispiel für den Umkehrmechanismus vorgesehen. Der Radmechanismus 130 weist Räder 130a und 130b auf. Das Rad 130b ist an der Auslaßnockenwelle 110 befestigt. Das Rad 130a ist an der Einlaßnockenwelle 120 der linken Bank 108b befestigt. Diese Räder 130a und 130b greifen ineinander. Bei Drehung der Auslaßnockenwelle 110 wird dadurch die Einlaßnockenwelle 120 über die Räder 130a und 130b gedreht.
In diesem Fall wird die Drehung der Einlaßnockenwelle 120 zu der der Auslaßnockenwelle 110 umgekehrt. Anders ausgedrückt wird eine Rückwärtsdrehung zur Drehung der Auslaßnockenwelle 110 der linken Bank 108b zur Einlaßnockenwelle 120 der linken Bank 108b übertragen.
Auch wenn der V-Motor 200 mit dem DOHC-Ventilsystem 9 versehen ist, läßt sich dadurch die gleiche Wirkung wie beim V-Motor 200 erhalten, der das in der ersten Ausführungsform beschriebene SOHC-Ventilsystem 8 aufweist. Der Radmechanismus 130 ist im Versatzraum S vorgesehen.
Dadurch ist der V-Motor 200 der zweiten Ausführungsform kompakt gestaltet.
In 13 und 14 kommen gleiche Bezugszahlen zur Bezeichnung gleicher Komponenten wie in der ersten Ausführungsform zum Einsatz. Auf die Erläuterung der Abschnitte mit Bezugszahlen wie in der ersten Ausführungsform wird verzichtet.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehende erste und zweite Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Änderungen können innerhalb des Schutzumfangs vorgenommen werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel ist im V-Motor, der mit dem DOHC-Ventilsystem ausgestattet ist, die variable Ventileinheit nur an der Einlaßseite befestigt. Freilich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die variable Ventileinheit kann an der Auslaßseite befestigt sein. Die variable Ventileinheit kann auch sowohl an der Einlaß- als auch an der Auslaßseite befestigt sein. In diesem Fall wird der Umkehrmechanismus gemeinsam verwendet.

Claims

Variable Ventileinheit für einen V-Motor mit: einer Nockenwelle (10, 110), für jede von einem Paar Zylinderbänken (108a, 108b), die mit einer Nocke (15) ausgebildet ist, einem Umkehrmechanismus (90, 130), der eine Drehrichtung der Nockenwelle (10, 120) der einen Zylinderbank (108b) im Hinblick auf eine Drehrichtung der Nockenwelle (10, 120) der anderen Zylinderbank (108a) umkehrt, und einem Kipphebelmechanismus (19), der durch die Nocke (15) angesteuert wird und ein Einlaßventil (5) und/oder ein Auslaßventil (6) öffnet und schließt, wobei der Kipphebelmechanismus (19) eine Phase des Einlaßventils (5) und/oder des Auslaßventils (6) ändert, während er eine durch die Nocke (15) angesteuerte Position (P1) in Umfangsrichtung der Nockenwelle (10, 120) verschiebt, und der Kipphebelmechanismus (19) ferner aufweist: eine Kipphebelwelle (11) für jede der Zylinderbänke (108a, 108b), die parallel zur Nockenwelle (10, 110) jeder Zylinderbank (108a, 108b) angeordnet ist, einen ersten Hebel (25), der das Einlaßventil (5) und/oder das Auslaßventil (6) ansteuert und an der Kipphebelwelle (11) schwenkbar gelagert ist, einen zweiten Hebel (35), der um einen kipphebelwellenseitigen Drehpunkt (P) schwenkbar ist und an der Nocke (15) anliegt, um von der Nocke (15) betätigt zu werden, eine Stützwelle (13), die in der Umgebung der Kipphebelwelle (11) angeordnet ist, einen dritten Hebel (45), der an der Stützwelle (13) schwenkbar gelagert ist, eine Verschiebung des zweiten Hebels (35) durch die Nocke (15) aufnimmt und ferner eine Phase der Nocke (15) gemäß einer Positionsänderung des zweiten Hebels (35) variiert, die durch eine Verschiebung des kipphebelwellenseitigen Drehpunkts (P) des zweiten Hebels (35) erzeugt wird, um den ersten Hebel (25) anzusteuern, und einen variablen Mechanismus (44), der den kipphebelwellenseitigen Drehpunkt (P) des zweiten Hebels (35) verschiebt und dadurch eine Position (P1) des über die Nocke (15) angesteuerten zweiten Hebels (35) in Umfangsrichtung der Nockenwelle (10, 110) verschiebt.
Variable Ventileinheit für einen V-Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (102) der einen Zylinderbank (108a) zu den Zylindern (102) der anderen Zylinderbank in Längsrichtung des V-Motors versetzt angeordnet sind, der Umkehrmechanismus (90, 130) in einem Versatzraum (S) vorgesehen ist, wobei der Versatzraum (S) an einem Zylinderbankende durch das Versetzen der Zylinder (102) der einen Zylinderbank (108b) gegenüber den Zylindern (102) der anderen Zylinderbank (108a) gebildet wird.
Variable Ventileinheit für einen V-Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrmechanismus (90, 130) zwischen einem an der Nockenwelle (10) befestigten Nockenwellenrad (80) und der Nocke (15) vorgesehen ist.