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Hintergrund der Erfindung
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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen variablen Ventilmechanismus
für einen Verbrennungsmotor, der dazu geeignet ist, den
Hub sowie den Öffnungs- und den Schließzeitpunkt
eines Einlassventils zu ändern.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Es
sind ein herkömmlicher variabler Ventilhubmechanismus zum Ändern
der Hübe von Einlass- und Auslassventilen und ein variabler
Ventilzeitsteuerungsmechanismus zum Ändern der Öffnungs-
und Schließzeitpunkte (Phasen) der Ventile als variable Ventilmechanismen
für Verbrennungsmotoren bekannt. Immer mehr moderne Verbrennungsmotoren werden
mit diesen beiden Mechanismen ausgestattet, um die Kraftstoffeffizienz
und die Ausgangsleistung weiter zu verbessern.
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In
einem derartigen Verbrennungsmotor, der sowohl den variablen Ventilhubmechanismus
als auch den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus aufweist,
werden ein Unterdruck in einem Ansaugkrümmer und ein Pump-
oder Drosselverlust im Allgemeinen vermindert, um die Kraftstoffeffizienz
zu verbessern, indem der Schließzeitpunkt des Einlassventils
während eines Niedriglastbetriebs vorverlegt wird. Während
eines Hochlastbetriebs wird dagegen die Ausgangsleistung durch Vergrößern
des Hubs des Einlassventils und damit durch Erhöhen der
Ansaugluftmenge erhöht (
japanische
Patentanmeldung KOKAI Nr. 2006-97647 ).
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Gemäß der
im vorstehend erwähnten Patentdokument beschriebenen Technik
wird jedoch der Schließzeitpunkt des Einlassventils verzögert, wenn
der Hub des Ventils während des Hochlastbetriebs vergrößert
wird. Wenn der Schließzeitpunkt verzögert wird,
so dass er sich einem unteren Totpunkt nähert, wird das
effektive Verdichtungsverhältnis so groß, dass
ein Klopfen verursacht werden kann. Wenn ein derartiges Klopfen
auftritt, nimmt die Kraftstoffeffizienz unvermeidbar ab.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen variablen Ventilmechanismus
für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der einen
variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus und einen variablen Ventilhubmechanismus
aufweist, der in der Lage ist, den Schließzeitpunkt eines
Einlassventils während eines Niedriglastbetriebs vorzuverlegen,
um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, und außerdem
in der Lage ist, die Kraftstoffeffizienz während eines Hochlastbetriebs
zu verbessern.
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Um
die vorstehende Aufgabe der Erfindung zu lösen, wird ein
variabler Ventilmechanismus für einen Verbrennungsmotor
zum variablen Steuern des Öffnungs- und des Schließzeitpunkts
eines Einlassventils bereitgestellt, wobei der variable Ventilmechanismus
gekennzeichnet ist durch: eine Steuereinrichtung zum Steuern des Öffnungs-
und des Schließzeitpunkts des Einlassventils derart, dass
der Schließzeitpunkt des Einlassventils über einen
vorgegebenen Bereich, der einen unteren Totpunkt enthält,
hinaus vorverlegt wird, wenn eine Last des Verbrennungsmotors niedriger
ist als ein erster vorgegebener Wert, und derart, dass der Schließzeitpunkt des
Einlassventils über den vorgegebenen Bereich hinaus ver zögert
wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors nicht niedriger ist als
der erste vorgegebene Wert.
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Dadurch
wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors niedriger ist als der
erste vorgegebene Wert, der Schließzeitpunkt des Einlassventils
vorverlegt, so dass ein Unterdruck im Ansaugkrümmer und ein
Pump- oder Drosselverlust vermindert werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz
verbessert wird. Wenn die Last des Motors nicht niedriger ist als
der erste vorgegebene Wert, wird dagegen der Schließzeitpunkt
des Einlassventils über den vorgegebenen Bereich, der den
unteren Totpunkt enthält, hinaus verzögert, so
dass das Auftreten von Klopfen unterdrückt und die Kraftstoffeffizienz
durch einen gegengleichen Zykluseffekt verbessert werden kann. Infolgedessen kann
die Kraftstoffeffizienz für den Niedrig- und den Hochlastbetrieb
verbessert werden.
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Vorzugsweise
sollte der variable Ventilmechanismus ferner aufweisen: einen variablen
Ventilzeitsteuerungsmechanismus zum variablen Steuern des Öffnungs-
und Schließzeitpunktes des Einlassventils durch Ändern
einer Phase zwischen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und
einer Einlassnockenwelle und einen variablen Ventilhubmechanismus
zum Vergrößern eines Hubs des Einlassventils,
während der Schließzeitpunkt des Einlassventils
auf einen Minimalwert verzögert wird, wobei die Steuereinrichtung
den variablen Ventilhubmechanismus zusammen mit dem variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus
derart steuern kann, dass der Schließzeitpunkt des Einlassventils
basierend auf der Last des Verbrennungsmotors über den
vorgegebenen Bereich hinaus vorverlegt oder verzögert wird.
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Daher
wird der Schließzeitpunkt des Einlassventils durch zwei
Mechanismen gesteuert, d. h. durch den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus
und den variablen Ventilhubmechanismus, so dass der Schließzeitpunkt
des Einlassventils über den vorgegebenen Bereich, der den
unteren Totpunkt enthält, hinaus glatt vorverlegt oder
verzögert wird.
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Außerdem
sollte die Steuereinrichtung vorzugsweise den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus
derart steuern, dass der Schließzeitpunkt des Einlassventils
maximal vorverlegt wird, und den variablen Ventilhubmechanismus
basierend auf der Last des Verbrennungsmotors steuern, wenn die Last
des Verbrennungsmotors niedriger ist als der erste vorgegebene Wert.
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Dadurch
wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors niedriger ist als der
vorgegebene Wert, der Schließzeitpunkt durch die Steuerung
des variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus weiter vorverlegt,
wenn der Hub des Ventils vermindert wird, so dass die Durchflussrate
zunimmt, wodurch die Verbrennung stabilisiert und der Pump- oder
Drosselverlust weiter reduziert wird und die Kraftstoffeffizienz weiter
verbessert werden kann.
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Außerdem
sollte die Steuereinrichtung vorzugsweise den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus
vorzugsweise derart steuern, dass der Schließzeitpunkt
des Einlassventils maximal verzögert wird, und den variablen
Ventilhubmechanismus derart steuern, dass der Hub des Einlassventils
maximal ist, wenn die Last des Verbrennungsmotors nicht niedriger
ist als der erste vorgegebene Wert.
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Daher
wird, wenn die Last des Verbrennungsmotors nicht niedriger ist als
der erste vorgegebene Wert, der Schließzeitpunkt des Einlassventils maximal
verzögert, und der Hub des Einlassventils wird maximal,
so dass der gegengleiche Zykluseffekt maximiert werden kann, um
die Kraftstoffeffizienz weiter zu verbessern.
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Außerdem
sollte die Steuereinrichtung den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus
und den variablen Ventilhubmechanismus vorzugsweise derart steuern,
dass der Schließ zeitpunkt des Einlassventils über
einen maximalen Verzögerungswinkel hinaus vorverlegt wird
und der Hub des Einlassventils auf einen Wert unterhalb des Maximalwertes
vermindert wird, wenn eine Drosselklappe des Verbrennungsmotors
vollständig geöffnet ist.
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Daher
kann, wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet
ist, eine maximale Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors erhalten
werden, indem der Schließzeitpunkt des Einlassventils über
den maximalen Verzögerungswinkel hinaus vorverlegt wird und
der Hub des Einlassventils auf einen Wert unterhalb des Maximalwertes
vermindert wird.
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Außerdem
sollte die Steuereinrichtung vorzugsweise den variablen Ventilhubmechanismus derart
steuern, dass der Hub des Einlassventils größer
ist als ein Minimalwert, wenn eine Drosselklappe des Verbrennungsmotors
vollständig geschlossen ist.
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Daher
wird, wenn die Drosselklappe vollständig geschlossen ist,
der Hub des Einlassventils auf einen Wert eingestellt, der größer
ist als der Minimalwert, so dass der Druck im Ansaugkrümmer
vermindert werden kann. Dadurch kann während eines Betriebs
im antriebslosen Zustand oder eines Bremsvorgangs ein Unterdruck
für einen Bremskraftverstärker bereitgestellt
werden.
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Außerdem
sollte die Steuereinrichtung vorzugsweise den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus
und den variabeln Ventilhubmechanismus derart steuern, dass unabhängig
von der Last des Verbrennungsmotors der Schließzeitpunkt
des Einlassventils über einen maximalen Verzögerungswinkel
hinaus verzögert wird und der Hub des Einlassventils auf
einen Wert unterhalb des Maximalwertes vermindert wird, wenn die
Drehzahl des Motors nicht kleiner ist als ein zweiter vorgegebener
Wert.
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Daher
werden, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors nicht niedriger
ist als der vorgegebene Wert, der Hub und eine Phase unabhängig
von der Last derart eingestellt, dass ein unerwünschtes Schalten
des variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus unterdrückt
werden kann. Dadurch kann verhindert werden, dass ein Aktuator in
einem hohen Drehzahlbereich aktiviert wird, so dass die Lebensdauer
erhöht werden kann.
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Bevorzugte
alternative oder weitere Merkmale betreffen einen Ventilmechanismus
für einen Verbrennungsmotor, der eine Nockenwellenphasenänderungs-
und Schließzeitpunktänderungsmechanismus für
ein Einlassventils aufweist, wobei der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus
und ein variabler Ventilhubmechanismus derart gesteuert werden,
dass der Schließzeitpunkt des Einlassventils über
einen vorgegebenen Bereich T1, der einen unteren Totpunkt enthält,
hinaus vorverlegt wird, wenn eine Last L des Verbrennungsmotors
niedriger ist als ein erster vorgegebener Wert L1, und wobei der Schließzeitpunkt
des Einlassventils über den vorgegebenen Bereich T1 hinaus
verzögert wird, wenn die Last L des Verbrennungsmotors
nicht niedriger ist als der erste vorgegebene Wert L1.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen verdeutlicht,
die lediglich zur Erläuterung dienen und die Erfindung
nicht einschränken sollen; es zeigen:
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1 ein
schematisches Strukturdiagramm eines Motors, der eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen variablen Ventilmechanismus aufweist;
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2 eine
Strukturansicht eines Nockenwellenphasenänderungsmechanismus;
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3 eine
Strukturansicht eines variablen Ventilhubmechanismus;
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4 ein
Kennfeld, das zum Einstellen des Nockenwellenphasenänderungsmechanismus
und des variablen Ventilhubmechanismus gemäß der ersten
Ausführungsform verwendet wird;
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5 einen
Graphen zum Darstellen von Einstellungszustände des Nockenwellenphasenänderungsmechanismus
und des variablen Ventilhubmechanismus und eines einer Last entsprechenden Motorzustands;
und
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6 ein
Kennfeld, das zum Einstellen eines Nockenwellenphasenänderungsmechanismus
und eines variablen Ventilhubmechanismus gemäß einer zweiten
Ausführungsform verwendet wird.
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Ausführliche Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
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Nachstehend
werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter
Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
Zunächst
wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
ein schematisches Strukturdiagramm eines (nachstehend als Motor
bezeichneten) Verbrennungsmotors 1, der die erste Ausführungsform
des variablen Ventilmechanismus aufweist.
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Der
Motor 1 der vorliegenden Ausführungsform weist
einen DOHC-Ventiltrieb auf und ist als Antriebsquelle in einem Fahrzeug
montiert. Synchronriemenscheiben 4 bzw. 5 sind
mit den vorderen Enden einer Einlassnockenwelle 2 bzw.
einer Auslassnockenwelle 3 des Motors 1 verbunden.
Die Riemenscheiben 4 und 5 sind durch einen Synchronriemen 6 mit
einer Kurbelwelle 7 verbunden. Wenn die Kurbelwelle 7 sich
dreht, werden die Einlass- und die Auslassnockenwelle 2 und 3 zu sammen
mit den Riemenscheiben 4 und 5 gedreht. Ein Einlassventil 8 wird durch
den Antrieb einer Einlassnocke 2a auf der Einlassnockenwelle 2 geöffnet
und geschlossen, und ein Auslassventil 9 wird durch den
Antrieb einer Auslassnocke 3a auf der Auslassnockenwelle 3 geöffnet
und geschlossen.
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Die
vorliegende Ausführungsform des variablen Ventilmechanismus
wird für einen Ventiltrieb verwendet, der das Einlassventil 8 antreibt.
Der variable Ventilmechanismus weist einen Nockenwellenphasenänderungsmechanismus
(variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus) 11 und einen
variablen Ventilhubmechanismus 12 auf, die nachstehend
beschrieben werden.
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2 zeigt
eine Innenstrukturansicht des Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11. Der
Mechanismus 11 wird nachstehend unter Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
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Der
Nockenwellenphasenänderungsmechanismus
11 ist
zwischen der Einlassnockenwelle
2 und der einlassseitigen
Synchronriemenscheibe
4 angeordnet. Der verwendete Mechanismus
11 kann
ein Nockenwellenphasenänderungsmechanismus mit Flügel(Vane)rotor
oder -versteller sein, wie beispielsweise der in der
japanischen Patentanmeldung KOKAI Nr. 2000-27609 oder
im
japanischen Patent Nr. 3846605 beschriebene
Mechanismus.
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Wie
in 2 dargestellt ist, ist der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 derart
konstruiert, dass ein Flügelrotor 14 in einem Gehäuse 13 der
Synchronriemenscheibe 4 drehbar angeordnet ist und die
Einlassnockenwelle 2 mit dem Flügelrotor 14 verbunden
ist.
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Ein Ölsteuerungsventil
(das nachstehend als OCV bezeichnet wird) 15 ist über
einen in der Einlassnockenwelle 2 definierten Ölkanal
mit dem Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 verbunden.
Von einer Ölpumpe 16 des Motors 1 zugeführtes
Hydraulikfluid wird einer zwischen dem Flügelrotor 14 und
dem Gehäuse 13 definierten Ölkammer 17 zugeführt,
wenn das OCV 15 geschaltet wird, wodurch der Flügelrotor 14 gedreht
wird. Daraufhin kann der Phasenwinkel der Einlassnockenwelle 2 bezüglich
der Synchronriemenscheibe 4, d. h. der Öffnungs-
und der Schließzeitpunkt des Einlassventils 8,
kontinuierlich eingestellt werden.
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Außerdem
weist der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 einen
Feststell- oder Verriegelungsbolzen 18 und eine Feder (Drückeinrichtung) 19 auf.
Der Verriegelungsbolzen 18 ist dafür konfiguriert,
in ein beliebiges von Passlöchern 20 im Flügelrotor 14 eingesetzt
zu werden, um eine Drehbewegung des Rotors 14 zu verhindern.
Dadurch kann die maximal vorverlegte Position des Flügelrotors 14 eingestellt
werden. Die Feder 19 ist zwischen dem Gehäuse 13 und
dem Flügelrotor 14 angeordnet und dient dazu,
den Rotor 14 in eine Voreilrichtung zu drücken.
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3 zeigt
eine schematische Strukturansicht des variablen Ventilhubmechanismus 12.
Die Struktur des Mechanismus 12 wird nachstehend unter
Bezug auf 3 in Kombination mit 1 beschrieben.
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Die
Struktur des variablen Ventilhubmechanismus
12 ist beispielsweise
in der
japanischen Patentanmeldung
KOKAI Nr. 2005-299536 beschrieben. Wie in
3 dargestellt
ist, sind zusätzlich zu der Einlassnockenwelle
2 und
einem Kipphebel
30 zum Antreiben des Einlassventils
8 ein
mittiger Kipphebel
31 und eine Schwenknocke
32 (die
nicht näher beschrieben werden) vorgesehen. Während
einer durch eine Drehbewegung der Einlassnockenwelle
2 veranlassten
vertikalen Bewegung des Kipphebels
30 wird eine Kipphebelwelle
34 durch
einen Elektromotor
33 geschwenkt, um die Schwenkposition
des mittigen Kipphebels
31 zu bewegen, so dass ein maximaler
Hub des Einlassventils
8 geändert werden kann.
Außerdem wird der Ventilschließzeitpunkt vorverlegt,
wenn der Hub vermindert wird, wobei der Ventilöffnungszeitpunkt
im Wesentlichen konstant gehalten wird, wodurch der sich vom Maximum
zum Mini mum erstreckende Bereich abgedeckt wird. Daher ist der variable
Ventilhubmechanismus
12 ein einzelner Mechanismus, bei
dem die Einlassnockenwelle
2 und der Kipphebel
30 mit
dem mittigen Kipphebel
31 und der Schwenknocke
32 kombiniert
sind, und der dazu dient, den Hub und den Öffnungszeitpunkt des
Einlassventils
8 im Wesentlichen kontinuierlich zu verändern.
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Es
wird eine ECU 40 mit einer Ein-/Ausgangseinrichtung (nicht
dargestellt), Speichereinrichtungen, wie beispielsweise ROM- und
RAM-Speichern, einer Zentraleinheit (CPU), einem Zeitgeber/Zähler,
usw. bereitgestellt, die den Motor 1 ganz allgemein steuert.
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Verschiedene
Sensoren, z. B. ein Kurbelwinkelsensor 41, ein Drosselklappensensor 42,
ein Beschleunigungspedalstellungssensor 46, sind mit der
Eingangsseite der ECU 40 verbunden. Der Kurbelwinkelsensor 41 erfasst
den Kurbelwinkel des Motors 1. Der Drosselklappensensor 42 erfasst
den Öffnungsgrad einer Drosselklappe (nicht dargestellt). Der
Beschleunigungspedalstellungssensor 46 erfasst den Betätigungsgrad
eines durch einen Fahrer betätigten Beschleunigungspedals.
Außerdem sind ein Kraftstoffeinspritzventil 43,
eine Zündkerze 44, usw., sowie das OCV 15 und
der Elektromotor 33 mit der Ausgangsseite der ECU 40 verbunden.
Die ECU 40 bestimmt den Zündzeitpunkt, die Einspritzmenge, usw.
basierend auf durch die Sensoren erfasster Information und steuert
die Anode 44 und das Kraftstoffeinspritzventil 43 an.
Außerdem steuert die ECU 40 das OCV 15 und
den Elektromotor 33 an, d. h. den Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
den variablen Ventilhubmechanismus 12.
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4 zeigt
ein gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung zum Einstellen des Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
des variablen Ventilhubmechanismus 12 verwendetes Kennfeld.
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Wie
in 4 dargestellt ist, schaltet die ECU 40 den
variablen Ventilhubmechanismus 12 und den Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 basierend
auf einer Motordrehzahl N und einer Last L. Die Motordrehzahl N
sollte nur basierend auf dem Übergang des durch den Kurbelwinkelsensor 41 erfassten
Kurbelwinkels gemessen werden, und die Last L sollte basierend auf
dem durch den Beschleunigungspedalstellungssensor 46 erfassten
Betätigungsgrad des Beschleunigungspedals berechnet werden.
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Wenn
die Last L niedriger ist als ein erster vorgegebener Wert L1, steuert
die ECU 40 den Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11, um
das Einlassventil 8 auf einen maximalen Voreilwinkel einzustellen,
und steuert den variablen Ventilhubmechanismus 12, um den
der Last entsprechenden minimalen Hub einzustellen (Bereich 1 in 4).
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Wenn
die Last L nicht niedriger ist als der erste vorgegebene Wert L1,
wird der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 gesteuert
und auf einen maximalen Verzögerungswinkel eingestellt, und
der Hub wird durch den variablen Ventilhubmechanismus 12 auf
den Maximalwert eingestellt (Bereich 2 in 4).
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Wenn
die Last L sich in einem Maximalbereich befindet, d. h., wenn die
Drosselklappe vollständig geöffnet ist, werden
der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
der variable Ventilhubmechanismus 12 derart gesteuert,
dass eine maximale Ausgangsleistung des Motors 1 erhalten
wird. Die Ausgangsleistung des Motors 1 wird in der vorliegenden
Ausführungsform maximiert, indem der Ventilschließzeitpunkt
geringfügig vor den maximalen Verzögerungswinkel
vorverlegt wird und veranlasst wird, dass der Hub etwas kleiner
ist als der Maximalwert (Bereich 3 in 4).
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Wenn
die Last L sich in einem Minimalbereich befindet, d. h., wenn die
Drosselklappe vollständig geschlossen ist, was beispielsweise
in einem antriebslosen oder Leerlaufzustand oder in einem Verzögerungszustand
der Fall ist, wird der variable Ventilhubmechanismus 12 derart
gesteuert, dass der minimale Hub überschritten wird, während
der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 beim
maximalen Voreilwinkel gehalten wird.
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5 zeigt
einen Graphen zum Darstellen von Einstellzuständen des
variablen Ventilhubmechanismus 12 und des Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
eines einer Last entsprechenden Motorzustands. 5(A) zeigt
den Schließzeitpunkt des Einlassventils 8; 5(B) zeigt die Phase des Ventils 8,
die durch den Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 variabel
gesteuert wird; 5(C) zeigt den Hub
des Ventils 8, der durch den variablen Ventilhubmechanismus 12 variabel
gesteuert wird; 5(D) zeigt den Druck
in einem Ansaugkrümmer; und 5(E) zeigt
die Kraftstoffeffizienz. Alle diese Werte entsprechen individuell
der Last des Motors 1. In 5 bezeichnen
Kreise (o) Werte für den frühesten Schließzeitpunkt
des Einlassventils 8, während Rauten (♢)
Werte für den spätesten Schließzeitpunkt
des Ventils 8 darstellt.
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Im
Bereich 1, in dem die Last L niedriger ist als der erste vorgegebene
Wert L1, wird, wie in 5 dargestellt ist, der Schließzeitpunkt
des Einlassventils 8 vorverlegt, so dass ein Unterdruck
im Ansaugkrümmer vermindert werden kann (oder der Druck
erhöht werden kann). Dadurch kann ein Pump- oder Drosselverlust
vermindert werden, so dass die Kraftstoffeffizienz verbessert werden
kann.
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Im
Bereich 2, in dem die Last L nicht niedriger ist als der erste vorgegebene
Wert L1, wird der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 einer
Steuerung zum Einstellen eines maximalen Verzögerungswinkels
unterzogen, und der Hub wird durch den variablen Ventilhubmechanismus 12 auf einen
Maxi malwert eingestellt, wodurch der Schließzeitpunkt des
Einlassventils 8 maximal verzögert wird. Dadurch
kann der Schließzeitpunkt des Ventils 8 über
einen vorgegebenen Bereich T1, der einen unteren Totpunkt enthält,
hinaus verzögert werden, so dass das Auftreten von Klopfen
unterdrückt werden kann, und die Kraftstoffeffizienz kann
durch einen gegengleichen Zykluseffekt verbessert werden.
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Im
Bereich 3, in dem die Drosselklappe vollständig geöffnet
ist, wird der Schließzeitpunkt des Einlassventils 8 vor
den maximalen Verzögerungswinkel vorverlegt, und der Hub
wird kleiner gemacht als der Maximalwert, so dass eine maximale
Ausgangsleistung des Motors 1 erhalten wird.
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Im
Bereich 4, in dem die Drosselklappe vollständig geschlossen
ist, wird der Ventilhub derart eingestellt, dass er ein wenig größer
ist als der Minimalwert, wodurch der Druck im Ansaugkrümmer
vermindert werden kann, um einen ausreichenden Unterdruck für
einen Bremskraftverstärker bereitzustellen.
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Daher
wird im Motor, der gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sowohl den Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 als
auch den variablen Ventilhubmechanismus 12 aufweist, der Pump-
oder Drosselverlust durch Vermindern des Drucks im Ansaugkrümmer
in einem Niedriglastbereich vermindert. In einem Hochlastbereich
wird dagegen der Schließzeitpunkt des Einlassventils über einen
Punkt in der Nähe des unteren Totpunkts hinaus verzögert,
so dass das Auftreten von Klopfen unterdrückt werden kann,
und die Kraftstoffeffizienz kann durch einen gegengleichen Zykluseffekt
verbessert werden. Der Kraftstoffverbrauch kann über den
gesamten Bereich vom Niedriglastbereich zum Hochlastbereich verbessert
werden.
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Außerdem
wird der Schließzeitpunkt des Einlassventils 8 sowohl
durch den Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 als
auch durch den variablen Ventilhubmechanismus 12 gesteu ert,
so dass der Schließzeitpunkt des Einlassventils 8 über den
vorgegebenen Bereich T1, der den unteren Totpunkt enthält,
hinaus glatt vorverlegt oder verzögert wird. Dadurch wird
die Zeitdauer, in der der Schließzeitpunkt des Einlassventils 8 innerhalb
des vorgegebenen Bereichs T1 liegt, der den unteren Totpunkt enthält,
in einer Übergangsperiode der Schaltsteuerung vermindert.
Außerdem wird der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 durch
einen Öldruck betätigt, und der variable Ventilhubmechanismus 12 wird
auf eine andere Weise, nämlich durch eine elektrische Kraft
betätigt, so dass eine fehlerhafte Bewegung oder eine ähnliche
Störung, die durch eine Abnahme des Öldrucks oder
eine Abnahme der elektrischen Kraft in dem Fall verursacht wird,
dass der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
der variable Ventilhubmechanismus 12 durch die gleiche
Antriebskraft betätigt werden, verhindert werden kann.
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Weil
der variable Ventilhubmechanismus 12 durch eine elektrische
Kraft betätigt wird, kann er auch dann präzise
betätigt werden, wenn die Öltemperatur niedrig
ist, wie beispielsweise im Fall eines Kaltstarts, oder wenn der Öldruck
aufgrund eines Betriebs bei niedriger Drehzahl nicht ausreichend
erhöht wird. Dadurch kann die Kraftstoffeffizienz für
einen Betrieb bei einer niedrigen Temperatur und einer niedrigen
Drehzahl verbessert werden.
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Weil
der Hub des Ventils wesentlich von einer Luftmenge abhängt,
muss außerdem ein sehr hohes Ansprechvermögen
des variablen Ventilhubmechanismus 12 aufrechterhalten
werden, so dass eine elektrische Betätigung empfehlenswert
ist.
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Wenn
die Last sich in einem Minimalbereich befindet, wenn z. B. die Drosselklappe
vollständig geschlossen ist, wird außerdem die
Verminderung des Unterdrucks im Ansaugkrümmer unterdrückt,
um einen ausreichenden Unterdruck für einen Bremskraftverstärker
bereitzustellen. Infolgedessen muss keine Unterdruckpumpe verwendet
werden, um den Unterdruck für den Bremskraftverstärker
bereitzustellen, so dass eine Erhöhung der Teilekosten
vermieden werden kann.
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Wenn
die Last sich in einem Minimalbereich befindet, wenn z. B. die Drosselklappe
vollständig geöffnet ist, kann eine minimale Ausgangsleistung
des Motors 1 erhalten werden, indem der Schließzeitpunkt
des Einlassventils 8 vor den maximalen Verzögerungswinkel
vorverlegt wird und der Hub etwas kleiner gemacht wird als der Maximalwert,
und nicht indem diese Werte auf Maximalwerte eingestellt werden.
Daher kann eine gewünschte maximale Motorleistung erhalten
werden, so dass das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs verbessert
werden kann.
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Es
sollte ein Überlappungsbereich bereitgestellt werden, so
dass sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil 8 und 9 geöffnet
sind, auch wenn das Einlassventil 8 im Hochlastbereich
einer Steuerung zum Einstellen eines maximalen Verzögerungswinkels
unterzogen wird. Wenn dies der Fall ist, wird der Pump- oder Drosselverlust
in einer Anfangsphase eines Ansaug- oder Einlasshubs vermindert,
so dass die Kraftstoffeffizienz weiter verbessert werden kann.
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Nachstehend
wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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6 zeigt
ein Kennfeld, das zum Einstellen eines Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
eines variablen Ventilhubmechanismus 12 gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
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In
der zweiten Ausführungsform werden der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
der variable Ventilhubmechanismus 12 wie in der ersten
Ausführungsform basierend sowohl auf der Motordrehzahl
N als auch auf der Last L geschaltet.
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D.
h., wenn die Motordrehzahl N niedriger ist als ein zweiter vorgegebener
Wert N1, wird die Steuerung in jedem der Bereiche 1 bis 4 wie in
der ersten Ausführungsform basierend auf der Last ausgewählt. Wenn
die Motordrehzahl N nicht niedriger ist als der zweite vorgegebene
Wert N1, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform
der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
der variable Ventilhubmechanismus 12 derart gesteuert,
dass wie im Bereich 3 unabhängig von der Last eine maximale Ausgangsleistung
des Motors erhalten werden kann.
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Daher
werden in der zweiten Ausführungsform der Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 und
der variable Ventilhubmechanismus 12 im hohen Drehzahlmodus
keiner Schaltsteuerung in Abhängigkeit von der Last unterzogen,
so dass die Kraftstoffeffizienz nur wenig beeinflusst wird, wodurch
die Lebensdauer der Mechanismen 11 und 12 erhöht
werden kann.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform wird die Erfindung auf einen
Motor angewendet, der sowohl den Nockenwellenphasenänderungsmechanismus 11 als
auch den variablen Ventilhubmechanismus 12 aufweist. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt,
sondern kann auch auf einen Motor angewendet werden, der eine Funktion
zum variablen Steuern des Schließzeitpunktes des Einlassventils 8 aufweist.
In diesem Fall kann durch Verzögern des Schließzeitpunktes
des Einlassventils 8 über den vorgegebenen Bereich
T1, der den unteren Totpunkt enthält, hinaus mindestens die
Kraftstoffeffizienz im Hochlastbereich verbessert werden, insofern
die Last L nicht niedriger ist als der erste vorgegebene Wert L1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-97647 [0003]
- - JP 2000-27609 [0033]
- - JP 3846605 [0033]
- - JP 2005-299536 [0038]