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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 (
JP 2006 - 097 647 A ).
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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. Die Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.
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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 verzögert 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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Erfindungsgemäß weist der variable Ventilmechanismus ferner auf: 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 steuert die Steuereinrichtung den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus derart, 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 steuert die Steuereinrichtung den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus derart, 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 Schließzeitpunkt des Einlassventils über einen maximalen Verzogerungswinkel 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 großer 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 Ansaugkrummer vermindert werden kann. Dadurch kann wahrend 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 Verzogerungswinkel 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 Einlassventil 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 vorgegebner 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 Ll.
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Figurenliste
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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:
- 1 ein schematisches Strukturdiagramm eines Motors, der eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen variablen Ventilmechanismus aufweist;
- 2 eine Strukturansicht eines Nockenwellenphasenänderungsmechanismus;
- 3 eine Strukturansicht eines variablen Ventilhubmechanismus;
- 4 ein Kennfeld, das zum Einstellen des Nockenwellenphasenanderungsmechanismus und des variablen Ventilhubmechanismus gemäß der ersten Ausfuhrungsform verwendet wird;
- 5 einen Graphen zum Darstellen von Einstellungszustande des Nockenwellenphasenanderungsmechanismus und des variablen Ventilhubmechanismus und eines einer Last entsprechenden Motorzustands; und
- 6 ein Kennfeld, das zum Einstellen eines Nockenwellenphasenanderungsmechanismus und eines variablen Ventilhubmechanismus gemäß einer zweiten Ausfuhrungsform verwendet wird.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachstehend werden Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefugten Zeichnungen beschrieben:
- Zunächst wird eine erste Ausfuhrungsform 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 Ausfuhrungsform 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 zusammen 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
JP 2000 - 027 609 A oder in der
JP 3 846 605 B2 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
JP 2005 - 299 536 A 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 Minimum 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 verandern.
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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/Zahler, 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 Offnungsgrad einer Drosselklappe (nicht dargestellt). Der Beschleunigungspedalstellungssensor 46 erfasst den Betatigungsgrad 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 Zundzeitpunkt, 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 Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 11 und den variablen Ventilhubmechanismus 12.
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4 zeigt ein gemäß der ersten Ausfuhrungsform der Erfindung zum Einstellen des Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 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 Betatigungsgrad 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 Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 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 Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 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 Ausfuhrungsform maximiert, indem der Ventilschließzeitpunkt geringfugig vor den maximalen Verzogerungswinkel 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 Verzogerungszustand 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 Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 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 Ansaugkrummer; und 5 (E) zeigt die Kraftstoffeffizienz. Alle diese Werte entsprechen individuell der Last des Motors 1. In 5 bezeichnen Kreise (o) Werte für den fruhesten Schließzeitpunkt des Einlassventils 8, während Rauten (0) Werte für den spatesten 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 Ansaugkrummer 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 Maximalwert 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 Verzogerungswinkel 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 großer ist als der Minimalwert, wodurch der Druck im Ansaugkrümmer vermindert werden kann, um einen ausreichenden Unterdruck für einen Bremskraftverstarker 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 Nahe 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 Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 11 als auch durch den variablen Ventilhubmechanismus 12 gesteuert, 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 enthalt, in einer Ubergangsperiode der Schaltsteuerung vermindert. Außerdem wird der Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 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 ahnliche 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 Oltemperatur 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 abhangt, 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 Ansaugkrummer unterdruckt, um einen ausreichenden Unterdruck für einen Bremskraftverstarker 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 Verzogerungswinkel 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 Verzogerungswinkels 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 Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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6 zeigt ein Kennfeld, das zum Einstellen eines Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 11 und eines variablen Ventilhubmechanismus 12 gemäß der zweiten Ausfuhrungsform 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 Ausfuhrungsform basierend auf der Last ausgewählt. Wenn die Motordrehzahl N nicht niedriger ist als der zweite vorgegebene Wert N1, werden gemäß der vorliegenden Ausfuhrungsform der Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 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 Ausfuhrungsform der Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 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 Ausfuhrungsform wird die Erfindung auf einen Motor angewendet, der sowohl den Nockenwellenphasenanderungsmechanismus 11 als auch den variablen Ventilhubmechanismus 12 aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausfuhrungsform beschrankt, 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 Verzogern 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.
