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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Drosselsteuerung für Motoren mit variablem Hubraum.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
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Verbrennungsmotoren können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Es kann ein Deaktivieren von Ventilhubmechanismen eingebunden sein, um die Kraftstoffeffizienz durch ein effektives Schließen von Zylindern unter Bedingungen mit niedriger Leistungsanforderung zu verbessern. Das Umschalten der Ventilhubmechanismen zwischen einem aktivierten und einem deaktivierten Zustand kann jedoch einen Übergang erzeugen, der für einen Fahrer wahrnehmbar ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Motorbaugruppe kann eine Motorstruktur, ein erstes Einlassventil, einen ersten Ventilhubmechanismus, ein zweites Einlassventil, einen zweiten Ventilhubmechanismus, ein erstes Drosselventil und ein zweites Drosselventil umfassen. Die Motorstruktur kann eine erste Zylinderbohrung, eine zweite Zylinderbohrung, eine erste Einlassöffnung, die mit einer Luftquelle und der ersten Zylinderbohrung in Verbindung steht, und eine zweite Einlassöffnung definieren, die mit der Luftquelle und der zweiten Zylinderbohrung in Verbindung steht. Das erste Einlassventil kann in der ersten Einlassöffnung angeordnet sein, und der erste Ventilhubmechanismus kann mit dem ersten Einlassventil in Eingriff stehen. Das zweite Einlassventil kann in der zweiten Einlassöffnung angeordnet sein, und der zweite Ventilhubmechanismus kann mit dem zweiten Einlassventil in Eingriff stehen und in einem ersten Modus sowie in einem zweiten Modus betreibbar sein. Das zweite Einlassventil kann während des ersten Modus durch den zweiten Ventilhubmechanismus in eine offene Position verschoben werden, und das zweite Einlassventil kann während des zweiten Modus durch den zweiten Ventilhubmechanismus in einer geschlossenen Position gehalten werden. Das erste Drosselventil kann mit der Luftquelle und der ersten Einlassöffnung in Verbindung stehen, und es kann eine Luftströmung von der Luftquelle zu der ersten Einlassöffnung steuern. Das zweite Drosselventil kann mit der Luftquelle und der zweiten Einlassöffnung in Verbindung stehen, und es kann eine Luftströmung von der Luftquelle zu der zweiten Einlassöffnung steuern.
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Ein Verfahren kann umfassen, dass eine Einlassluftströmung zu einer ersten Einlassöffnung einer Motorbaugruppe mittels eines ersten Steuerventils gesteuert wird. Ein erstes Einlassventil, das in der ersten Einlassöffnung angeordnet ist, kann mit einem ersten Ventilhubmechanismus geöffnet werden. Ein zweiter Ventilhubmechanismus kann in einem ersten Modus betrieben werden, in dem der zweite Ventilhubmechanismus ein zweites Einlassventil in einer zweiten Einlassöffnung der Motorbaugruppe öffnet. Ein zweites Drosselventil, das mit der zweiten Einlassöffnung in Verbindung steht, kann während des ersten Modus geöffnet werden. Der Ventilhubmechanismus kann in einem zweiten Modus betrieben werden, indem der zweite Ventilhubmechanismus das zweite Einlassventil in einer geschlossenen Position hält. Das zweite Drosselventil kann während des zweiten Modus geschlossen sein.
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Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine Draufsicht einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine zusätzliche Draufsicht der Motorbaugruppe von 1, wobei der Einlasskrümmer entfernt ist;
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3 ist eine Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1;
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4 ist eine zusätzliche Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1;
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5 ist eine Schnittansicht einer alternativen Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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6 ist eine Schnittansicht eines Ventilhubmechanismus der Motorbaugruppe von 5; und
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7 ist eine graphische Darstellung eines Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen nicht einschränken.
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Beispielhafte Ausführungsformen sind vorgesehen, sodass diese Offenbarung sorgfältig sein wird und Fachleuten den Umfang vollständig übermitteln wird. Es werden zahlreiche spezielle Details dargelegt, wie etwa Beispiele spezieller Komponenten, Einrichtungen und Verfahren, um für ein genaues Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Fachleute werden einsehen, dass spezielle Details nicht verwendet werden müssen, dass die beispielhaften Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden können und dass keine von diesen derart ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohlbekannte Prozesse, wohlbekannte Einrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Wenn ein Element oder eine Lage als ”auf”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, kann sich dieses bzw. diese direkt auf dem anderen Element oder der anderen Lage befinden, mit dem anderen Element oder der anderen Lage in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Lagen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, können keine dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Formulierungen, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” eine beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
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Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt sein. Diese Ausdrücke können lediglich verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Lage oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Lage oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie beispielsweise ”erster”, ”zweiter” und andere numerische Ausdrücke implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn sie hierin verwendet werden, wenn dies nicht klar durch den Zusammenhang angegeben wird. Daher könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Lage oder ein erster Abschnitt, die nachstehend diskutiert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Lage oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Eine Motorbaugruppe 10 ist in 1–4 dargestellt und kann eine Motorstruktur 12, eine Kurbelwelle 14, Kolben 16, eine Ventiltriebbaugruppe 18 und eine Einlassbaugruppe 20 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann einen Motorblock 22 und Zylinderköpfe 24 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann eine erste Reihe von Zylinderbohrungen 26 und eine zweite Reihe von Zylinderbohrungen 28 definieren, die relativ zueinander unter einem Winkel angeordnet sind. Obgleich sie in Kombination mit einer V-Motorkonfiguration beschrieben sind, versteht es sich jedoch, dass die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl von Kolben-Zylinderanordnungen und eine Vielzahl von Hubkolben-Motorkonfigurationen gelten, die V-Motoren, Reihenmotoren und horizontal entgegengesetzte Motoren und auch sowohl Konfigurationen mit obenliegenden Nocken als auch mit Nocken im Block umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Die Motorstruktur 12 kann einen ersten Satz von Einlassöffnungen 30 und einen ersten Satz von Auslassöffnungen 32 in dem Zylinderkopf 24, welche der ersten Reihe von Zylinderbohrungen 26 zugeordnet sind, und einen zweiten Satz von Einlassöffnungen 34 sowie einen zweiten Satz von Auslassöffnungen 36 in dem Zylinderkopf 24 definieren, die der zweiten Reihe von Zylinderbohrungen 28 zugeordnet sind. Auf 3 und 4 Bezug nehmend, wird die Motorbaugruppe 10 der Einfachheit halber bezogen auf eine erste Zylinderbohrung 26 (die in der ersten Reihe der Zylinderbohrungen 26 eingebunden ist) und eine zweite Zylinderbohrung 28 (die in der zweiten Reihe der Zylinderbohrungen 28 eingebunden ist) beschrieben.
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Die Ventiltriebbaugruppe 18 kann eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Nockenwelle 38, 40, 42, 44, einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Ventilhubmechanismus 46, 48, 50, 52, ein erstes und ein zweites Einlassventil 54, 56 sowie ein erstes und ein zweites Auslassventil 58, 60 umfassen. Unter Bezugnahme auf 3 kann das erste Einlassventil 54 in der ersten Einlassöffnung 30 angeordnet sein, und das erste Auslassventil 58 kann in der ersten. Auslassöffnung 32 angeordnet sein. Der erste Ventilhubmechanismus 46 kann mit dem ersten Einlassventil 54 und einem ersten Nocken 64, der an der ersten Nockenwelle 38 definiert ist, in Eingriff stehen. Der dritte Ventilhubmechanismus 50 kann mit dem ersten Auslassventil 58 und einem dritten Nocken 66, der an der dritten Nockenwelle 42 definiert ist, in Eingriff stehen.
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Unter Bezugnahme auf 4 kann das zweite Einlassventil 56 in der zweiten Einlassöffnung 34 angeordnet sein, und das zweite Auslassventil 60 kann in der zweiten Auslassöffnung 36 angeordnet sein. Der zweite Ventilhubmechanismus 48 kann mit dem zweiten Einlassventil 56 und einem zweiten Nocken 68, der an der zweiten Nockenwelle 40 definiert ist, in Eingriff stehen. Der vierte Ventilhubmechanismus 52 kann mit dem zweiten Auslassventil 60 und einem vierten Nocken 70, der an der vierten Nockenwelle 44 definiert ist, in Eingriff stehen.
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Der zweite Ventilhubmechanismus 48 kann einen deaktivierenden Ventilhubmechanismus bilden. Spezieller kann der zweite Ventilhubmechanismus 48 (in 4 schematisch dargestellt) ein erstes Element 72, das mit dem zweiten Einlassventil 56 in Eingriff steht, und ein zweites Element 74 aufweisen, das mit dem zweiten Nocken 68 in Eingriff steht. Der zweite Ventilhubmechanismus 48 kann in einem ersten und in einem zweiten Modus betreibbar sein. Das zweite Einlassventil 56 kann während des ersten Modus durch den zweiten Ventilhubmechanismus 48 in eine offene Position verschoben werden, wenn eine Kuppe 76 des zweiten Nockens 68 mit dem zweiten Ventilhubmechanismus 48 in Eingriff gelangt. Das zweite Einlassventil 56 kann während des zweiten Modus in einer geschlossenen Position bleiben, wenn die Kuppe 76 des zweiten Nockens 68 mit dem zweiten Ventilhubmechanismus 48 in Eingriff gelangt.
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Die Motorbaugruppe 10 ist als ein Motor mit obenliegenden Nocken dargestellt. Wie vorstehend erläutert wurde, sind die vorliegenden Lehren jedoch nicht auf Motoren mit obenliegenden Nocken beschränkt. 5 stellt eine beispielhafte Motorbaugruppe 110 mit Nocken im Block (oder mit Schubstange) dar. Die Motorbaugruppe 110 kann eine Motorstruktur 112, eine Kurbelwelle (nicht gezeigt), Kolben (nicht gezeigt), eine Ventiltriebbaugruppe 118 und eine Einlassbaugruppe 120 umfassen. Die Motorstruktur 112 kann einen Motorblock 122 und Zylinderköpfe 124 umfassen. Die Motorstruktur 112 kann eine erste Reihe von Zylinderbohrungen 126 und eine zweite Reihe von Zylinderbohrungen 128 definieren, die relativ zueinander unter einem Winkel angeordnet sind.
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Die Ventiltriebbaugruppe 118 kann eine Nockenwelle 138, einen ersten und einen zweiten Ventilhubmechanismus 146, 148 sowie ein erstes und ein zweites Einlassventil 154, 156 umfassen. Das erste Einlassventil 154 kann in der ersten Einlassöffnung 130 angeordnet sein, und das zweite Einlassventil 156 kann in der zweiten Einlassöffnung 134 angeordnet sein. Der erste Ventilhubmechanismus 146 kann mit dem ersten Einlassventil 154 und mit einem ersten Nocken 164 in Eingriff stehen, der an der Nockenwelle 138 definiert ist. Der zweite Ventilhubmechanismus 148 kann mit dem zweiten Einlassventil 156 und einem zweiten Nocken 168 in Eingriff stehen, der an der Nockenwelle 138 definiert ist.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 6 kann der zweite Ventilhubmechanismus 148 einen deaktivierenden Ventilhubmechanismus bilden. Spezieller kann der zweite Ventilhubmechanismus 148 ein erstes Element 172, das mit dem zweiten Einlassventil 156 in Eingriff steht (mittels einer Schubstange 150 und eines Kipphebels 152), und ein zweites Element 174 umfassen, das mit dem zweiten Nocken 168 in Eingriff steht. Der zweite Ventilhubmechanismus 148 kann in einem ersten und in einem zweiten Modus betreibbar sein. Das zweite Einlassventil 156 kann während des ersten Modus durch den zweiten Ventilhubmechanismus 148 in eine offene Position verschoben werden, wenn eine Kuppe 176 des zweiten Nockens 168 mit dem zweiten Ventilhubmechanismus 148 in Eingriff gelangt. Das zweite Einlassventil 156 kann während des zweiten Modus in einer geschlossenen Position bleiben, wenn die Kuppe 176 des zweiten Nockens 168 mit dem zweiten Ventilhubmechanismus 148 in Eingriff gelangt.
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Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel kann das erste Element 172 des zweiten Ventilhubmechanismus 148 ein erstes Gehäuse 184 aufweisen, in dem ein hydraulische Spielausgleichseinrichtung 186 untergebracht ist, die mit der Schubstange 150 in Eingriff steht. Das zweite Element 174 des zweiten Ventilhubmechanismus 148 kann ein zweites Gehäuse 188 und einen Nockenstößel 190 aufweisen, der mit dem ersten Gehäuse 184 gekoppelt ist. Der zweite Ventilhubmechanismus 148 kann einen Verriegelungsmechanismus 192 aufweisen, der selektiv für einen Betrieb des zweiten Ventilhubmechanismus 148 in dem ersten und in dem zweiten Modus sorgt.
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Der Verriegelungsmechanismus 192 kann einen Verriegelungsstift 194 und ein Vorspannelement 196 aufweisen, das an dem zweiten Element 174 fixiert ist. Der Verriegelungsstift 194 kann durch eine Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid, wie beispielsweise einem Motoröl, zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschoben werden. In der ersten Position (in 6 gezeigt) kann sich der Verriegelungsstift 194 in das erste Element 172 erstrecken und das erste sowie das zweite Element 172, 174 für eine axiale Verschiebung miteinander befestigen. In der zweiten Position (nicht gezeigt) kann sich der Verriegelungsstift 194 relativ zu der ersten Position radial nach innen erstrecken, um eine axiale Verschiebung des ersten und des zweiten Elements 172, 174 relativ zueinander zu ermöglichen.
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Der zweite Ventilhubmechanismus 48 (in 4 schematisch gezeigt) kann auf eine ähnliche Weise wie der zweite Ventilhubmechanismus 148, der in 6 gezeigt ist, betrieben werden und einen Verriegelungsmechanismus aufweisen, der das erste und das zweite Element 72, 74 für eine Verschiebung miteinander selektiv fixiert. Der zweite Ventilhubmechanismus 48 kann eine Vielzahl von Formen annehmen, einschließlich eines Kipphebels und eines direkt wirkenden Stößels, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Wieder auf 1–4 Bezug nehmend, können die ersten Einlassöffnungen 30 und die zweiten Einlassöffnungen 34 mittels der Einlassbaugruppe 20 mit einer Luftquelle (A) in Verbindung stehen. Die Einlassbaugruppe 20 kann einen Einlasskrümmer 200, ein erstes Drosselventil 202 und ein zweites Drosselventil 204 aufweisen. Der Einlasskrümmer 200 kann einen Einlass 206, einen ersten Auslass 208 in Verbindung mit der ersten Einlassöffnung 30 und einen zweiten Auslass 210 in Verbindung mit der zweiten Einlassöffnung 34 aufweisen. Die Motorbaugruppe 10 kann einen Luftströmungspfad von einer Luftquelle (A) zu der zweiten Einlassöffnung 134 definieren, wobei das erste Drosselventil 202 zwischen der Luftquelle (A) und dem zweiten Drosselventil 204 angeordnet ist. Der Einlasskrümmer 200 kann parallele Strömungspfade 212, 214 von dem Einlass 206 zu der ersten und zu der zweiten Einlassöffnung 30, 34 definieren, wobei das zweite Drosselventil 204 in dem Strömungspfad von dem Einlass 206 zu der zweiten Einlassöffnung 34 angeordnet ist. Das zweite Drosselventil 204 kann mit dem Einlasskrümmer 200 gekoppelt sein.
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Das erste Drosselventil 202 kann mit der Luftquelle (A) und den ersten Einlassöffnungen 30 in Verbindung stehen, und es kann eine Luftströmung von der Luftquelle (A) zu dem Einlass 206 und schließlich zu den ersten Einlassöffnungen 30 steuern. Das zweite Drosselventil 204 kann mit der Luftquelle (A) und den zweiten Einlassöffnungen 34 in Verbindung stehen, und es kann eine Luftströmung von der Luftquelle (A) zu den zweiten Einlassöffnungen 34 steuern. Spezieller kann das zweite Drosselventil 204 eine Luftströmung von dem zweiten Auslass 210 zu der zweiten Einlassöffnung 34 steuern.
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Die in 5 gezeigte Einlassbaugruppe 120, die das zweite Drosselventil 304 umfasst, kann der Einlassbaugruppe 20 ähnlich sein, die das zweite Drosselventil 204 umfasst. Daher wird die Einlassbaugruppe 120 mit dem Verständnis nicht im Detail beschrieben, dass die Beschreibung der Einlassbaugruppe 20 gleichermaßen für die Einlassbaugruppe 120 gilt.
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Das zweite Drosselventil 204, 304 kann ein durch ein Solenoid betätigtes Ventil sein, und es kann während Übergängen zwischen dem ersten und dem zweiten Modus des zweiten Ventilhubmechanismus 48, 148 geöffnet und geschlossen werden. 7 stellt den Betrieb des zweiten Drosselventils 204, 304 bezogen auf den ersten und den zweiten Betriebsmodus des zweiten Ventilhubmechanismus 48, 148 graphisch dar.
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7 stellt ein nicht einschränkendes Beispiel einer Drosselsteuerung bezogen auf Deaktivierungsereignisse dar. Die Kurve (ABT) repräsentiert die Position des ersten Drosselventils 202. Die Kurve (DBT) repräsentiert die Position des zweiten Drosselventils 204, 304. Die Kurve (ACC) repräsentiert eine Gaspedalposition, die eine Bedieneranforderung angibt. Die Kurve (DBM) repräsentiert den Betriebsmodus (erster Modus = 100%, zweiter Modus = 0%) des zweiten Ventilhubmechanismus 48, 148. Die x-Achse repräsentiert die Zeit, und die y-Achse repräsentiert ein Ausmaß (für die Öffnung des ersten und des zweiten Drosselventils 202, 204, 304 und den Betriebsmodus für den zweiten Ventilhubmechanismus 48, 148). Die Graphik von 7 dient lediglich zu beispielhaften Zwecken und soll die Offenbarung nicht auf die spezielle dargestellte zeitliche Steuerung oder auf die speziellen dargestellten Drosselgrößen einschränken.
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Das zweite Drosselventil 204, 304 kann während des ersten Betriebsmodus des zweiten Ventilhubmechanismus 48, 148 geöffnet werden. Das zweite Drosselventil 204, 304 kann während des zweiten Betriebsmodus des zweiten Ventilhubmechanismus 48, 148 geschlossen werden. Das erste Drosselventil 202 kann geöffnet bleiben, wenn das zweite Drosselventil 204, 304 geschlossen ist.
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Das erste Drosselventil 202 kann eine Einlassluftströmung zu dem Einlasskrümmer 200 steuern. Zusätzlich kann das erste Drosselventil 202 eine Luftströmung zu dem zweiten Drosselventil 204, 304 steuern. Alternativ kann das erste Drosselventil 202 bei einem anderen nicht einschränkenden Beispiel eine Luftströmung nur zu der ersten Einlassöffnung 30 steuern, und das zweite Drosselventil 204 kann unabhängig von dem ersten Drosselventil 202 eine Luftströmung zu der zweiten Einlassöffnung 34 steuern. Das Öffnen und Schließen des zweiten Drosselventils 204, 304 kann eine Einlassluftströmung steuern, die aus dem Einlasskrümmer 200 in die zweite Einlassöffnung 34, 134 heraustritt.
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Wie in 7 zu sehen ist, kann das zweite Drosselventil 204, 304 geöffnet werden, nachdem der zweite Ventilhubmechanismus 34, 134 von dem zweiten Modus in den ersten Modus umgeschaltet wird. Das zweite Drosselventil 204, 304 kann geschlossen werden, bevor der zweite Ventilhubmechanismus 34, 134 von dem ersten Modus in den zweiten Modus umgeschaltet wird. Das Vorsehen der Überlappung zwischen dem Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Modus und dem Öffnen und Schließen des zweiten Drosselventils 204, 304 kann für einen Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Modus sorgen, der für den Fahrer weniger wahrnehmbar ist.
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Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann das zweite Drosselventil 204, 304 ausgerichtet werden, um eine Aufladebewegung in die Luft zu übermitteln, die in die zweite Zylinderbohrung 28, 128 strömt. Spezieller kann eine Zwischenposition des zweiten Drosselventils 204, 304 während des Betriebs des zweiten Ventilhubmechanismus 48, 148 in dem ersten Modus Wirbel- oder Stoßströmungseigenschaften in der Luft einführen, die in die zweite Zylinderbohrung 28, 128 strömt.
