DE102013218340A1

DE102013218340A1 - Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102013218340A1
Application number: DE102013218340.2A
Authority: DE
Inventors: Makoto Nakamura
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2014-04-10
Also published as: JP6001388B2; US9260983B2; US20140069364A1; CN103670578A; JP2014055556A

Abstract

Eine Ventilsteuervorrichtung umfasst erste und zweite Motorventile; einen ersten Antriebsnocken zum einstückigen Drehen mit der Antriebswelle; einen zweiten Antriebsnocken, der auf der Antriebswelle vorgesehen ist und sich als Einheit mit der Antriebswelle dreht; einen Schwenknocken, der schwenkbar ist; einen Übertragungsmechanismus zum Umwandeln einer Drehung des ersten Antriebsnockens in eine Schwenkkraft und zum Übertragen der Schwenkkraft auf den Schwenknocken; einen ersten Schwenkarm zum Öffnen des ersten Motorventils durch Schwenken des Schwenknockens; einen zweiten Schwenkarm zum Öffnen des zweiten Motorventils durch Drehen des zweiten Antriebsnockens; einen Steuerungsmechanismus zum Verändern eines Schwenkbetrags des Schwenknockens durch Verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus; und einen Verbindungs-Umschaltmechanismus zum Verbinden bzw. Trennen des ersten Schwenkarms mit dem/von dem zweiten Schwenkarm.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der eine Kennlinie, wie zum Beispiel ein Hubmaß eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils, gemäß einem Betriebszustand des Motors verändern kann.
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009-103040 offenbart eine früher auf dem Gebiet vorgeschlagene Ventilsteuervorrichtung. Diese Ventilsteuervorrichtung umfasst einen Halter, der dessen Schwenkposition durch einen Steuernocken verändert, und einen Unter-Nocken, der durch einen Einlassnocken angetrieben wird, der um eine Tragwelle geschwenkt wird, die an der Halterung befestigt ist. Der Unter-Nocken umfasst eine Antriebsnockenfläche und eine Ruhenockenfläche. Die Antriebsnockenfläche treibt ein erstes Einlassventil durch einen ersten Kipphebel an. Die Ruhenockenfläche treibt ein zweites Einlassventil durch einen zweiten Kipphebel an. Darüber hinaus umfasst die Ventilsteuervorrichtung ferner einen Verbindungs-Umschaltmechanismus, der den ersten Kipphebel mit dem zweiten Kipphebel verbindet oder den ersten Kipphebel vom zweiten Kipphebel trennt.
Im Hochlastbereich des Motors verbindet der Verbindungs-Umschaltmechanismus den ersten Kipphebel mit dem zweiten Kipphebel, so dass sowohl das erste als auch das zweite Einlassventil durch die Antriebsnockenfläche angetrieben (geöffnet und geschlossen) werden, die einen großen Hub erzeugt. Dadurch wird eine Ansaugluft-Ladeleistung verbessert, um ein Ausgangsdrehmoment des Motors zu erhöhen.
In einem Niedriglastbereich des Motors trennt der Verbindungs-Umschaltmechanismus hingegen den ersten Kipphebel vom zweiten Kipphebel. Dadurch wird das erste Einlassventil durch die Antriebsnockenfläche angetrieben und das zweite Einlassventil wird durch die Ruhenockenfläche, die einen kleinen Hub erzeugt, in einen im Wesentlichen geschlossenen Zustand (Minimalhub-Zustand) versetzt. Aufgrund dieser Hubdifferenz zwischen den ersten und zweiten Einlassventilen wird ein Ansaugluft-Verwirbelungseffekt in einem Zylinder erzeugt, so dass eine Verbrennung des Motors verbessert wird. Daraus resultiert ein verbesserter Kraftstoffverbrauch.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der oben beschriebenen bisherigen Ventilsteuervorrichtung verändern sich jedoch Hub-Charakteristika bzw. -Kennlinien der ersten und zweiten Einlassventile in Verbindung miteinander in einem Fall, bei dem sich die Schwenkposition des Halters durch Steuern einer Phase des Steuernockens im nichtverbundenen Zustand zwischen beiden Kipphebeln verändert.
Das heißt, weil die Antriebsnockenfläche und die Ruhenockenfläche, die die jeweiligen ersten und zweiten Kipphebel antreiben, im Unter-Nocken zusammen ausgebildet sind, arbeiten beide Nockenflächen mit der gleichen Schwenk-Betriebscharakteristik.
Wenn ein Arbeitswinkel (entsprechend einer Ventil-Öffnungszeit) des ersten Einlassventils, das den großen Hub erzeugt, verändert wird, verändert sich demzufolge, wie in 9 der obigen Steuervorrichtung dargestellt, ein Arbeitswinkel zweiten Einlassventils, das den kleinen Hub erzeugt, nachgeordnet in Verbindung mit der Veränderung des Arbeitswinkels des ersten Einlassventils. Dadurch werden diverse Schwierigkeiten erzeugt. Wenn der Arbeitswinkel des zweiten Einlassventils relativ klein geworden ist, wird z. B. eine Funktion abgeschwächt, mit der Kraftstoff und Verunreinigungen, die sich an einer Oberseite eines Schirmbereichs des zweiten Einlassventils während einer Ventilöffnungszeit abgelagert haben, entfernt werden. Dadurch besteht ein Risiko, dass eine zeitabhängige Änderung der Verbrennung verursacht wird. Wenn der Arbeitswinkel des zweiten Einlassventils relativ groß geworden ist, besteht andererseits ein Risiko, dass die Verwirbelungsfunktion abgeschwächt wird, sodass sich die Verbrennung verschlechtert. Darüber hinaus besteht ein Risiko, das sich eine Reibung des Ventilsystems erhöht, sodass sich ein Kraftstoffverbrauch erhöht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilsteuervorrichtung bereitzustellen, die zum Lösen oder Verringern des oben genannten Problems geeignet ist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, umfassend: ein erstes Motorventil, das in Schließrichtung des ersten Ventils durch eine Vorspannkraft einer Ventilfeder vorgespannt ist; ein zweites Motorventil, das in Schließrichtung des zweiten Ventils durch eine Vorspannkraft einer Ventilfeder vorgespannt ist; einen ersten Antriebsnocken, die auf einer Antriebswelle vorgesehen ist und sich als Einheit mit der Antriebswelle dreht, wobei sich die Antriebswelle synchron mit einer Kurbelwelle dreht; einen zweiten Antriebsnocken, der auf der Antriebswelle vorgesehen ist und sich als Einheit mit der Antriebswelle dreht; einen Schwenknocken, der schwenkbar ist; einen Übertragungsmechanismus, der eine Drehbewegung des ersten Antriebsnockens in eine Schwenkbewegung wandelt und die Schwenkbewegung auf den Schwenknocken überträgt; einen ersten Schwenkarm, der zum Öffnen des ersten Motorventils durch Schwenken des Schwenknockens angedrückt wird; einen zweiten Schwenknocken, der zum Öffnen des zweiten Motorventils durch Drehen des zweiten Antriebsnockens angedrückt wird; einen Steuerungsmechanismus, der einen Schwenkbetrag des Schwenknockens durch Verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus variiert; und einen Verbindungs-Umschaltmechanismus, der den ersten Schwenkarm mit dem/von dem zweiten Schwenkarm verbindet und trennt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, umfassend: einen ersten Antriebsnocken, der durch eine Drehkraft einer Kurbelwelle antreibend gedreht wird; einen zweiten Antriebsnocken, der durch die Drehkraft der Kurbelwelle antreibend gedreht wird; ein erstes Motorventil, das in Schließrichtung des ersten Ventils durch eine Ventilfeder vorgespannt ist; ein zweites Motorventil, das in Schließrichtung des zweiten Ventils durch eine Ventilfeder vorgespannt ist; einen Übertragungsmechanismus, der eine Drehbewegung des ersten Antriebsnockens in eine Schwenkbewegung umwandelt und die Schwenkbewegung auf einen Schwenknocken überträgt; einen Steuerungsmechanismus, der einen Schwenkbetrag des Schwenknockens durch Verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus variiert; einen ersten Stößel, der das erste Motorventil durch einen Kontakt mit dem Schwenknocken öffnet und schließt; einen zweiten Stößel, der das zweite Motorventil durch einen Kontakt mit dem zweiten Antriebsnocken öffnet und schließt; und einen Umschaltmechanismus, der eine Verriegelung zwischen einem Öffnungsmaß und einem Öffnungs-/Schließzeitpunkt des ersten Stößels und einem Öffnungsmaß und einem Öffnungs-/Schließzeitpunkt des zweiten Stößels ausbildet und die Verriegelung löst.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, umfassend: ein Paar von Motorventilen einschließlich eines ersten Motorventils und eines zweiten Motorventils; einen ersten Stößel, der das erste Motorventil antreibend öffnet und schließt; einen zweiten Stößel, der das zweite Motorventil antreibend öffnet und schließt; einen ersten Antriebsnocken, der sich synchron mit einer Kurbelwelle dreht; einen Schwenknocken, der den ersten Stößel antreibend andrückt; einen Übertragungsmechanismus, der eine Drehbewegung des ersten Antriebsnockens in eine Schwenkbewegung des Schwenknockens umwandelt und überträgt; einen Steuerungsmechanismus, der eine Übertragungscharakteristik des Übertragungsmechanismus durch Verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus verändert; einen zweiten Antriebsnocken, der sich synchron mit der Kurbelwelle dreht und den zweiten Stößel antreibt; und einen Umschaltmechanismus, der zwischen einem Verriegelungszustand des ersten Stößels und des zweiten Stößels und einem nichtverriegelten Zustand des ersten Stößels und des zweiten Stößels umschaltet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schräg auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die Hauptbestandteile einer Ventilsteuervorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 zeigt eine Querschnittsansicht der Hauptbestandteile der Ventilsteuervorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel.
3A zeigt eine Draufsicht eines im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Kipphebels. 3B zeigt eine Seitenansicht des Kipphebels.
4A bis 4C zeigen Querschnittsansichten bei einem minimalen Arbeitswinkel. 4A ist eine Querschnittsansicht von 2 längs einer Linie A-A in einem geschlossenen Zustand des ersten Einlassventils. 4B ist eine Querschnittsansicht von 2 längs einer Linie B-B im geschlossenen Zustand des ersten Einlassventils. 4C ist eine Querschnittsansicht von 2 längs einer Linie C-C im geschlossenen Zustand des ersten Einlassventils (und außerdem in einem geschlossenen Zustand des zweiten Einlassventils).
5A bis 5C zeigen Querschnittsansichten beim minimalen Arbeitswinkel. 5A ist eine Querschnittsansicht von 2, längs der Linie A-A zum Zeitpunkt des maximalen Hubs in einem geöffneten Zustand des ersten Einlassventils; 5B ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie B-B zum Zeitpunkt des maximalen Hubs im geöffneten Zustand des ersten Einlassventils. 5C ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie C-C und zeigt einen Zustand, bei dem das zweite Einlassventil zum Zeitpunkt des maximalen Hubs im geöffneten Zustand des ersten Einlassventils offen ist.
6A bis 6C zeigen Querschnittsansichten bei einem mittleren Arbeitswinkel. 6A ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie A-A im geschlossenen Zustand des ersten Einlassventils. 6B ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie B-B im geschlossenen Zustand des ersten Einlassventils. 6C ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie C-C in geschlossenen Zustand des ersten Einlassventils (und außerdem im geschlossenen Zustand des zweiten Einlassventils).
7A bis 7C zeigen Querschnittsansichten beim mittleren Arbeitswinkel. 7A ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A zum Zeitpunkt eines maximalen Hubs im geöffneten Zustand des ersten Einlassventils. 7B ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie B-B zum Zeitpunkt des maximalen Hubs im geöffneten Zustand des ersten Einlassventils. 7C ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie C-C und zeigt einen Zustand, bei dem das zweite Einlassventil beim geöffneten Zustand des ersten Einlassventils ebenfalls geöffnet ist.
8A bis 8C zeigen Querschnittsansichten bei einem maximalen Arbeitswinkel. 8A ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie A-A im geschlossenen Zustand des ersten Einlassventils. 8B ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie B-B im geschlossenen Zustand des ersten Einlassventils. 8C ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie C-C in geschlossenem Zustand des ersten Einlassventils (und außerdem im geschlossenen Zustand des zweiten Einlassventils).
9A bis 9C zeigen Querschnittsansichten beim maximalen Arbeitswinkel. 9A ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie A-A zum Zeitpunkt eines maximalen Hubs beim geöffneten Zustand des ersten Einlassventils. 9B ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie B-B zum Zeitpunkt des maximalen Hubs beim geöffneten Zustand des ersten Einlassventils. 9C ist eine Querschnittsansicht von 2 längs der Linie C-C und zeigt einen Zustand, bei dem das zweite Einlassventil zum Zeitpunkt des maximalen Hubs im geöffneten Zustand des ersten Einlassventils geöffnet ist.
10 zeigt eine Ansicht einer Ventilhub-Kennlinie des ersten Einlassventils und des zweiten Einlassventils im ersten Ausführungsbeispiel.
11 zeigt Ansichten von Ventilhub-Kennlinien der ersten und zweiten Einlassventile im ersten Ausführungsbeispiel, wenn ein Verbindungs-Umschaltmechanismus beide Schwenkarme miteinander verbunden hat, und wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus die Schwenkarme voneinander getrennt hat.
12 zeigt ein Steuerungskennfeld für maximale Hubmaße der ersten und zweiten Einlassventile in Bezug auf eine Beziehung zwischen einer Last und einer Drehzahl des Motors im ersten Ausführungsbeispiel.
13 zeigt eine Ansicht einer Kennlinie, die Änderungen der maximalen Hubmaße der ersten und zweiten Einlassventile veranschaulicht und außerdem einen Prozess der Änderung von einem nichtverbundenen Zustand zwischen den beiden Schwenkarmen auf einen verbundenen Zustand zwischen den beiden Schwenkarmen zum Zeitpunkt einer Beschleunigung im ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
14 zeigt eine schräg auseinandergezogene Perspektivansicht, die Hauptbestandteile einer Ventilsteuervorrichtung in einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
15 zeigt eine Querschnittsansicht der Hauptbestandteile der Ventilsteuervorrichtung im zweiten Ausführungsbeispiel.
16A bis 16C zeigen Querschnittsansichten bei einer Steuerung eines maximalen Hubmaßes für die ersten und zweiten Einlassventile durch ein Nockenprofil eines zweiten Antriebsnockens in einer Situation im zweiten Ausführungsbeispiel, bei der die beiden Schwenkarme miteinander verbunden sind. 16a ist eine Querschnittsansicht zum Zeitpunkt des maximalen Hubs im geöffneten Zustand des ersten Einlassventils. 16B zeigt eine Drehposition des ersten Antriebsnockens zu diesem Zeitpunkt. 16C ist eine Querschnittsansicht, die den geöffneten Zustand des zweiten Einlassventils zu diesem Zeitpunkt veranschaulicht.
17 ist eine Ansicht einer Ventilhub-Kennlinie des ersten Einlassventils und des zweiten Einlassventils in einer Situation im zweiten Ausführungsbeispiel, bei der beide Schwenkarme voneinander getrennt sind.
18 zeigt Ansichten von Ventilhub-Kennlinien der ersten und zweiten Einlassventile, wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus die beiden Schwenkarme miteinander verbunden hat und wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus die Schwenkarme voneinander getrennt hat.
19A bis 19C zeigen Querschnittsansichten, die Betriebszustände der ersten und zweiten Einlassventile in der Situation veranschaulichen, bei der die Schwenkarme in einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel voneinander getrennt sind. 19A zeigt eine Querschnittsansicht, die einen gesteuerten Zustand des ersten Einlassventils auf das maximale Hubmaß veranschaulicht. 19B ist eine Querschnittsansicht, die eine Drehposition des ersten Antriebsnockens zu diesem Zeitpunkt zeigt. 19C ist eine Querschnittsansicht, die den geschlossenen Zustand des zweiten Einlassventils zu diesem Zeitpunkt zeigt.
20 zeigt eine Ansicht einer Ventilhub-Kennlinie des ersten Einlassventils und des zweiten Einlassventils in einer Situation, bei der die beiden Schwenkarme im dritten Ausführungsbeispiel voneinander getrennt sind.
21 zeigt Ventilhub-Kennlinien der ersten und zweiten Einlassventile im dritten Ausführungsbeispiel, wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus die beiden Schwenkarme miteinander verbunden hat und wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus die Schwenkarme voneinander getrennt hat.
22 zeigt eine Ansicht einer Ventilhub-Kennlinie eines ersten Auslassventils und eines zweiten Auslassventils in einer Situation, bei der die beiden Schwenkarme in einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel voneinander getrennt sind.
23 zeigt Ansichten von Ventilhub-Kennlinien der ersten und zweiten Auslassventile im vierten Ausführungsbeispiel, wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus die beiden Schwenkarme miteinander verbunden hat und wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus die beiden Schwenkarme voneinander getrennt hat.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Ventilsteuervorrichtung auf einer Einlassseite und/oder einer Auslassseite eines mehrzylindrischen Verbrennungsmotors eingesetzt.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst eine Ventilsteuervorrichtung in einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel erste und zweite Einlassventile 3a und 3b, eine Antriebswelle 4, einen Schwenkmechanismus 6, einen einzelnen Schwenknocken 7, einen ersten Antriebsnocken 5, einen Übertragungsmechanismus 8 und einen Steuerungsmechanismus 9. Jedes der ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b ist in einem Zylinderkopf 1 durch eine Ventilführung (nicht dargestellt) verschiebbar vorgesehen und öffnet und schließt eine Einlassöffnung. Jeder Zylinder aus der Mehrzahl von Zylindern ist mit den ersten und zweiten Einlassventilen 3a und 3b, d.h. mit zwei Motorventilen, ausgestattet. Die Antriebswelle 4 ist in Längsrichtung des Motors angeordnet und ist mit einer im Innern hohlen Form ausgebildet. Der Schwenkmechanismus 6 ist an oberen Endbereichen der jeweiligen Einlassventile 3a und 3b vorgesehen. Der einzelne Schwenknocken 7 betätigt prinzipiell Öffnungs-/Schließbewegungen des ersten Einlassventils 3a durch den Schwenkmechanismus 6. Der nachfolgend beschriebene Antriebsnocken 5 ist auf einem Außenumfang der Antriebswelle 4 vorgesehen. Der Übertragungsmechanismus 8 verbindet oder koordiniert den ersten Antriebsnocken 5 mit dem Schwenknocken 7. Der Übertragungsmechanismus 8 wandelt eine Drehkraft des ersten Antriebsnockens 5 in eine Schwenkbewegung um und überträgt diese Schwenkbewegung als Schwenkkraft auf den Schwenknocken 7. Auf diese Weise steuert der Steuerungsmechanismus 9 das erste Einlassventil 3a, um eine Ventil-Hubmaß-Kennlinie bzw. Ventil-Hubmaß-Charakteristik des ersten Einlassventils 3a und einen Ventil-Arbeitswinkel (Ventil-Öffnungszeit-Winkelbereich) des Einlassventils 3a gemäß einem Betriebszustand des Motors durch Verändern einer Eigenschaft (Position) des Übertragungsmechanismus 8 kontinuierlich zu verändern und dadurch einen Schwenkbereich des Schwenknockens 7 zu verändern.
In diesem Ausführungsbeispiel bedeutet der Ventil-Arbeitswinkel ein Zeitintervall, während dem jedes Einlassventils 3a, 3b geöffnet ist. Darüber hinaus wirkt der Schwenknocken 7 mit dem Übertragungsmechanismus 8 und dem Steuerungsmechanismus 9 zusammen, um einen variablen Mechanismus zu definieren. Dieser variable Mechanismus ist an jedem Zylinder vorgesehen. Das heißt, jeder Zylinder weist einen variablen Mechanismus auf, der aus dem Schwenkarm 7, dem Übertragungsmechanismus 8 und dem Steuerungsmechanismus 9 zusammengesetzt ist.
Das erste Einlassventil 3a wird durch eine Ventilfeder 10a in eine Richtung vorgespannt (gedrückt), die ein offenes Ende der Einlassöffnung schließt (blockiert). Die Ventilfeder 10a ist zwischen einem Bodenbereich einer annähernd zylindrisch geformten Bohrung, die an einem oberen Endbereich des Zylinderkopfes 1 ausgebildet ist, und einer Federhalterung schwingungsgedämpft befestigt, die an einem oberen Endbereich eines Ventilschafts ausgebildet ist. Das zweite Einlassventil 3b ist gleichermaßen durch eine Ventilfeder 10b in eine Richtung vorgespannt, die ein offenes Ende der Einlassöffnung schließt oder blockiert. Die Ventilfeder 10b ist zwischen einem Bodenbereich einer annähernd zylindrisch geformten Bohrung, die im oberen Endbereich des Zylinderkopfes 1 ausgebildet ist, und einer Federhalterung schwingungsgedämpft befestigt, die an einem oberen Endbereich eines Ventilschafts vorgesehen ist.
Vorgegebene Axialbereiche und beide Endbereiche der Antriebswelle 4 werden durch erste und zweite Lagerbereiche 11a und 11b und Lagerbereiche 11c drehbar abgestützt. Die ersten und zweiten Lagerbereiche 11a und 11b sind an einem oberen Bereich des Zylinderkopfes 1 vorgesehen und auf beiden Seitenbereichen des variablen Mechanismus angeordnet. Jeder Zylinder umfasst ein Paar der ersten und zweiten Lagerbereiche 11a und 11b. Die Lagerbereiche 11c sind auf den beiden Endbereichen der Antriebswelle 4 vorgesehen. Die Antriebswelle 4 ist mit einem Ölkanal ausgebildet, der im Innern der Antriebswelle 4 axial vorgesehen ist. Durch den Ölkanal geleitetes Schmieröl wird den jeweiligen Lagerbereichen 11a des 11c und dergleichen zugeführt. Der erste Antriebsnocken 5 ist an einem vorgegebenen Axialbereich des Außenumfangs der Antriebswelle 4 befestigt. Darüber hinaus ist ein zweiter Antriebsnocken 13 an einer Position vorgesehen, die vom ersten Antriebsnocken 5 axial getrennt (axial entfernt) ist. Jeder Zylinder umfasst einen ersten Antriebsnocken 5 und einen zweiten Antriebsnocken 13.
Darüber hinaus ist eine Steuerkette (nicht dargestellt) an einem Endbereich der Antriebswelle 4 vorgesehen und dadurch wird eine Drehkraft von einer Kurbelwelle des Motors über die Steuerkette zur Antriebswelle 4 übertragen. Somit kann sich die Antriebswelle 4 im Uhrzeigersinn (in einer Pfeilrichtung) in 1 drehen.
Der erste Antriebsnocken 5 umfasst einen Nocken-Hauptkörper 5a und einen Nabenabschnitt 5b. Der Nocken-Hauptkörper 5a ist annähernd scheibenförmig ausgebildet. Wie in 2 dargestellt, ist der Nabenabschnitt röhrenförmig ausgebildet und einstückig mit einem (axialen) Außenseitenbereich des Nocken-Hauptkörpers 5a vorgesehen. Der erste Antriebsnocken 5 ist an der Antriebswelle 4 durch einen Fixierstift 12 befestigt. Der Fixierstift 12 verläuft durch ein Loch, das in den Nabenbereich 5d gebohrt ist. Darüber hinaus ist der erste Antriebsnocken 5 auf einer Endseite (d. h. auf einer Querseite) des Schwenknockens 7 in Bezug auf eine Axialrichtung der Antriebswelle 4 angeordnet. Der Nabenbereich 5b ist auf einer gegenüberliegenden Seite des Nocken-Hauptkörpers 5a vom Schwenknocken 7 angeordnet. Eine Außenumfangsfläche des Nocken-Hauptkörpers 5a ist in einem Nockenprofil eines exzentrischen Kreises ausgebildet. Das heißt, eine Wellenmitte X (d.h. eine Mitte der Außenumfangsfläche) des Nocken-Hauptkörpers 5a ist von einer Wellenmitte Y der Antriebswelle 4 in radialer Richtung um ein vorgegebenes Maß versetzt (entfernt).
Wie in 1 und 4C dargestellt, ist der zweite Antriebsnocken 13 durch Schneiden einer Außenumfangsfläche der Antriebswelle 4 längs einer Umfangsrichtung der Antriebswelle 4 ausgebildet. Eine Außenumfangsfläche 13a des zweiten Antriebsnockens 13 ist kreisförmig (ringförmig) mit einem kleinen Durchmesser in einem Querschnitt ausgebildet, der durch eine Ebene senkrecht zur Axialrichtung verläuft, so dass die Außenumfangsfläche 13a als sogenannter Ovalnocken (eiförmiger Nocken) gebildet ist. Der gesamte Außendurchmesser des zweiten Antriebsnockens 13 ist kleiner als ein Außendurchmesser der Antriebswelle 4. Die Außenumfangsfläche 13a des zweiten Antriebsnockens 13 umfasst einen kreisförmigen Basisbereich und einen Nocken-Nasenbereich 13b, wie dies in 4C dargestellt ist. Wenn der zweite Antriebsnocken 13 sich synchron mit der Antriebswelle 4 dreht, öffnen und schließen der kreisförmige Basisbereich und der Nocken-Nasenbereich 13b der Außenumfangsfläche 13a das zweite Einlassventil 3b durch einen später beschriebenen zweiten Schwenkarm 31 des Schwenkmechanismus 6.
Wie in 1 dargestellt, ist der Schwenkmechanismus 6 aus einem ersten Schwenkarm 30, der als erster Stößel wirkt, und dem zweiten Schwenkarm 31 zusammengesetzt, der als zweiter Stößel wirkt. Der zweite Schwenkarm 31 ist bezogen auf die Axialrichtung benachbart zu einem Seitenbereich des ersten Schwenkarms 30 vorgesehen. Die beiden Schwenkarme 30 und 31 sind unabhängig voneinander vorgesehen (d. h. als Bauteile vorgesehen, die sich unabhängig voneinander bewegen können). Der erste Schwenkarm 30 umfasst einen Basisendbereich 30a und einen Spitzenbereich 30b und der zweite Schwenkarm 31 umfasst einen Basisendbereich 31a und einen Spitzenbereich 31b. Die Basisendbereiche 30a und 31a werden durch eine Kipphebelwelle schwenkbar abgestützt. Die Spitzenbereiche 30b und 31b ragen aus den Basisendbereichen 30a und 31a jeweils in die gleiche Richtung heraus. Eine Unterseite des Spitzenbereichs 30b ist mit einem kreisförmigen konkaven Bereich ausgebildet. Eine Unterseite des Spitzenbereichs 31b ist gleichermaßen mit einem kreisförmigen konkaven Bereich ausgebildet. Der Spitzenbereich 30b steht durch eine scheibenförmige Ausgleichsscheibe 33a, die im konkaven Bereich des Spitzenbereichs 30b befestigt ist, in Kontakt mit der Oberseite eines Schaft-Endes des ersten Einlassventils 3a. Gleichermaßen steht der Spitzenbereich 31b durch eine scheibenförmige Ausgleichsscheibe 33b, die im konkaven Bereich des Spitzenbereichs 31b befestigt ist, in Kontakt mit der Oberseite eines Schaft-Endes des zweiten Einlassventils 3b.
Der erste Schwenkarm 30 ist, bezogen auf eine Breitenrichtung des Motors (eine Richtung von rechts nach links in 4A), an einer identischen Position zu einer Position des Schwenknockens 7 vorgesehen. Eine Rolle 34 ist an einem annähernd mittleren Abschnitt eines Breitenbereichs des ersten Schwenkarms 30 in Bezug auf die Axialrichtung der Kipphebelwelle 32 vorgesehen. Die Rolle 34 liegt drehbar an einer nachfolgend beschriebenen Nockenfläche des Schwenkarms 7 an.
Ein annähernd mittlerer Abschnitt dieser Rolle 34 in Bezug auf eine Breitenrichtung der Rolle 34 stimmt mit der Position einer Achse (einer Schaft-Mitte) Z des Ventilschafts des ersten Einlassventils 3a überein. Die Rolle 34 wird von einer konkaven Nut des ersten Schwenkarms 30 durch eine Rollenwelle 34a aufgenommen. Diese konkave Nut ist an einem annähernd mittleren Abschnitt des ersten Schwenkarms 30 ausgebildet. Ein oberer Endbereich der Rolle 34 steht stetig zur Seite des Schwenknockens 7 heraus.
Der zweite Schwenkarm 31 ist vom (entfernt vom) Schwenknocken 7 in der Axialrichtung versetzt vorgesehen. Daher wird die Schwenkbewegung des Schwenknockens 7 nicht direkt zum zweiten Schwenkarm 31 übertragen. Eine kugelförmige Unterseite der im Spitzenbereich 3b befestigten Ausgleichsscheibe 33b steht in Kontakt mit der Oberseite des Schaft-Endes des zweiten Einlassventils 3b. Wenn ein nachfolgend beschriebener Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30 verbindet (verriegelt), öffnet der zweite Schwenkarm 31 das zweite Einlassventil 3b weitgehend durch Drücken gegen eine Federkraft der Ventilfeder 10b.
Der zweite Schwenkarm 31 umfasst einen konvexen Gleitabschnitt 35 an einem annähernd mittleren Bereich des zweiten Schwenkarms 31 bezüglich einer Breitenrichtung des zweiten Schwenkarms 31. Das heißt, der konvexe Gleitabschnitt 35 ist einstückig mit dem zweiten Schwenkarm 31 ausgebildet, um aus einer Oberseite des zweiten Schwenkarms 31 herauszuragen. Der konvexe Gleitabschnitt 35 ist, aus der Axialrichtung der Kipphebelwelle 32 gesehen, in einer annähernd rechteckigen Form ausgebildet. Der konvexe Gleitabschnitt 35 weist eine Gleitfläche 35a als Oberseite des konvexen Gleitabschnitts 35 auf. Wenn sich der zweite Schwenkarm 31 schwenkt, steht die Gleitfläche 35a des konvexen Gleitabschnitts 35 durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 10b elastisch in Kontakt mit der Außenumfangsfläche 13a des zweiten Antriebsnockens 13 in radialer Richtung des zweiten Antriebsnockens 13.
Die jeweiligen Unterseiten der Ausgleichsscheiben 33a und 33b, die in Kontakt mit den ersten und zweiten Einlassventilen 3a und 3b stehen, sind in einer annähernd kugelförmigen Form ausgebildet. Wenn sich jeder Schwenkarm 30, 31 schwenkt, kann die Ausgleichsscheibe 33a, 33b auf einen Bereich in der Nähe der Mitte (Linie Z von 1 und 2) des Schaft-Endes des Einlassventils 3a, 3b drücken.
Darüber hinaus ist eine Dicke der Ausgleichsscheibe 33a durch Auswählen aus mehreren Ausgleichsscheiben mit unterschiedlichen Dickenmaßen dementsprechend so ausgewählt, dass ein Abstand zwischen dem Schaft-Ende des ersten Einlassventils 3a und der Ausgleichsscheibe 33a so eingestellt ist, dass ein leichtes Spiel in der Nähe von Null vorhanden ist, insbesondere wenn sich das erste Einlassventil 3a in einem nicht angehobenen Zustand (geschlossenen Zustand) befindet. Gleichermaßen ist die Ausgleichsscheibe 33b aus mehreren Ausgleichsscheiben mit unterschiedlichen Dickenmaßen dementsprechend so ausgewählt, dass der Abstand zwischen dem Schaft-Ende des zweiten Einlassventils 3b und der Ausgleichscheibe 33b so eingestellt ist, dass ein leichtes Spiel in der Nähe von Null vorhanden ist, wenn sich das zweite Einlassventil 3b im nicht angehobenen Zustand (geschlossenen Zustand) in einem Zustand befindet, bei dem die beiden Schwenkarme 30 und 31 durch den nachfolgend beschriebenen Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 miteinander verbunden (verriegelt) wurden.
Wie in 2 dargestellt, umfasst der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 ein erstes Halteloch 37a, ein zweites Halteloch 37b, einen Verbindungsstift 38, eine Spiralfeder 39, eine Druckaufnahmekammer 40 und einen Hydraulikkreis 41. Der zweite Schwenkarm ist mit dem ersten Halteloch 37a ausgebildet, der als Verbindungsloch des ersten Schwenkarms 30 wirkt. Das erste Halteloch 37a und das zweite Halteloch 37 sind im Innern der beiden Basisendbereiche 30a und 31a der Schwenkarme 30 und 31 in der Axialrichtung durchgehend ausgebildet. Der Verbindungsstift (das Verbindungselement) 38 ist für die Verriegelung zwischen den ersten und zweiten Schwenkarmen 30 und 31 vorgesehen und wird im ersten Halteloch 37a gehalten. Ein vorderer Endbereich 38a des Verbindungsstifts 38 kann im zweiten Halteloch 37b gleiten, um den ersten Schwenkarm 30 mit dem zweiten Schwenkarm 31 in Eingriff zu bringen. Die Spiralfeder 39 wird im zweiten Halteloch 37b elastisch gehalten, d. h., sie ist ein Vorspannelement zum Vorspannen des Verbindungsstifts 38 gegenüber dem ersten Halteloch 37a. Die Druckaufnahmekammer 40 ist auf einer hinteren Stirnseite des ersten Haltelochs 37a ausgebildet. Die Druckaufnahmekammer 40 kann einen Öldruck auf den Verbindungsstift 38 ausüben, um den Verbindungsstift 38 dementsprechend gegen die Vorspannkraft der Spiralfeder 39 zum zweiten Halteloch 37b zu bewegen. Der Hydraulikkreis 41 führt der Druckaufnahmekammer 40 einen Öldruck zu bzw. leitet diesen daraus ab.
Der Hydraulikkreis 41 umfasst einen Hydraulikdruck-Zufuhr-/Ablasskanal 43, eine Ölpumpe 44, ein elektromagnetisches Umschaltventil 48 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 49. Wie in 2 dargestellt, führt der Hydraulikdruck-Zufuhr-/Ablasskanal 43 einen Betriebsöldruck der Druckaufnahmekammer 40 durch ein Ölloch 42a und einen Ölkanal 42 zu bzw. leitet diesen daraus ab. Der Ölkanal 42 ist im Innern der Kipphebelwelle 32 axial ausgebildet. Die Ölpumpe 44 pumpt das in einer Ölwanne 45 gespeicherte Betriebsöl durch einen Zufuhrkanal 46 zum Hydraulikdruck-Zufuhr-/Ablasskanal 43. Das elektromagnetische Umschaltventil 48 schaltet zwischen dem Zufuhrkanal 46 und einem Ablaufkanal 47 um, um entweder den Zufuhrkanal 46 oder den Ablaufkanal 47 mit dem Hydraulikdruck-Zufuhr-/Ablasskanal 43 zu verbinden. Die elektronische Steuereinheit 49 steuert den Umschaltvorgang des elektromagnetischen Umschaltventils 48.
Das elektronische Steuergerät 49 empfängt Informationssignale, die von verschiedenen Sensoren, wie zum Beispiel einem Kurbelwinkelsensor, einem Luftmassenmesser und einem Motor-Wassertemperatursensor (nicht dargestellt), abgeleitet werden. Somit erfasst die elektronische Steuereinheit 49 einen momentanen Betriebszustand des Motors und gibt dadurch Steuersignale an das elektromagnetische Umschaltventil 48 aus.
Wie in 1 und 2 dargestellt, ist der Schwenknocken 7 annähernd regentropfenförmig ausgebildet. Der Schwenknocken 7 ist einstückig mit einer Nockenwelle 7a ausgebildet, die auf einer Seite des Basisendbereichs des Schwenknockens 7 vorgesehen ist. Die Nockenwelle 7a ist in einer kurzen kreisförmigen Rohrform ausgebildet und ist über der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 4 durch Einfügen montiert. Der Schwenknocken 7 ist über die Nockenwelle 7a um die Wellenmitte Y der Antriebswelle 4 schwenkbar abgestützt. Das heißt, die Wellenmitte Y dient als Schwenkachse des Schwenknockens 7 (4A).
Der Schwenknocken 7 umfasst einen Nocken-Nasenbereich 7b an einer Kopfseite des Schwenknockens 7. Wie in 4A dargestellt, umfasst eine Unterseite des Schwenknockens 7 eine Nockenfläche 7d, die zwischen dem Basisendbereich des Schwenknockens 7 und dem Nocken-Nasenbereich 7b ausgebildet ist. Diese Nockenfläche 7d umfasst eine kreisförmige Basisfläche, eine Rampenfläche und eine Hubfläche. Die kreisförmige Basisfläche ist auf einer Seite des Basisendbereichs angeordnet. Die Rampenfläche erstreckt sich in einer Kreisbogenform (im Querschnitt) von der kreisförmigen Basisfläche zum Nocken-Nasenbereich 7b. Die Hubfläche erstreckt sich von der Rampenfläche zu einer Maximalhub-Oberseite der Nockenfläche 7d. Diese Maximalhub-Oberseite ist auf einer Kopfseite des Nocken-Nasenbereichs 7b angeordnet. Die Nockenfläche 7d steht in Kontakt mit der Außenumfangsfläche der Rolle 34 des ersten Schwenkarms 30. Der Schwenknocken 7 verändert das Hubmaß des Einlassventils 3a, 3b durch Verändern einer Kontaktstelle zwischen der Nockenfläche 7d und der Rolle 34 gemäß einer Schwenkposition des Schwenknockens 7.
Eine Schwenkrichtung des Schwenknockens 7 beim Öffnen des ersten Einlassventils 3a (d. h. wenn sich die Kontaktstelle zwischen der Nockenfläche 7d und der Rolle 34 zur Hubfläche bewegt) ist identisch mit einer Drehrichtung der Antriebswelle 4 (Pfeilrichtung in 1). Demzufolge wird ein Schleppmoment auf den Schwenknocken 7 in die Richtung aufgebracht, die das erste Einlassventil 3a aufgrund eines Reibungskoeffizienten zwischen der Antriebswelle 4 und dem Schwenknocken 7 anhebt. Folglich wird ein Antriebswirkungsgrad des Schwenknockens 7 verbessert.
Darüber hinaus umfasst der Schwenknocken 7 einen Verbindungsbereich 7c, der auf einer vom Nocken-Nasenbereich 7b gegenüberliegenden Seite der Nockenwelle 7a angeordnet ist. Das heißt, die Nockenwelle 7a ist zwischen dem Nocken-Nasenbereich 7b und dem Verbindungsbereich 7c angeordnet und dieser Verbindungsbereich 7c ist einstückig mit dem Schwenknocken 7 ausgebildet, um aus dem Schwenknocken 7 herauszuragen. Der Verbindungsbereich 7c ist mit einem Stiftloch ausgebildet, das durch die beiden Seitenflächen des Verbindungsbereichs 7c, d. h. durch den Schwenknocken 7 in der Axialrichtung der Antriebswelle 4 verläuft. Ein Verbindungsstift 18 zum Verbinden des Schwenknockens 7 mit einem nachfolgend beschriebenen anderen Endbereich 17b einer Verbindungsstange 17 ist in das Stiftloch eingeführt.
Wie in 1 bis 4C dargestellt, umfasst der Übertragungsmechanismus 8 einen Kipphebel 15, einen Verbindungsarm 16 und die Verbindungsstange 17. Der Kipphebel 15 ist längs der Breitenrichtung des Motors oberhalb der Antriebswelle 4 (erstreckend) angeordnet. Der Verbindungsarm 16 verbindet den Kipphebel 15 mit dem Antriebsnocken 5. Die Verbindungsstange 17 verbindet den Kipphebel 15 mit dem Verbindungsbereich 7c des Schwenknockens 7. Das heißt, der Übertragungsmechanismus 8 ist als mechanischer Mehrfachgelenk-Verbindungsmechanismus aufgebaut, der den Kipphebel 15, den Verbindungsarm 16 und die Verbindungsstange 17 aufweist.
Wie in 3A und 3B dargestellt, umfasst der Kipphebel 15 einen röhrenförmigen Basisbereich 15a, einen ersten Armbereich 15b und einen zweiten Armbereich 15c. Der röhrenförmige Basisbereich 15a ist auf einer Endseite des Kipphebels 15 angeordnet und wird durch eine nachfolgend beschriebene Steuerungs-Exzenterwelle 29 schwenkbar abgestützt. Die ersten und zweiten Armbereiche 15b und 15c sind auf einer anderen Endseite des Kipphebels 15 angeordnet und annähernd parallel zueinander aus einer Außenfläche des röhrenförmigen Basisbereichs 15 zu einer Innenseite des Motors wie eine zweizinkige Gabel vorragend vorgesehen.
Der röhrenförmige Basisbereich 15a ist mit einem Halteloch 15d ausgebildet, das durch den röhrenförmigen Basisbereich 15a verläuft. Der röhrenförmige Basisbereich 15a wird abgestützt, indem bewirkt wird, dass das Halteloch 15d über einem nachfolgend beschriebenen Außenumfang der Steuerungs-Exzenterwelle 29 durch einen winzigen Zwischenraum dazwischen montiert wird.
Der erste Armbereich 15b ist einstückig mit einem Wellenbereich 15e ausgebildet, der aus einer Außenfläche des Spitzenbereichs des ersten Armbereichs 15b herausragt. Der Schaftbereich 15e ist mit einem nachfolgend beschriebenen vorstehenden Ende 16b des Verbindungsarms 16 drehbar verbunden.
Andererseits umfasst der zweite Armbereich 15c einen Blockabschnitt 15f an einem Spitzenbereich des zweiten Armbereichs 15c. Ein Hub-Einstellmechanismus 21 ist am Blockabschnitt 15f vorgesehen. Ein Endbereich 17a der Verbindungsstange 17 ist mit einem nachfolgend beschriebenen, schwenkbar gelagerten Stift 19 des Hub-Einstellmechanismus 21 drehbar verbunden. Darüber hinaus ist der Blockabschnitt 15f mit einem Langloch (Schlitzloch) 15h ausgebildet, das durch den Blockabschnitt 15f in Querrichtung des Blockabschnitts 15f verläuft. Das heißt, das Langloch 15h ist von einer Seite des Blockabschnitts 15f zur anderen Seite des Blockabschnitts 15f in Axialrichtung der Antriebswelle 4 durchgehend ausgebildet. Der schwenkbar gelagerte Stift 19, der in das Langloch 15h seitlich eingefügt ist, kann sich im Langloch 15h in einer Richtung von oben nach unten, d. h. entlang der länglichen Form des Lochs 15h, zur Einstellung bewegen.
Der erste Armbereich 15b und der zweite Armbereich 15c sind mit unterschiedlichen Winkeln zueinander in einer Schwenkrichtung des Kipphebels 15 vorgesehen. Das heißt, es gibt irgendeinen Winkel zwischen einer imaginären Verbindungsmittellinie des ersten Armbereichs 15b und einer imaginären Verbindungsmittellinie des zweiten Armbereichs 15c. Außerdem sind der erste Armbereich 15b und der zweite Armbereich 15c in der Richtung von oben nach unten voneinander abweichend positioniert. Der Spitzenbereich des ersten Armbereichs 15b ist durch einen leichten Neigungswinkel weiter zur unteren Richtung geneigt als der Spitzenbereich des zweiten Armbereichs 15c.
Wie in 1, 2 und 4B dargestellt, umfasst der Verbindungsarm 16 einen Ringabschnitt (einen kreisförmigen Rohrabschnitt) 16a und das vorstehende Ende 16b. Der Ringabschnitt 16a weist einen relativ großen Durchmesser auf. Das vorstehende Ende 16b ist aus einem vorgegebenen Bereich einer Außenumfangsfläche des Ringabschnitts 16a vorgesehen. Ein Passloch 16c ist an einem Mittenbereich des Ringabschnitts 16a ausgebildet. Das Passloch 16c ist über einer Außenumfangsfläche des Nocken-Hauptkörpers 5a des Antriebsnockens 5 drehbar so montiert, dass der Antriebsnocken 5 den Verbindungsarm 16 drehbar abstützt.
Die Verbindungsstange 17 umfasst beide Stangenbereiche, die in Axialrichtung der Antriebswelle 4 entfernt voneinander angeordnet sind. Diese zwei Stangenbereiche sind durch Formpressen einstückig ausgebildet. Daher ist die Verbindungsstange 17 mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet. Um eine Kompaktifizierung im Innern der Verbindungsstange 17 zu erreichen, ist die Verbindungsstange 17 näherungsweise in eine Kreisbogenform gebogen ausgebildet. Der eine Endbereich 17a (jedes Stangenbereichs) der Verbindungsstange 17 ist durch den schwenkbar gelagerten Stift 19, der in ein Stiftloch des einen Endbereichs 17a eingefügt ist, mit dem zweiten Armbereich 15c verbunden. Der andere Endbereich 17b der Verbindungsstange 17 ist mit dem Verbindungsbereich 7c des Schwenknockens 7 durch den Verbindungsstift 18 drehbar verbunden, der in ein Stiftloch des anderen Endbereichs 17b eingefügt ist. Da nur eine Verbindungsstange 17 für jeden Zylinder des Motors vorgesehen ist, kann darüber hinaus eine Struktur der Ventilsteuervorrichtung vereinfacht werden, wobei sich ein Gewicht der Vorrichtung verringert.
Der Schwenknocken 7 schwenkt in die Hubrichtung, wenn die Verbindungsstange 17 den Verbindungsbereich 7c anhebt (hochzieht). Da der Nocken-Nasenbereich 7b, der auf die Rolle 34 wirkt, auf der gegenüberliegenden Seite eines Schwenkmittelpunkts des Schwenknockens 7 vom Verbindungsbereich 7c angeordnet ist, kann eine Erzeugung eines Abfalls (einer Neigung) des Schwenknockens 7 unterdrückt werden.
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst der Hub-Einstellmechanismus 21 den schwenkbar gelagerten Stift 19, eine Einstellschraube 22 und eine Verriegelungsschraube 23. Der drehbar gelagerte Stift 19 ist im Langloch 15h des Blockabschnitts 15f des zweiten Armbereichs 15c des Kipphebels 15 vorgesehen. Die Einstellschraube 22 ist in ein Einstellungs-Innengewindeloch von dessen Unterseite eingeschraubt. Dieses Einstellungs-Innengewindeloch ist in einen unteren Bereich des Blockabschnitts 15f in Richtung zum Langloch gebohrt. Darüber hinaus ist ein Befestigungs-Innengewindeloch in einen oberen Bereich des Blockabschnitts 15f in Richtung zum Langloch gebohrt. Die Verriegelungsschraube 23 ist in das Befestigungs-Innengewindeloch von dessen Oberseite eingeschraubt.
Nach einer Montage der jeweiligen strukturellen Elemente wird eine Feinjustierung des Hubmaßes jedes Einlassventils 3a, 3b ausgeführt, indem eine Aufwärts-Abwärts-Position des schwenkbar gelagerten Stifts 19 im Langloch 15h (eine Position, die entlang der länglichen Form des Langlochs 15h eingestellt ist) unter Verwendung der Einstellschraube 22 justiert wird. Nach dieser Feinjustierung wird die Position des schwenkbar gelagerten Stifts 19 durch Festziehen der Verriegelungsschraube 23 fixiert.
Der Steuerungsmechanismus 9 umfasst eine Steuerwelle 24 und einen elektrischen Aktuator (nicht dargestellt). Die Steuerwelle 24 ist in einer Region oberhalb der Antriebswelle 4 parallel zur Antriebswelle 4 angeordnet. Der elektrische Aktuator ist ein Aktuator zum Antreiben einer Drehung der Steuerwelle 24.
Wie in 1, 2 und 4A bis 4C dargestellt, umfasst die Steuerwelle 24 eine Steuerungs-Schwenkwelle 24a und eine Mehrzahl von Steuerungs-Exzenternocken 25. Die Steuerungs-Exzenternocken 25 sind an jedem Zylinder vorgesehen und sind auf einem Außenumfang der Steuerungs-Schwenkwelle 24a angeordnet. Die Mehrzahl der Steuerungs-Exzenternocken 25 wirken als Schwenk-Drehachse des Kipphebels 15.
Die Steuerungs-Schwenkwelle 24a umfasst konkave Abschnitte 24b und 24c, die an einer Position ausgebildet sind, die dem Kipphebel 15 entsprechen. Jeder konkave Abschnitt 24b, 24c ist mit zwei gegenüberliegenden Flächen ausgebildet, die einander in Axialrichtung der Antriebswelle 4 durch eine axiale Breite gegenüberliegen. Zwei Schrauben-Einsatzlöcher 26a und 26b sind in radialer Richtung der Steuerungs-Schwenkwelle 24a in einem vorhandenen Bereich der konkaven Abschnitte 24b und 24c durch die Steuerungs-Schwenkwelle 24a verlaufend ausgebildet. Das heißt, jedes der Schrauben-Einsatzlöcher 26a und 26b ist zwischen den beiden konkaven Abschnitten 24b und 24c ausgebildet. Diese Schrauben-Einsatzlöcher 26a und 26b sind mit einem vorgegebenen Abstand voneinander in Axialrichtung vorgesehen. Jeder der konkaven Abschnitte 24b und 24c ist sich in Axialrichtung der Steuerungs-Schwenkwelle 24a erstreckend ausgebildet und eine Bodenfläche jedes konkaven Abschnitts 24b und 24c ist eben ausgebildet.
Die Mehrzahl der Steuerungs-Exzenternocken 25 ist aus einer Halterung 28 und der Steuerungs-Exzenterwelle 29 zusammengesetzt. Die Halterung 28 ist am konkaven Abschnitt 24b der Steuerwelle 24 durch zwei Schrauben 27 und 27 befestigt. Die zwei Schrauben 27 und 27 sind von der Seite des konkaven Bereichs 24c in die zwei Schrauben-Einsatzlöcher 26a und 26b eingeschraubt. Die Steuerungs-Exzenterwelle 29 ist an einem Spitzenende der Halterung 28 befestigt.
Die Halterung 28 ist durch Biegen (mittels Biegeformen) in eine, aus einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Steuerungs-Schwenkwelle 24a und parallel zur Bodenfläche jedes konkaven Bereichs 24b und 24c gesehen, eckige U-Form ausgebildet. Die Halterung 28 umfasst einen rechteckigen Basisbereich 28a und armförmige Befestigungsbereiche 28b und 28b. Die Halterung 28 (der Basisbereich 28a) ist sich in Längsrichtung des konkaven Bereichs 24b erstreckend ausgebildet. Der Basisbereich 28a ist im konkaven Bereich 24b befestigt und wird dadurch vom konkaven Bereich 24b gehalten. Die armförmigen Befestigungsbereiche 28b und 28b sind an beiden Endbereichen der Halterung 28, bezogen auf eine Längsrichtung der Halterung 28, vorgesehen. Das heißt, die armförmigen Befestigungsbereiche 28b und 28b ragen aus den beiden Endbereichen der Halterung in eine untere Richtung von 2 heraus.
Der Basisbereich 28a ist mit Innengewindelöchern auf beiden Endbereichseiten des Basisendbereichs 28a, bezogen auf die Längsrichtung, ausgebildet. Spitzenendbereiche der Schrauben 27 und 27 sind jeweils in die Innengewindelöcher des Basisbereichs 28a eingeschraubt. Jeder der beiden Befestigungsbereiche 28b und 28b ist mit einem Befestigungsloch 28c in einem Spitzenbereich des Befestigungsbereichs 28b ausgebildet. Jedes Befestigungsloch 28c verläuft durch den Befestigungsbereich 28b und dient zum Befestigen der Steuerungs-Exzenterwelle 29. Da eine Außenfläche des Basisbereichs 28a in Kontakt mit der Bodenfläche des konkaven Bereichs 24b steht und jeweilige Außenrandflächen der beiden Befestigungsbereiche 28b und 28b in engem Kontakt mit gegenüberliegenden Innenflächen des konkaven Bereichs 24b stehen; d.h. an gegenüberliegenden Innenflächen des konkaven Bereichs 24b befestigt ist und von diesen gehalten wird; wird darüber hinaus eine Positionierungsgenauigkeit relativ zur Längsrichtung verbessert.
Die (eine Außenumfangsfläche der) Steuerungs-Exzenterwelle 29 stützt den Kipphebel 15 durch das Halteloch 15d des röhrenförmigen Basisbereichs 15a des Kipphebels 15 schwenkbar ab. Eine axiale Länge L der Steuerungs-Exzenterwelle 29 ist in etwa gleichgroß wie ein Abstand zwischen den jeweiligen axialen Außenseitenflächen (Außenwandflächen) der beiden Befestigungsbereiche 28b und 28b der Halterung 28 ausgelegt. Die Steuerungs-Exzenterwelle 29 ist an den beiden Befestigungsbereichen 28b und 28b, z. B. durch gewaltsames Einfügen beider Endbereiche der Steuerungs-Exzenterwelle 29 in die jeweiligen Befestigungslöcher 28c und 28c befestigt. Eine Wellenmitte Q der Steuerungs-Exzenterwelle 29 dient als Schwenk-Drehpunkt des Kipphebels 15.
Wie in 2 dargestellt, sind axiale Außenseitenflächen des Nocken-Hauptkörpers 5a, axiale Außenseitenflächen der Verbindungsstange 17 und axiale Außenseitenflächen des Schwenknockens 7 in einem Bereich der Länge L der Steuerungs-Exzenterwelle 29, aus einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Antriebswelle 4 gesehen, vorhanden.
Wie in 4A bis 4C dargestellt, ist die Wellenmitte Q der Steuerungs-Exzenterwelle 29 aufgrund einer Armlänge jedes Befestigungsbereichs 28b der Halterung 28 um einen relativ großen Exzenterbetrag α exzentrisch zu (versetzt von) einer Wellenmitte P der Steuerungs-Schwenkwelle 24a. Mit anderen Worten ist die Steuerungs-Exzenterwelle 29 unter Verwendung der Halterung 28 in einer Kurbelform relativ zur Wellenmitte P der Steuerungs-Schwenkwelle 24a ausgebildet. Dadurch kann der Exzenterbetrag α auf einen hinreichend großen Wert festgelegt werden.
Der elektrische Aktuator umfasst einen Elektromotor und einen Drehzahluntersetzer (nicht dargestellt). Der Elektromotor ist an einem hinteren Endbereich des Zylinderkopfes 1 befestigt. Der Drehzahluntersetzer ist z. B. ein Kugelumlaufspindelmechanismus zum Übertragen einer Antriebsdrehkraft des Elektromotors auf die Steuerungs-Schwenkwelle 24a.
Der Elektromotor ist ein proportionaler Gleichstrommotor. Dieser Elektromotor wird durch Steuersignale angetrieben, die von der elektronischen Steuereinheit 49 ausgegeben werden, die den Betriebszustand des Motors erfasst.
Die elektronische Steuereinheit 49 erfasst den momentanen Betriebszustand des Motors, z. B. durch Berechnungen unter Verwendung des oben genannten Kurbelwinkelsensors zum Erfassen der Motordrehzahl, des Luftmassenmessers zum Erfassen einer Ansaugluftmenge, des Wasser-Temperatursensors zum Erfassen einer Wassertemperatur des Motors oder dergleichen. Außerdem erfasst die elektronische Steuereinheit 49 eine Betriebsposition des variablen Mechanismus durch Empfangen von Informationssignalen, die von einem Potenziometer zum Erfassen einer Drehposition der Steuerwelle 24 und dergleichen abgeleitet werden. Auf diese Weise steuert die elektronische Steuereinheit 24 den Elektromotor mittels einer Feedback-Steuerung. Da ein solcher elektrischer Aktuator Elektrizität verwendet, kann ungeachtet einer Öltemperatur des Motors und dergleichen eine schnelle Änderungs-Ansprechempfindlichkeit erreicht werden.
Der elektrische Aktuator steuert die Ventil-Hubmaß-Kennlinie und den Arbeitswinkel des Einlassventils 3a kontinuierlich in einem Bereich von einem Minimalwert des Arbeitswinkels bis zu einem Maximalwert des Arbeitswinkels, indem die Drehposition der Steuerungs-Schwenkwelle 24a gemäß den Betriebszustand des Motors gesteuert wird. Das heißt, eine Positionsbeziehung zwischen der Wellenmitte P der Steuerungs-Schwenkwelle 24a, einer Wellenmitte R des Schaftbereichs 15e des Kipphebels 15, einer Wellenmitte S des schwenkbar gelagerten Stifts 19 und dergleichen wird gemäß der Drehposition der Steuerungs-Schwenkwelle 24a zugeordnet (bestimmt). Dadurch wird eine Öffnungszeit der Ventilhub-Kennlinie zu einer Voreilseite verändert, wenn der Mittelpunkt des Arbeitswinkels gesteuert wird.
[Funktionsweise der Ventilsteuervorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel]
Die Funktionsweise der Ventilsteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezug auf 4A bis 9C erläutert. 4A bis 5C veranschaulichen einen Zustand, bei dem das Einlassventil durch die Ventilsteuervorrichtung gesteuert wurde, um ein minimales Hubmaß L1 (einen minimalen Arbeitswinkel D1) aufzuweisen. 4A bis 4C zeigen Stellungen, wenn das Einlassventil geschlossen ist, und 5A bis 5C zeigen Stellungen, wenn das Einlassventil geöffnet ist. 6A bis 7C veranschaulichen einen Zustand, bei dem das Einlassventil von der Ventilsteuervorrichtung gesteuert wurde, um ein mittleres Hubmaß L2 (einen mittleren Arbeitswinkel D2) aufzuweisen. 6A bis 6C zeigen Stellungen, wenn das Einlassventil geschlossen ist, und 7A bis 7C zeigen Stellungen, wenn das Einlassventil geöffnet ist. 8A bis 9C veranschaulichen einen Zustand, bei dem das Einlassventil von der Ventilsteuervorrichtung gesteuert wurde, um ein maximales Hubmaß L3 (einen maximalen Arbeitswinkel D3) aufzuweisen. 8A bis 8C zeigen Stellungen, wenn das Einlassventil geschlossen ist, und 9A bis 9C zeigen Stellungen, wenn das Einlassventil geöffnet ist.
Bei niedriger Drehzahl des Motors, wie zum Beispiel im Leerlauf oder bei einer niedrigen Last des Motors, verbindet der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 zuerst nicht mit dem ersten Schwenkarm 30 in jedem Zylinder. Das heißt, die elektronische Steuereinheit 49 gibt das Steuersignal an das elektromagnetische Umschaltventil 48 nicht aus, so dass der Hydraulikdruck-Zufuhr-/Ablasskanal 43 mit dem Ablaufkanal 47 verbunden ist (d. h. dazu geöffnet ist) und nicht mit dem Zufuhrkanal 46 verbunden ist (d. h. dazu geschlossen ist). Folglich wird der Hydraulikdruck der Druckaufnahmekammer 40 nicht zugeführt. Wie in 2 dargestellt, wird der ganze Verbindungsstift 38 durch die Federkraft der Spiralfeder 39 an dessen hinterer Position beibehalten. Das heißt, der Verbindungsstift 38 wird durch die Vorspannkraft der Spiralfeder 39 im ersten Halteloch 37a gehalten. Dadurch ist der erste Schwenkarm 30 nicht mit dem zweiten Schwenkarm verriegelt. Wenn der zweite Antriebsnocken 13 den zweiten Schwenkarm 31 in diesem Zustand anhebt, steht die Gleitfläche 35a des konvexen Gleitbereichs 35 in Kontakt mit der Außenumfangsfläche 13a des zweiten Antriebsnockens 13, so dass die Ausgleichsscheibe 33b des zweiten Schwenkarms 31 durch die Federkraft der Ventilfeder 10b in Kontakt mit dem Schaft-Ende des zweiten Einlassventils 3b steht.
Aufgrund der Ausgabe eines Steuersignals von der elektronischen Steuereinheit 49 an den Elektromotor wurde die Steuerungs-Schwenkwelle 24a zu diesem Zeitpunkt durch den Kugelumlaufspindelmechanismus im Gegenuhrzeigersinn auf eine Position θ1 gedreht, wie dies in 4A bis 5C dargestellt ist. Somit hat die Steuerungs-Exzenterwelle 29 deren Position erreicht, die der Position θ1 entspricht. Die Wellenmitte Q hat sich von der Antriebswelle 4 in eine obere linke Richtung in 4A wegbewegt. Dadurch wurde der ganze Übertragungsmechanismus 8 im Gegenuhrzeigersinn um die Antriebswelle 4 geneigt bzw. gekippt. Demzufolge wurde auch der Schwenknocken 7 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so dass eine Basis-Kreisflächen-Seite der Nockenfläche 7d in Kontakt mit der Rolle 34 des ersten Schwenkarms 30 steht.
Wenn der Kipphebel 15 durch den Verbindungsarm 16 als Reaktion auf die Drehung des Antriebsnockens 5 vom in 4A dargestellten geschlossenen Ventilzustand nach oben angehoben wird, wird der Verbindungsbereich 7c des Schwenknockens 7 durch die Verbindungsstange 17 nach oben angehoben, um den Schwenknocken 7 im Uhrzeigersinn zu drehen, wie dies in 5A veranschaulicht ist. Dieser Hub wird durch die Rolle 34 des ersten Schwenkarms 30 auf das erste Einlassventil 3a übertragen. Dementsprechend wird das erste Einlassventil 3a angehoben und danach geöffnet. Jedoch sind zu diesem Zeitpunkt sowohl das Hubmaß als auch der Arbeitswinkel des ersten Einlassventils 3a ausreichend klein (minimales Hubmaß L1, minimaler Arbeitswinkel D1).
Andererseits steht die Gleitfläche 35a des zweiten Schwenkarms 31 in ständigem Kontakt mit der Außenumfangsfläche 13a des zweiten Antriebsnockens 13. Somit kommt das zweite Einlassventil 3b, wie in 4C dargestellt, in den in nichtangehobenen Zustand (geschlossenen Zustand), wenn die Drehposition des zweiten Antriebsnockens 13 in eine Basiskreisregion fällt, über die der Basiskreisbereich des zweiten Antriebsnockens 13 in Kontakt mit dem konvexen Gleitabschnitt 35 steht. Wenn die Drehposition des zweiten Antriebsnockens 13 in eine angehobene Region fällt, über die der Nocken-Nocken-Nasenbereich 13b des zweiten Antriebsnockens 13 in Kontakt mit dem konvexen Gleitabschnitt 35 steht, dann kommt das zweite Einlassventil 3b in den angehobenen Zustand (geöffneten Zustand), wie dies in 5C dargestellt ist. Bei derart geringer Drehzahl oder niedrigem Lastzustand des Motors erreicht das zweite Einlassventil 3b eine fixe Hubkurve, die ein Spitzen-Hubmaß LN und einen Arbeitswinkel DN aufweist, wie dies in 10 veranschaulicht ist.
Das heißt, während dieser Steuerung (während der niedrigen Drehzahl oder dem niedrigen Lastzustand des Motors) wird die Hubkurve L1 vom ersten Einlassventil 3a realisiert und die fixe Hubkurve LN wird vom zweiten Einlassventil 3b realisiert. Wie in 10 dargestellt, ist das Spitzen-Hubmaß LN des zweiten Einlassventils 3b kleiner als das Minimalhubmaß L1 des ersten Einlassventils 3a. Darüber hinaus ist der Arbeitswinkel DN des zweiten Einlassventils 3b kleiner als der minimale Arbeitswinkel D1 des ersten Einlassventils 3a.
Eine Spitzenhub-Phase θN des zweiten Einlassventils 3b weicht nicht sehr von einer Spitzenhub-Phase θ1 des ersten Einlassventils 3a ab, d. h. ist im Wesentlichen gleichgroß wie die Spitzenhub-Phase θ1. Demzufolge wird die Hubkurve LN vollständig in der Hubkurve L1 aufgenommen (d. h. ist vollständig niedriger als diese), wie dies in 10 dargestellt ist. Wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30 verbindet, um die ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b mit einer identischen Hub-Kennlinie bzw. einem identischen Hubverlauf anzuheben, werden diese Einlassventile 3a und 3b demzufolge in Abhängigkeit von der Hubkurve L1 (vom ersten Antriebsnocken 5) zuverlässig angehoben. Mit anderen Worten wird in diesem Fall der gemeinsame Hubverlauf der Einlassventile 3a und 3b während dem Hubvorgang von der Hubkurve L1 (die vom ersten Antriebsnocken 5 ausgeführt wird) auf die Hubkurve LN (die vom zweiten Antriebsnocken 13 ausgeführt wird) nicht verändert. Dadurch kann eine Geräuschentwicklung vermieden werden.
Da das Hubmaß LN und der Arbeitswinkel DN des zweiten Einlassventils 3b im Steuerungsbereichs des ersten Einlassventils 3a jeweils kleiner als das Minimalhubmaß L1 und der minimale Arbeitswinkel D1 sind, können das Minimalhubmaß L1 und der minimale Arbeitswinkel D1 des ersten Einlassventils 3a, die für einen bestimmten Gasaustausch (eine bestimmte Ansaugluftmenge) erforderlich sind, relativ groß gemacht werden. Als Folge davon können Variationsbreiten (L1~L3, D1~D3) des Hubmaßes und des Arbeitswinkels des ersten Einlassventils 3a klein gemacht werden. Dadurch kann eine Stellungsänderung des Steuerungsmechanismus 9 reduziert werden. Folglich kann eine Montierbarkeit des Motors verbessert werden. Darüber hinaus kann eine enge Stellung (ungeeignete Stellung) des Steuerungsmechanismus 9 vermieden werden, was zu einer Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Steuerungsmechanismus 9 führt.
Als nächstes wird ein Fall erläutert, bei dem sich der Zustand des Motors, aufgrund eines stationären Fahrens und dergleichen des Fahrzeugs, auf einen mittleren Drehzahlbereich und/oder einen Teillastbereich verändert hat. In einem solchen Fall verbindet der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 immer noch nicht mit dem ersten Schwenkarm 30 in jedem Zylinder.
In diesem Fall wurde die Steuerwelle 34 vom elektrischen Aktuator basierend auf dem von der elektronischen Steuereinheit 49 abgeleiteten Steuersignal im Gegenuhrzeigersinn bis zu deren Position θ2 gedreht, wie dies in 6A bis 7C veranschaulicht ist. Außerdem wurde die Steuerungs-Exzenterwelle 29 bis zu deren Position θ2 gedreht. Dadurch wurde die Wellenmitte Q2 der Steuerungs-Exzenterwelle 29 so nah wie möglich (nächstliegend) an die Antriebswelle 4 angenähert.
Dementsprechend hat sich der gesamte Übertragungsmechanismus 8 einschließlich des Kipphebels 15, des Verbindungsarms 16 und der gleichen im Uhrzeigersinn um die Antriebswelle 4 gedreht. Somit hat sich auch der Schwenknocken 7 relativ im Uhrzeigersinn (in Hubrichtung) gedreht.
In einem in 6A bis 6B dargestellten Zustand, steht die Basiskreisfläche des Schwenknockens 7 in diesem Fall in Kontakt mit der Rolle 34, so dass der Nocken-Nasenbereich 7b in die Aufwärtsrichtung (in Richtung zur Steuerwelle 24) zeigt. Folglich wird das erste Einlassventil 3a nicht angehoben (d. h. es bleibt im geschlossenen Zustand). Auch das zweite Einlassventil 3b wird nicht angehoben (d.h. es bleibt im geschlossenen Zustand), weil die Gleitfläche 35a in Kontakt mit dem Basiskreisbereich des zweiten Antriebsnockens 13 steht, so dass der Nocken-Nasenbereich 13b in die Aufwärtsrichtung (in Richtung zur Steuerwelle 24) zeigt.
Wie in 7A bis 7C dargestellt, wird eine Bewegung des Nocken-Nasenbereichs 7b des Antriebsnockens 7 dann durch den ersten Schwenkarm 30 zum ersten Einlassventil 3a übertragen. Dadurch wird das erste Einlassventil 3a angehoben. Im mittleren Lastbereich oder im mittleren Drehzahlbereich des Motors werden somit das Ventil-Hubmaß und der Arbeitswinkel des ersten Einlassventils 3a, wie in 10 dargestellt, vergrößert. Folglich werden in diesem Motorbereich das mittlere Hubmaß L2 und der mittlere Arbeitswinkel D2 des ersten Einlassventils 3a erreicht.
Zu diesem Zeitpunkt drückt der Nocken-Nasenbereich 13b des zweiten Antriebsnockens 13 die Gleitfläche 35a nach unten, um das zweite Einlassventil 3b anzuheben und zu öffnen. In diesem Fall erreicht das zweite Einlassventil 3b, wie in 10 dargestellt, die fixe Hubkurve LN (mit dem Spitzen-Hubmaß gleich LN). Bei einem Antriebswellenwinkel, bei dem das erste Einlassventil 3a seinen Spitzenhub einnimmt, nimmt das zweite Einlassventil 3b einen etwas kleineren Hubmaßwert als das Spitzen-Hubmaß LN ein, was in 10 veranschaulicht ist. Mit anderen Worten ist eine Spitzenhub-Phase des ersten Einlassventils 3a im Vergleich mit einer Spitzenhub-Phase des zweiten Einlassventils 3b etwas verzögert.
Als nächstes wird ein Fall erläutert, bei dem der Zustand des Motors sich in einen hohen Drehzahlbereich oder hohen Lastbereich verändert hat. In einem solchen Fall verbindet das elektromagnetische Umschaltventil 48 den Hydraulikdruck-Zufuhr-/Ablasskanal 43 mit dem Zufuhrkanal 46 und blockiert die Verbindung zwischen dem Hydraulikdruck-Zufuhr-/Ablasskanal 43 und dem Ablaufkanal 47 durch das von der elektronischen Steuereinheit 49 ausgegebene Signal. Dadurch wird Hochdrucköl der Druckaufnahmekammer 40 zugeführt, so dass der vordere Endbereich 38a des Verbindungsstifts 38 in das zweite Halteloch 37b zum Eingriff mit dem ersten Schwenkarm 30 eingeführt wird, wenn der erste Schwenkarm 30 nicht angehoben wird.
Das heißt, zu diesem Zeitpunkt ist der zweite Schwenkarm 31 im nichtangehobenen Zustand. Wenn der erste Schwenkarm 30 sich ebenfalls im nichtangehobenen Zustand befindet, stimmt somit das erste Halteloch 37a mit dem zweiten Halteloch 37b überein. Wenn sich die beiden ersten und zweiten Schwenkarme 30 und 31 im nichtangehobenen Zustand befinden, bewegt sich der Verbindungsstift 38 daher gegen die Vorspannkraft der Spiralfeder 39 in die rechte Richtung in 2, so dass der vordere Endbereich 38a zum Eingriff in das zweite Halteloch 37b eintritt. Folglich ist der erste Schwenkarm 30 einstückig mit dem zweiten Schwenkarm 31 verbunden (verriegelt), so dass der erste Schwenkarm 30 den Hubvorgang und dessen Rückführvorgang synchron mit dem zweiten Schwenkarm 31 wiederholt.
In diesem Fall wird die Steuerungs-Schwenkwelle 24a vom Kugelumlaufspindelmechanismus im Gegenuhrzeigersinn bis zu einer Position θ3 gedreht, weil das Steuersignal von der elektronischen Steuereinheit 49 zum Elektromotor ausgegeben wurde, wie das in 8A bis 9C veranschaulicht ist. Folglich hat die Steuerungs-Exzenterwelle 29 deren Position erreicht, die der Position θ3 entspricht. Die Wellenmitte Q hat sich von der Antriebswelle 4 in eine obere rechte Richtung in 8A wegbewegt. Dadurch wurde der ganze Übertragungsmechanismus 8 um die Antriebswelle 4 gekippt, so dass sich die Kontaktstelle zwischen der Nockenfläche 7d und der Rolle 34 des ersten Schwenkarms 30 einer Hubflächenseite der Nockenfläche 7d angenähert hat.
8A bis 8C veranschaulichen Stellungen dieses Falls im nichtangehobenen Zustand, der dem Ventilschließzustand entspricht. Wie in 8A dargestellt, ist die Basiskreisfläche des Schwenknockens 7 in Kontakt mit der Rolle 34, so dass der Nocken-Nasenbereich 7b in die Aufwärtsrichtung (in Richtung zur Steuerwelle 24) zeigt. Folglich befindet sich das erste Einlassventil 3a im nichtangehobenen Zustand (d.h. im geschlossenen Zustand). Auch das zweite Einlassventil 3b befindet sich im nichtangehobenen Zustand (d.h. im geschlossenen Zustand), weil die Gleitfläche 35a in Kontakt mit dem Basiskreisbereich des zweiten Antriebsnockens 13 steht, so dass der Nocken-Nasenbereich 13b in die Aufwärtsrichtung zeigt.
9A bis 9C zeigen Stellungen dieses Falls in einem Zustand, bei dem das erste Einlassventil 3a offen ist. Das heißt, 9A bis 9C zeigen einen Augenblick, wenn eine Exzenterrichtung Y-X des ersten Antriebsnockens 5 (d. h. eine Richtung von der Antriebswelle 4 zur Mitte X des Nocken-Hauptkörpers 5a) gerade in die Achsenabstandsrichtung des Verbindungsarms 16 (d. h. eine Richtung von X zu R) gezeigt hat. Wie in 10 dargestellt, nimmt das erste Einlassventil 3a zu diesem Zeitpunkt das maximale Spitzenhubmaß L3 an und realisiert den maximalen Arbeitswinkel D3.
Wie oben erläutert, wirken die beiden Schwenkarme 30 und 31 einstückig miteinander, weil der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 bereits mit dem ersten Schwenkarm 30 verbunden hat. Folglich nimmt das zweite Einlassventil 3b die gleiche Hubkurve wie das erste Einlassventil 3a ein. Das heißt, ein großer Abstand C ist zwischen dem Nocken-Nasenbereich 13b des zweiten Antriebsnockens 13 und der Gleitfläche 35a des zweiten Schwenkarms 31 vorhanden und folglich wird der Hub (die Drehung) des Nocken-Nasenbereichs 13b der Außenumfangsfläche 13a des zweiten Antriebsnockens 13 nicht auf den zweiten Schwenkarm 31 übertragen. Folglich nimmt das zweite Einlassventil 3b gleichermaßen wie das erste Einlassventil 3a das maximale Spitzenhubmaß L3 ein und realisiert den maximalen Arbeitswinkel D3 in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des ersten Schwenkarms 30.
Als nächstes werden vorteilhafte Effekte im ersten Ausführungsbeispiel unter dem Gesichtspunkt einer Leistung des Motors erläutert.
Im Steuerungszustand des Minimalhubmaßes L1 (minimalen Arbeitswinkels D1) nimmt das erste Einlassventil 3a, wie in 4A bis 5C dargestellt, die Hubkurve L1 an, wohingegen das zweite Einlassventil 3b die in 10 dargestellte Hubkurve LN einnimmt. Wie zuvor erläutert, wird dieser Steuerungszustand im niedrigen Drehzahlbereich des Motors, wie z. B. im Leerlauf, verwendet. Somit wird durch Reduzieren des Hub-Arbeitswinkels D ein Pumpenverlust reduziert, wobei eine Reibung reduziert wird, was zu einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs führt.
Darüber hinaus nimmt das zweite Einlassventil 3b ein Hubmaß und einen Arbeitswinkel so klein wie möglich ein. Dadurch vergrößert sich eine Hubdifferenz zwischen den ersten und zweiten Einlassventilen 3a und 3b, so dass sich ein Verwirbelungseffekt zur Verbesserung der Verbrennung des Motors erhöht. Folglich kann der Kraftstoffverbrauch weiter verbessert werden.
Wenn der Hub oder der Arbeitswinkel des zweiten Einlassventils 3b übermäßig klein eingestellt wird, besteht folgendes Risiko. Das heißt, eine Ablagerung kann an einem Bereich in der Nähe eines Kontaktbereichs zwischen einem Ventilsitz und einem Außenumfang eines Schirmbereichs des zweiten Einlassventils 3b leicht anhaften, wenn sich das zweite Einlassventil 3b im geschlossenen Zustand befindet. Genauer gesagt bleibt eine Komponente, die aus einem zurückgeströmten Gasgemisch (Kraftstoff-Luftgemisch) oder EGR-Gas abgeleitet ist, am Bereich in der Nähe des Kontaktbereichs haften und reichert sich als Ablagerung an, wenn sich das zweite Einlassventil 3b im geschlossenen Zustand befindet.
Wenn sich das zweite Einlassventil 3b im ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel öffnet, strömt Gas mit hoher Geschwindigkeit zum Außenumfang des Schirmbereichs, so dass die Ablagerung aufgebrochen und entfernt wird.
Dieser vorteilhafte Effekt im ersten Ausführungsbeispiel größer, wenn der Arbeitswinkel des zweiten Einlassventils 3b größer wird oder wenn das Hubmaß des zweiten Einlassventils 3b größer wird. Wenn jedoch der Arbeitswinkel oder das Hubmaß des zweiten Einlassventils 3b übermäßig groß wird, schwächt sich der Verwirbelungseffekt ab, der von der Hubdifferenz zwischen den ersten und zweiten Einlassventilen 3a und 3b verursacht wird.
Daher werden ein Arbeitswinkel und ein Hubmaß benötigt, die das notwendige Minimum darstellen, damit eine Entfernung der Ablagerung ermöglicht wird. Im ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die Hubkurve LN, die vom zweiten Antriebsnocken 13 ausgeführt wird, auf die vorgegebene fixe Hubkurve (nur eine Hubkurve) festgelegt. Diese vorgegebene fixe Hubkurve erfüllt die Ablagerungs-Entfernungsanforderung und erzeugt außerdem einen ausreichenden Verwirbelungseffekt. Darüber hinaus verändert sich diese Hubkurve LN für das zweite Einlassventil 3b selbst dann nicht, wenn sich der Arbeitswinkel oder das Spitzen-Hubmaß des ersten Einlassventils 3a verändern. Das heißt, die Ablagerungsentfernung und die Verbesserung der Verwirbelung können ungeachtet der Veränderung des Arbeitswinkels oder des Spitzenhubmaßes des ersten Einlassventils 3a stabil aufrechterhalten werden.
Im Steuerungszustand des mittleren Hubmaßes L2 (mittleren Arbeitswinkels D2), bei dem die Schwenkarme 30 und 31, wie in 6A bis 7C dargestellt, nicht verbunden wurden, führte das zweite Einlassventil 3b eine Hubkurve aus, die im Wesentlichen identisch mit der Hubkurve LN ist. Außerdem können bei diesem Steuerungszustand die Ablagerungsentfernung und die Verbesserung der Verwirrung stabil aufrechterhalten werden.
In diesem Steuerungszustand, d.h. im Teillastbereich, in dem die Last (oder Drehzahl) höher als die des Leerlaufbetriebs ist, kann der Kraftstoffverbrauch mittels einer Verbrennungsverbesserung reduziert werden, die durch den Verwirrungseffekt erreicht wird.
Im Betriebszustand, bei dem ein erforderliches Drehmoment hoch ist, wird eine Öffnung eines Drosselklappenventils (nicht dargestellt) vergrößert. Dabei verbindet der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30, wie dies in 8A bis 9C dargestellt ist. Demzufolge werden die beiden ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b mit dem maximalen Hubmaß L3 (dem maximalen Arbeitswinkel D3) gesteuert. Dadurch erhöht sich die Ansaugluftmenge, so dass das Drehmoment (die Leistungsabgabe) verbessert werden kann. Somit erhöht sich die Ansaugluftmenge im hohen Drehmomentbereich und dadurch wird die Verbrennung verbessert. Daher ist in diesem Zustand der Verwirrungseffekt nicht erforderlich.
Wie durch eine Ansicht einer Hubkennlinie auf einer rechten Seite von 11 dargestellt, realisieren im Fall, bei dem sich die ersten und zweiten Schwenkarme 30 und 31 im verbundenen (verriegelten) Zustand durch den Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 befinden, die beiden ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b die gleiche Hubkurve. In einem solchen Fall verändert sich der gemeinsame Arbeitswinkel der beiden ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b vom Arbeitswinkel D1 der Hubkurve L1 mit dem Spitzenhubmaß L1 auf den Arbeitswinkel D3 der Hubkurve L3 mit dem Spitzenhubmaß L3. Eine maximale Ausgangsleistung kann dadurch verbessert werden, dass der Arbeitswinkel vergrößert wird, wenn die Motordrehzahl höher wird, und ein sehr niedriges Drehmoment kann verbessert werden, indem der Arbeitswinkel verringert wird, wenn sich die Motordrehzahl verringert.
12 zeigt ein Beispiel eines Steuerungskennfelds für die Spitzenhubmaße der ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b.
Das Kennfeld von 12 weist eine X-Achse für die Motordrehzahl und eine Y-Achse für das Motordrehmoment (die Last) auf. In einem Fall, bei dem das Drehmoment niedriger als eine K-Linie in diesem Kennfeld ist, trennt der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 vom ersten Schwenkarm 30, um die Hubdifferenz zwischen den ersten und zweiten Einlassventilen 3a und 3b beizubehalten. Demzufolge verbessert sich die Verbrennung durch den Verwirbelungseffekt, was zu einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs führt.
In einem Fall, bei dem das Drehmoment höher als die K-Linie im Kennfeld von 12 ist, verbindet der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 hingegen den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30, um die beiden ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b mit einem relativ großen Hubmaß anzuheben. Demzufolge erhöht sich das Drehmoment.
Wie in 12 dargestellt, verringert sich ein Drehmoment (Y-Achsenwert) der K-Linie beim Anstieg der Motordrehzahl (X-Achsenwert). Das heißt, der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 verbindet die ersten und zweiten Schwenkarme 30 und 31 miteinander im Voraus zum Zeitpunkt eines niedrigeren Drehmoments, wenn sich die Motordrehzahl erhöht, weil sich eine Häufigkeit erhöht, mit der das Fahrzeug mit hohem Drehmoment fährt, wenn sich die Motordrehzahl erhöht. Dadurch reduziert sich die die Anzahl, wie oft der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 mit dem/von dem ersten Schwenkarm 30 verbindet/trennt, und darüber hinaus kann eine Häufigkeit, bei der eine für das Verbinden/Trennen (d. h. Umschalten) der Schwenkarme 30 und 31 erforderliche Zeitverzögerung eintritt, reduziert werden. Folglich kann ein gleichmäßiger Drehmomentanstieg erreicht werden. Darüber hinaus kann eine Häufigkeit, bei der ein Drehmomentstoß aufgrund des Verbindungs-/Trennvorgangs (Umschaltvorgangs) des Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 auftritt, verringert werden.
Wenn das Hubmaß des zweiten Einlassventils 3b vom sehr kleinen Hub LN auf den großen Hub verändert wird, der gleich groß wie der des ersten Einlassventils 3a ist, wenn ein Betriebspunkt des Motors die K-Linie überschreitet, tritt der oben genannte Drehmomentsstoß aufgrund des raschen Drehmomentanstiegs auf. Daher wird im ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eine transiente, in 13 dargestellte Hubsteuerung ausgeführt.
13 zeigt ein Beispiel, bei dem das Fahrzeug aus dem Leerlauf beschleunigt. Dieses Beispiel wird auch durch eine dicke Linie von 12 veranschaulicht. Eine durchgezogene Linie von 13 stellt eine Variationscharakteristik des Spitzenhubmaßes des ersten Einlassventils 3a da. Eine gepunktete Linie von 13 stellt eine Variationscharakteristik des Spitzenhubmaßes des zweiten Einlassventils 3b dar. Zuerst nimmt das zweite Einlassventil 3b den sehr kleinen fixen Spitzenhub LN ein, wohingegen das erste Einlassventil 3a den Spitzenhub L1 einnimmt. Danach vergrößert das erste Einlassventil 3a dessen Spitzenhubmaß allmählich mit dem Anstieg der Motordrehzahl und dem Anstieg der Motorlast. Danach erreicht der Betriebspunkt des Motors die K-Linie, bei der der Spitzen hob des ersten Einlassventils 3a den mittleren Spitzenhub L2 erreicht. Wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 dabei (auf der K-Linie) den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30 verbindet, steigt der Spitzenhub des zweiten Einlassventils 3b vom sehr kleinen Hub LN auf den mittleren Hub L2 stark an, so sich dass die Luftmenge ebenfalls rasch vergrößert. In diesem Fall besteht ein Risiko, dass das Drehmoment stark ansteigt, um den Drehmomentstoß zu verursachen.
Wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30 verbindet, wird daher das gemeinsame Hubmaß für die beiden Einlassventile 3a und 3b gleichzeitig vom Hubmaß L2 auf ein Hubmaß L1,5, wie in 13 dargestellt, durch Drehen der Steuerwelle 24 in eine Richtung verändert.
Wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30 verbindet, nehmen die beiden ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b das Ventilhubmaß L1,5 ein. Das Ventilhubmaß L1,5, das durch die beiden ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b realisiert wird, erzeugt ein Gesamtdrehmoment, das im Wesentlichen gleichgroß wie das ist, das erzeugt wird, wenn das erste Einlassventil 3a das Ventilhubmaß L2 eingenommen hat und das zweite Einlassventil 3b das Ventilhubmaß LN eingenommen hat. Somit wird der Drehmomentstoß aufgrund der Drehmomenthöhendifferenz, wie oben beschrieben, verringert oder unterdrückt.
Im ersten Ausführungsbeispiel wurde das Beispiel erläutert, bei dem die Ventilsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung an den ersten und zweiten Einlassventilen 3a und 3b eingesetzt wird. Jedoch kann die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung auch an den ersten und zweiten Auslassventilen eingesetzt werden.
Das heißt, eine Ablagerung kann an einem Bereich in der Nähe eines Kontaktbereichs zwischen einem Ventilsitz und einem Außenumfang eines Schirmbereichs des zweiten Auslassventils 3b leicht anhaften, wenn sich das zweite Auslassventil 3b im geschlossenen Zustand befindet. Diese Ablagerung kann durch Einstellen der Hubkennlinie bzw. Hubcharakteristik des zweiten Auslassventils auf den fixen, sehr kleinen Hub (die Hubkurve) LN entfernt werden. Selbst wenn die Hubmaßcharakteristik des ersten Auslassventils verändert wird, wird diese Hubkurve LN für das zweite Auslassventil nicht verändert. Dadurch kann die Ablagerung zuverlässig entfernt werden.
Da der sehr kleine Hub LN des zweiten Auslassventils aufrechterhalten wird, wird das Verbrennungsgas hauptsächlich vom ersten Auslassventil ausgestoßen. Während einem Ausstoßhub wird eine Gasströmung im Zylinder verstärkt, so dass eine Verbrennungsstabilität im nächsten Verbrennungszyklus verbessert wird. Demzufolge kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Da eine Abgasströmung zu einem stromabwärtsseitigen Auspuffkrümmer und einem Katalysator nicht richtig ausgebildet bzw. gestört ist, wird eine Umwandlungsleistung des Katalysators verbessert, so dass eine Abgasemission reduziert werden kann.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
14 bis 17 veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind der erste Antriebsnocken 5 sowie ein zweiter Antriebsnocken 50 einstückig mit der Antriebswelle 4 ausgebildet. Darüber hinaus ist der Schwenknocken 7 einschließlich der Nockenwelle 7a so ausgebildet, dass der Schwenknocken 7 über dessen Basisendbereich (der zwischen dem Verbindungsbereich 7c und dem Nocken-Nasenbereich 7b angeordnet ist) in zwei Stücke geteilt (getrennt) werden kann. Folglich ist die Nockenwelle 7a des Schwenknockens 7 ebenfalls teilbar.
Das heißt, sowohl der erste Antriebsnocken 5 als auch der zweite Antriebsnocken 50 werden einstückig mit der Antriebswelle 4 ausgebildet, wenn die Antriebswelle durch Gießen, Schmieden oder dergleichen geformt wird. Der zweite Antriebsnocken 50 ist verglichen mit dem zweiten Antriebsnocken 13 des ersten Ausführungsbeispiels als großer Ovalnocken (großer eiförmiger Nocken) ausgebildet.
Da die ersten und zweiten Antriebsnocken 5 und 50 einstückig mit der Antriebswelle 4, wie oben beschrieben, ausgebildet sind, kann die Antriebswelle 4 aufgrund des Vorhandenseins der Antriebsnocken 5 und 50 beim Versuch der Montage der Schwenknocken 7 auf der Antriebswelle 4 nicht sequenziell in die Mehrzahl der Schwenknocken 7 vom Endbereich der Antriebswelle eingefügt werden. Daher kann der Schwenknocken 7, der die Form des ersten Ausführungsbeispiels aufweist, nicht an der Antriebswelle 4 des zweiten Ausführungsbeispiels angebracht werden.
Daher ist der Schwenknocken 7 im zweiten Ausführungsbeispiel, wie in 14 dargestellt, aus zwei getrennten Stücken, einem Nocken-Hauptkörper und einem Halterungselement 7e, ausgebildet. Der Nocken-Hauptkörper und das Halterungselement 7a sind auf der Basisendbereichsseite des Schwenknockens 7 (der zwischen dem Verbindungsbereich 7c und dem Nocken-Nasenbereich 7b angeordnet ist) teilbar. Der Nocken-Hauptkörper weist eine Nockenfläche 7d auf. Sowohl der Nocken-Hauptkörper als auch das Halterungselement 7e umfassen eine Lagernut, die in halbrunder Form ausgebildet ist. Diese Lagernuten sind von einer radialen Außenseite der Antriebswelle 4 über die Antriebswelle 4 so angebracht, dass sie einander zugewandt sind, und in diesem Zustand ist das Halterungselement 7e mit dem Hauptkörper unter Verwendung von zwei Schrauben 14 und 14 kombiniert.
Da die ersten und zweiten Antriebsnocken 5 und 50, wie oben beschrieben, einstückig mit der Antriebswelle 4 vorgesehen sind, erhöht sich eine Abstützsteifigkeit der ersten und zweiten Antriebsnocken 5 und 50, so dass ein Hubverhalten stabilisiert werden kann. Weil der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Fixierstift 12 nicht erforderlich ist, können die Bauteilanzahl und die Herstellungskosten reduziert werden.
Darüber hinaus ist ein Endbereich der Nockenwelle 7a des Schwenknockens 7, der auf der Seite des ersten Antriebsnockens 5 angeordnet ist, wie in 14 und 15 dargestellt, in Axialrichtung erstreckend ausgebildet. Eine Vorderkante dieses Erweiterungsbereichs 7f ist in der Nähe einer Seitenfläche des ersten Antriebsnockens 5 angeordnet. Dadurch dass der Erweiterungsbereich 7f vorgesehen ist, kann das Abfallen des Schwenknockens 7 in Axialrichtung während dessen Schwenkbewegung unterdrückt werden. Außerdem kann durch das Entfernen einer Hülse 2, die im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, die Bauteilanzahl reduziert werden.
Die Verbindungsstange 16 wird durch Einfügen der Antriebswelle 4 in die Verbindungsstange 16 in Axialrichtung, d. h. aus der Querrichtung, montiert.
Im zweiten Ausführungsbeispiel wird eine zweite Rolle 51 von einer zweiten Rollenwelle 51a an einem im Wesentlichen mittigen Bereich des zweiten Schwenkarms 31 bezogen auf eine Längsrichtung des zweiten Schwenkarms 31 drehbar abgestützt. Somit steht eine Außenumfangsfläche 50a des zweiten Antriebsnockens 50 anstelle der Gleitfläche des ersten Ausführungsbeispiels drehbar in Kontakt mit der zweiten Rolle 51. Diese Struktur wurde zum Zwecke der Unterdrückung eines Anstiegs eines Reibungsverlusts gewählt, weil der zweite Antriebsnocken 50 einen relativ großen Hub erzeugen kann.
Im zweiten Ausführungsbeispiel steht folglich zum Beispiel im nichtverbundenen Zustand, bei dem der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 noch nicht mit dem ersten Schwenkarm 30 in einem vorgegebenen Drehzahlbereich des Motors verbunden hat, die erste Rolle 34 drehbar in Kontakt mit der Nockenfläche 7d des Schwenknockens 7, um das erste Einlassventil 3a anzuheben (zu öffnen). Dadurch verändern sich das Hubmaß L und der Arbeitswinkel D des ersten Einlassventils 3a zwischen den Hubkurvenverläufen L1 bis L3 von 17. Andererseits folgt das zweite Einlassventil 3b in diesem Zustand in Abhängigkeit von einem Nockenprofil des zweiten Antriebsnockens 50 immer einer fixen Hubkurve. Diese fixe Hubkurve ist durch eine Hubkurve LN in 17 dargestellt, die einen Spitzen-Hubmaß LN und einen Arbeitswinkel DN aufweist.
Wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den ersten Schwenkarm 30 mit dem zweiten Schwenkarm 31 in einem hohen Drehzahlbereich des Motors oder dergleichen verbindet, werden die Hübe der Einlassventile 3a und 3b vom Nockenprofil des zweiten Antriebsnockens 50 gesteuert, der einen großen Hub erzeugen kann, wie dies in 16A bis 16C dargestellt ist. Dabei ist ein Abstand C1 zwischen der Nockenfläche 7d des Schwenknockens 7 und der ersten Rolle 34, wie in 16A dargestellt, vorgegeben, so dass sich das erste Einlassventil 3a in Abhängigkeit vom Hubmaß des zweiten Antriebsnockens 50 zusammen mit dem zweiten Einlassventil 3b öffnet.
Das heißt, das Hubmaß LN und der Arbeitswinkel DN des zweiten Einlassventils 3b werden, wie in 17 dargestellt, jeweils größer als das maximale Hubmaß L3 und der maximaler Arbeitswinkel D3 des ersten Einlassventils 3a die von der Nockenfläche 7d des Schwenknockens 7 gesteuert werden. Wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den ersten Schwenkarm 30 mit dem zweiten Schwenkarm 31 bereits verbunden hat, werden demzufolge die beiden ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b von der Hubkurve LN angetrieben die vom zweiten Antriebsnocken 50 ausgeführt wird.
18 zeigt eine Zusammenfassung der Hubverläufe der ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b im zweiten Ausführungsbeispiel. Wie aus 18 ersichtlich, arbeitet (öffnet) das zweite Einlassventil 3b konstant mit dem großen Hubmaß LN und dem großen Arbeitswinkel DN. Folglich kann ein Drehmoment nur durch Öffnen des Drosselklappenventils (nicht dargestellt) erhöht werden, so dass eine ansteigende Ansprechempfindlichkeit verbessert wird
Wenn im Falle des ersten Ausführungsbeispiels eine plötzliche Beschleunigung in einem Fahrzustand erforderlich ist, bei dem das erste Einlassventil 3a mit dem kleinen Arbeitswinkel L1 arbeitet und das zweite Einlassventil 3b mit dem sehr kleinen Arbeitswinkel LN arbeitet, ist es im Gegensatz dazu notwendig, den Arbeitswinkel zu erhöhen und außerdem die ersten und zweiten Schwenkarme 30 und 31 miteinander zu verbinden, um das Drehmoment zu steigern. Die Drehmomenterzeugung erfordert die dementsprechende Zeit.
Wenn sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im gelösten Zustand befindet, ist im zweiten Ausführungsbeispiel das Hubmaß LN des zweiten Einlassventils 3b, größer als das maximale Hubmaß L3, das im Steuerungs-Hubbereich des ersten Einlassventils 3a erreichbar ist. Wenn sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im gelösten Zustand befindet, ist außerdem der Arbeitswinkel DN des zweiten Einlassventils 3b größer als der maximale Arbeitswinkel D3 der im Steuerungs-Hubbereich des ersten Einlassventils 3a erreichbar ist.
Wenn die ersten und zweiten Schwenkarme 30 und 31 vom Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 miteinander verbunden wurden, kann daher verhindert werden, jedes der ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b während dem Hubvorgang teilweise vom ersten Antriebsnocken 5 angetrieben wird. Das heißt, es kann verhindert werden, dass sich der Antrieb durch den zweiten Antriebsnocken 50 in den Antrieb durch den ersten Antriebsnocken 5 verändert. Somit kann ein Geräusch gemindert werden.
Da das Hubmaß LN und der Arbeitswinkel DN des zweiten Einlassventils 3b größer als das maximale Hubmaß L3 und der maximaler Arbeitswinkel D3 sind, die im Steuerungsbereich des ersten Einlassventils 3a vom ersten Antriebsnocken 5 erreichbar sind, können das maximale Hubmaß und der maximale Arbeitswinkel des ersten Einlassventils 3a, die für einen bestimmten Gasaustausch erforderlich sind, auf relativ kleine Werte festgelegt werden. Als Folge davon können die Variationsbreiten (L1~L3, D1~D3) des Hubmaßes und des Arbeitswinkels des ersten Einlassventils 3a klein gemacht werden, so dass ein Stellungswechsel des Übertragungsmechanismus 8 unterdrückt werden kann. Folglich kann die Montierbarkeit des Motors und dergleichen verbessert werden. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass der Übertragungsmechanismus 8 gezwungen wird, eine enge Stellung (ungeeignete Stellung) einzunehmen, so dass die Verschleiß- und Abriebfestigkeit des Übertragungsmechanismus 8 verbessert werden kann.
Im zweiten Ausführungsbeispiel wurde das Beispiel erläutert, bei dem die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung an den Einlassventilen eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung kann jedoch auch an Auslassventilen eingesetzt werden. In einem solchen Fall werden ein Spitzen-Hubmaß und ein Arbeitswinkel von einem der Auslassventile verändert, und hingegen das Spitzen-Hubmaß und der Arbeitswinkel eines anderen der Einlassventile bezogen auf die Last und Drehzahl des Motors fix sind. Dieses fixe Spitzen-Hubmaß und dieser fixe Arbeitswinkel des anderen der Auslassventile sind jeweils größer als das Spitzen-Hubmaß und der Arbeitswinkel des einen der Auslassventile. Das heißt, in das andere der Einlassventile realisiert eine fixe Hubkurve mit dem fixen Spitzen-Hubmaß und dem fixen Arbeitswinkel. Demzufolge können gleichermaßen wie im Beispiel des zweiten Ausführungsbeispiels die Geräuschreduzierung und die Variationsbreiten-Reduzierung des Hubmaßes und Arbeitswinkels erreicht werden.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
19A bis 19C zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Basisstruktur der Ventilsteuervorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die des zweiten Ausführungsbeispiels. Im dritten Ausführungsbeispiel öffnet und schließt sich das erste Einlassventil 3a jedoch während dem Ausstoßhub, wohingegen sich das zweite Einlassventil 3b wie gewöhnlich während einem Ansaughub öffnet und schließt. Das heißt, der erste Antriebsnocken ist an der Antriebswelle 4 an einer relativ phasenvoreilenden Position fixiert (befestigt). Im Gegensatz dazu ist der zweite Antriebsnocken an der Antriebswelle 4 an einer relativ phasennacheilenden Position fixiert.
19A bis 19C zeigen Stellungen in einem Moment, wenn der Spitzenhub des ersten Einlassventils 3a gerade den Wert L3 im Zustand annimmt, bei dem das erste Einlassventil 3a durch die Hubkurve L3 in den nichtverbundenen Zustand des Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 gesteuert wird. In diesem Moment befindet sich das zweite Einlassventil 3b, wie in 19C dargestellt, im nicht angehobenen Zustand (geschlossenen Zustand), weil der zweite Antriebsnocken 50 an der Antriebswelle 4 an dessen Position fixiert ist, die im Wesentlichen um μ im Gegenuhrzeigersinn in Phase verzögert bzw. nacheilend ist.
Wenn sich die Antriebswelle 4 gerade um μ in Phase gedreht hat, nimmt das zweite Einlassventil 3b danach das Spitzenhubmaß LN durch den zweiten Antriebsnocken 50 ein. Wie in 20 und einen linken Teils von 21 dargestellt, beginnt somit die fixe Hubkurve LN des zweiten Einlassventils 3b (d. h. weist positive Werte auf), nachdem die Hubkurve L3 des ersten Einlassventils 3a endet (d. h. zu Null wird).
Die Hubkurve L3 des ersten Einlassventils 3a kann festgelegt werden, um in einer Hubkurve von jedem der beiden Auslassventile enthalten zu sein (d.h. unvollständig kleiner als diese zu sein), die in jedem Zylinder vorgesehen sind. Diese Hubkurve jedes Auslassventils ist durch eine gepunktete Linie in 20 oder 21 dargestellt. In einem solchen Fall beginnt der Hub (Öffnungsvorgang) des ersten Einlassventils 3a, nachdem ein Hub (Öffnungsvorgang) jedes Auslassventils begonnen hat. Der Hub (Öffnungsvorgang) des ersten Einlassventils 3a endet, bevor der Hub (Öffnungsvorgang) jedes Auslassventils endet. Daher kann verhindert werden, dass Abgas (EGR-Gas) mit hohem Druck zurück zur Einlassseite strömt, um ein Ansauggeräusch zu verursachen.
Im dritten Ausführungsbeispiel ist die Minimalhubkurve L1 des ersten Einlassventils 3a festgelegt, um konstant gleich 0 zu sein, d. h. ist festgelegt, das erste Einlassventil 3a nicht anzuheben. Diese Minimalhubkurve L1 kann auf einfache Weise eingestellt werden, indem die Position der Steuerwelle 24 in Phase weiter im Uhrzeigersinn in 19A bis 19C verändert wird, oder indem alternativ bewirkt wird, dass eine Nocken-Auskragform des Schwenknockens 7 niedriger als die des ersten Ausführungsbeispiels ist.
Wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30 verbunden hat, führen die beiden ersten und zweiten Einlassventile 3a und 3b danach einen Sub-Hub bzw. Unterhub während dem Ausstoßhub aus, und führen danach einen Haupthub gemäß der fixen Hubkurve LN während dem Ansaughub aus, wie dies auf einem rechten Teil von 21 dargestellt ist.
Da beide Einlassventile 3a und 3b geöffnet sind, wird eine Ansaugluft-Ladeleistung erhöht, was zu einem Drehmomentanstieg führt. Insbesondere wenn ein Drehmomentanstieg in größtem Umfang erforderlich ist, wird der Subhub eingestellt, die Hubkurve L1 einzunehmen, d. h. wird eingestellt, keinen Hub zu erzeugen. In diesem Fall wird eine in den Zylinder eingetretene EGR-Menge minimiert, so dass eine Frischluft-Ladeleistung zur Erhöhung des Drehmoments in größtem Umfang verbessert wird. Wenn keine so große Erhöhung des Drehmoments erforderlich ist, wird der Subhub eingestellt, um irgendeinen aktuellen Hub einzunehmen, um ein gewisses Maß einer EGR-Menge einzuleiten. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch verbessert.
Eine Zusammenfassung der Motor-Leistungseffekte im Zustand, bei dem der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im dritten Ausführungsbeispiel sich im nichtverbundenen Zustand befindet, lautet wie folgt. Während dem Ausstoßhub können der Arbeitswinkel und das Hubmaß des ersten Einlassventils 3a, das den Subhub ausführt, steuerbar verändert werden, und dadurch kann die EGR-Gasmenge eingestellt werden, die zur Einlassöffnung ausgestoßen wird. Dabei wird das EGR-Gas nur vom ersten Einlassventil 3a ausgestoßen, jedoch nicht vom zweiten Einlassventil 3b ausgestoßen, so dass während dem Ausstoßhub eine Verwirbelung im Zylinder eintritt.
Da die Hubcharakteristik des zweiten Einlassventils 3b, das den Haupthub während dem nächsten Ansaughub ausführt, die fixe ist kann darüber hinaus ein stabiler Luftansaugvorgang erreicht werden, selbst wenn die Charakteristik des Subhubs steuerbar verändert wird. Da dieser Haupthub lediglich vom zweiten Einlassventil 3b erfolgt, tritt die Verwirbelung auch während dem Ansaughub auf.
Mittels der oben beschriebenen EGR-Gasmengeneinstellung, der Ausstoßhub-Verwirbelung, der Ansaughub-Verwirbelung, der Stabilisierung des Luftansaugvorgangs und dergleichen, können die Motorleistung sowie der Kraftstoffverbrauch und ein Abgasverhalten verbessert werden.
Darüber hinaus kann durch diese ein zulässiger Wert der EGR-Gasmenge, die in den Zylinder eingetreten ist, vergrößert werden. Auch unter diesem Gesichtspunkt können der Kraftstoffverbrauch und das Abgasverhalten weiter verbessert werden.
Als Motor-Leistungseffekt im Zustand, bei dem sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im dritten Ausführungsbeispiel im verbundenen Zustand befindet, kann zum Beispiel die Ansaugluft-Ladeleistung zur Drehmomenterhöhung erhöht werden, da die beiden Einlassventile 3a und 3b, wie oben beschrieben, geöffnet (angehoben) sind.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
22 und 23 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Basisstruktur der Ventilsteuervorrichtung im vierten Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie die des dritten Ausführungsbeispiels. Jedoch wird die Ventilsteuervorrichtung im vierten Ausführungsbeispiel an den Auslassventilen anstatt den Einlassventilen eingesetzt. Das heißt, im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel ist das erste Einlassventil 3a des dritten Ausführungsbeispiels durch ein erstes Auslassventil 3a ersetzt und das zweite Einlassventil 3b des dritten Ausführungsbeispiels ist durch ein zweites Auslassventil 3b ersetzt. Außerdem ist die Phase des zweiten Antriebsnockens 50 im vierten Ausführungsbeispiel um μ voreilend, während die Phase des zweiten Antriebsnockens im dritten Ausführungsbeispiel um μ nacheilend ist.
Nachdem ein Haupthubvorgang des zweiten Auslassventils 3b mit der fixen Hubkurve LN während des Auslass Hubs ausgeführt ist, wird infolgedessen ein Subhubvorgang des ersten Auslassventils 3b während dem Ansaughub durchgeführt.
Im vierten Ausführungsbeispiel realisiert jedes der ersten und zweiten Einlassventile (nicht dargestellt) eine fixe große Hubkurve LI (ein großes Hubmaß), wie dies durch gepunktete Linien von 22 und 23 veranschaulicht ist.
Eine maximale Subhubkurve L3 des ersten Auslassventils 3a kann eingestellt werden, um in der Hubkurve LI der beiden Einlassventile enthalten (d. h. vollständig kleiner als diese) zu sein. In diesem Fall öffnet sich das Auslassventil, nachdem sich das Einlassventil geöffnet und danach schließt sich das Auslassventil bevor sich das Einlassventil fließt. Daher wird verhindert, dass das Abgas (EGR-Gas) unter Home Druck in den Zylinder eintritt, um das Innere des Zylinders auf zu heizen. Daher kann eine Klopfneigung unterdrückt werden.
Die Minimalhubkurve L1 des ersten Auslassventils 3a ist eingestellt, keinen Hub zu erzeugen (d. h. ist eingestellt, keine Öffnungszeit aufzuweisen).
Wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den zweiten Schwenkarm 31 mit dem ersten Schwenkarm 30 verbunden hat, führen die beiden Auslassventile 3a und 3b danach während dem Ansaughub einen Subhub aus und führen danach einen Haupthub gemäß der fixen Hubkurve LN während dem Auslassbub im Anschluss der Verbrennung aus, wie dies durch einen rechten Teil in 23 veranschaulicht ist. Da die beiden Auslassventile 3a und 3b während dem Auslass Hub geöffnet sind, wird eine Auslasseffizienz vergrößert, was zu einem Drehmomentanstieg führt.
Insbesondere wenn es erforderlich ist, das Drehmoment auf den äußersten Umfang zu erhöhen, wird der Subhub eingestellt, die Hubkurve L1 einzunehmen, d. h. eingestellt, keinen Hub zu erzeugen. In diesem Fall wird eine in den Zylinder eingeleitete EGR-Menge während dem Ansaughub minimiert, so dass die Frischluft-Ladeleistung verbessert wird, um das Drehmoment auf den äußersten Umfang zu erhöhen. Wenn es nicht erforderlich ist, das Drehmoment so sehr zu erhöhen, wird der Subhub eingestellt, irgendeinen aktuellen Hub einzunehmen, um ein gewisses Maß einer EGR-Menge einzuleiten. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden.
Eine Zusammenfassung der Motor-Leistungseffekte im Zustand, bei dem sich der Verbindungs-Schwenkmechanismus 36 im dritten Ausführungsbeispiel im nichtverbundenen Zustand befindet, lautet wie folgt. Während dem Ansaughub, werden der Arbeitswinkel und das Hubmaß des ersten Auslassventils 3a, das den Subhubvorgang ausführt, steuerbar verändert und dadurch kann die EGR-Gasmenge eingestellt werden, die von der Auslassöffnungsseite in den Zylinder strömt. Dabei strömt das EGR-Gas nur vom ersten Auslassventil 3a ein, strömt aber nicht vom zweiten Auslassventil 3b ein, so dass eine Verwirbelung im Zylinder während dem Ansaughub auftritt.
Da die Hubcharakteristik des zweiten Auslassventils 3b, das den Haupthub während dem nächsten Ausstoßhub im Anschluss an die Verbrennung ausführt, die fixe ist, kann ein stabiler Ausstoßvorgang erreicht werden, selbst wenn die Charakteristik des Subhubs steuerbar verändert wird. Da dieser Haupthub nur vom zweiten Auslassventil 3b ausgeführt wird, tritt die Verwirbelung auch während dem Auslass Hub auf. Ein Teil dieser Verwirbelung bleibt während dem nächsten Ansaughub zurück, so dass die oben beschriebene Verwirbelung während dem Ansaughub weiter verbessert werden kann.
Mittels der oben beschriebenen EGR-Gasmengeneinstellung, Ansaughub-Verwirbelung, Stabilisierung des Auslassvorgangs und der gleichen kann die Motorleistung, wie zum Beispiel der Kraftstoffverbrauch und die Abgaseffizienz, verbessert werden.
Darüber hinaus kann durch diese ein zulässiger Wert der EGR-Gasmenge, die in den Zylinder eingeleitet wird, vergrößert werden. Auch unter diesem Gesichtspunkt kann der Kraftstoffverbrauch und die Abgaseffizienz weiter verbessert werden.
Andererseits kann als Motorleistungseffekt im Zustand, bei dem sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im vierten Ausführungsbeispiel im verbundenen Zustand befindet, zum Beispiel die Abgaseffizienz erhöht werden, um das Drehmoment zu erhöhen, weil beide Auslassventile 3a und 3b während dem Ausstoßhub, wie oben beschrieben, geöffnet (angehoben) sind.
[Weitere Ausführungsbeispiele]
Obwohl die vorliegende Erfindung zuvor mit Bezug auf die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele geschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der obigen Lehre einleuchten.
In den obigen jeweiligen Ausführungsbeispielen ist das Paar der Schwenkarme 30 und 33, die sich um die Kipphebelwelle 32 schwenken, als Paar von Stößeln vorgesehen. Außerdem ist der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 zwischen dem Paar der Schwenkarme 30 und 31 vorgesehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Paar der Schwenkarme 30 und 31 jedoch durch andere Typen als das Paar von Stößeln ersetzt werden. Zum Beispiel kann ein Paar von direkt wirkenden zylindrischen Ventilstößeln vorgesehen werden, so dass das Paar der Motorventile jeweils durch das Paar der direkt wirkenden zylindrischen Ventilstößel angetrieben wird.
Ein Teil einer zylindrisch geformten Seitenfläche von jedem der Ventilstößel kann mit einem ebenen Flächenbereich ausgebildet sein, so dass ein Verbindungs-Umschaltmechanismus zwischen den ebenen Flächenbereichen vorgesehen ist, die in Kontakt miteinander stehen.
In den obigen jeweiligen Ausführungsbeispielen ist der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 durch den Verbindungsstift 38 gebildet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Verbindungs-Umschaltmechanismus jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt. Der Verbindungs-Umschaltmechanismus kann, wie in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H08-210113 dargestellt, ein Stützen- oder Hebeltyp sein. Das darüber hinaus ist die Antriebswelle für den Verbindungsstift nicht auf den Hydraulikdruck (Öldruck) beschränkt. Das heißt, erfindungsgemäß kann der Verbindungsstift, wie in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012-002095 dargestellt, von einer elektromagnetischen Magnetspule angetrieben werden.
In den obigen jeweiligen Ausführungsbeispielen wird der variable Mechanismus, der das Hubmaß des ersten Motorventils kontinuierlich verändert und dadurch das erste Motorventil betätigt, von dem exzentrischen Nocken angetrieben, der als Antriebsnocken vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist der Antriebsnocken jedoch nicht auf den exzentrischen Nocken beschränkt, sondern kann, wie in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2007-321653 dargestellt (die der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2007/0277755 entspricht), ein eiförmiger Nocken sein.
Darüber hinaus kann ein variabler Mechanismus, der die Phase verändern kann, zusammen mit einem Steuer Kettenrad (nicht dargestellt) vorgesehen seien, das an einem Spitzenbereich der Antriebswelle vorgesehen ist, wie dies in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009-074414 (die der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009/0078223 entspricht) dargestellt ist. In einem solchen Fall kann eine Korrelation zwischen einer Einlassventilsteuerung und einer Auslassventilsteuerung verändert werden, so dass eine weitere Leistungsverbesserung Erfolg versprechend ist.
[Konfigurationen und Effekte]
Einige aus dem obigen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen technisch erreichbare Konfigurationen werden nachfolgend mit deren vorteilhaften Effekten aufgeführt.

[a] Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein erstes Motorventil 3a, das in Schließrichtung des ersten Ventils 3a durch eine Vorspannkraft einer Ventilfeder 10a vorgespannt ist; ein zweites Motorventil 3b, das in Schließrichtung des zweiten Ventils 3b durch eine Vorspannkraft einer Ventilfeder 10b vorgespannt ist; einen ersten Antriebsnocken 5, die auf einer Antriebswelle 4 vorgesehen ist und sich einstückig mit der Antriebswelle 4 dreht, wobei sich die Antriebswelle synchron mit einer Kurbelwelle dreht; einen zweiten Antriebsnocken 13, 50, der auf der Antriebswelle 4 vorgesehen ist und sich einstückig mit der Antriebswelle dreht; einen Schwenknocken 7, der schwenkbar ist; einen Übertragungsmechanismus 8, der eine Drehbewegung des ersten Antriebsnockens 5 in eine Schwenkbewegung umwandelt und die Schwenkbewegung auf den Schwenknocken 7 überträgt; einen ersten Schwenkarm 30, der zum Öffnen des ersten Motorventils 3a durch Schwenken des Schwenknockens 7 angedrückt wird; einen zweiten Schwenkarm, der zum Öffnen des zweiten Motorventils 3b durch Drehen des zweiten Antriebsnockens 13, 50 angedrückt wird; einen Steuerungsmechanismus 9, der einen Schwenkbetrag des Schwenknockens 7 durch verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus 8 variiert; und eine Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 der den ersten Schwenkarm mit dem/von dem zweiten Schwenkarm 31 verbindet und trennt wenn der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den ersten Schwenkarm 30 vom zweiten Schwenkarm 31 getrennt hat, verändert sich eine Hubmaßcharakteristik von einem der Motorventile 3a, 3b nicht in Verbindung mit einer Hubmaßcharakteristik von einem anderen der Motorventile 3a, b, weil die beiden Schwenkarme 30, 31 voneinander nicht beeinflusst werden.
[b] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei die ersten und zweiten Motorventile 3a, 3b erste und zweite Einlassventile sind und eine Hubcharakteristik des zweiten Einlassventils eingestellt ist, ein vorgegebenes Hubmaß LN und einen vorgegebenen Arbeitswinkel DN aufzuweisen, die kleiner als ein Minimalhubmaß und ein minimaler Arbeitswinkel sind, die in einem Steuerungsbereich des ersten Einlassventils in einem Fall erreichbar sind, bei dem der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den ersten Schwenkarm 30 vom zweiten Schwenkarm 31 getrennt hat.
[c] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [b] beschrieben, wobei der erste Schwenkarm 30 eine Rolle 34 umfasst, die am Schwenknocken 7 drehbar anliegt.
[d] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [c] beschrieben, wobei der erste Schwenkarm 30 eine Rolle 34 umfasst, die am Schwenkarm 7 anliegt.

Da der Schwenkarm 7 dessen Reibrichtung am Kontaktbereich zwischen dem ersten Schwenkarm 30 und dem Schwenknocken 7 ändert, nutzt sich der Schwenknocken 7 leicht ab. Durch die Verwendung einer Rolle 34 kann die Erzeugung eines Verschleißes (Abriebs) unterdrückt werden.

[e] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [b] beschrieben, wobei der zweite Schwenkarm 31 eine Kontaktfläche 35a zum Kontaktieren des zweiten Antriebsnockens 13 umfasst.

Da eine Reitrichtung des sich drehenden zweiten Antriebsnockens 13 festgelegt (nicht verändert) ist, nutzt sich der Kontaktbereich zwischen dem zweiten Antriebsnocken 13 und dem zweiten Schwenkarm 31 stark ab. Deshalb kann der Kontaktbereich zwischen den zweiten Antriebsnocken 13 und dem zweiten Schwenkarm 31 aus bloß einer Kontaktfläche 35a ohne eine Rolle gebildet sein. Demzufolge kann die Kostenreduzierung im Vergleich mit dem Fall erreicht werden, bei dem eine Rolle vorgesehen ist.

[f] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 ein Verbindungsloch 37b, das im ersten Schwenkarm 30 ausgebildet ist, ein Verbindungsloch 37a, das im zweiten Schwenkarm 31 ausgebildet ist, ein Verbindungselement 38, das sich im Innern der Verbindungslöcher 37a, 37b der ersten und zweiten Schwenkarme 30, 31 bewegen kann, ein Vorspannelement, das in zumindest einem der Verbindungslöcher 37a, 37b der ersten und zweiten Schwenkarme 30, 31 vorgesehen ist und das Verbindungselement in eine Richtung vorgespannt, und einen Hydraulikdruck-Zufuhrkanal 43 umfasst, durch den ein Hydraulikdruck zum Bewegen des Verbindungselements 38 gegen eine Vorspannkraft des Vorspannelements 39 zumindest einem der Verbindungslöcher 37a, 37b der ersten und zweiten Schwenkarme 30, 31 zugeführt wird.
[g] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei eine Charakteristik des zweiten Motorventils eingestellt ist, ein vorgegebenes Hubmaß LN, das größer als ein maximales Hubmaß ist, das in einem Steuerungsbereich des ersten Motorventils erreichbar ist, und einen vorgegebenen Arbeitswinkel DN aufzuweisen, der größer als ein maximaler Arbeitswinkel ist, der im Steuerungsbereich des ersten Motorventils in einem Fall erreichbar ist, bei dem sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 in einem nichtverbundenen Zustand befindet.
[h] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [g] beschrieben, wobei der erste Schwenkarm mit einer Rolle ausgestattet ist, die um einen Kontaktbereich zwischen dem Schwenknocken 7 und dem ersten Schwenkarm 30 frei drehbar ist, und der zweite Schwenkarm 31 mit einer Rolle ausgestattet ist, die an einem Kontaktbereich zwischen dem zweiten Antriebsnocken 50 und dem zweiten Schwenkarm 31 frei drehbar ist.

Demzufolge kann ein stabiles Schwenken durch den drehbaren Kontakt unter Verwendung der Rolle 34 in einem Fall erreicht werden, bei dem der fixe Hub groß ist.

[i] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [h] beschrieben, wobei der Schwenknocken 7 aus zwei teilbaren Elementen aufgebaut ist, welche die Antriebswelle 4 dazwischen einschließen.

Dementsprechend kann der Schwenknocken 7 z. B. selbst dann befestigt werden, wenn der zweite Antriebsnocken einstückig mit der Antriebswelle 4 ausgebildet ist. Somit wird eine Montagedurchführung verbessert.

[j] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei die ersten und zweiten Motorventile 3a, 3b erste und zweite Einlassventile sind und ein Öffnen und Schließen des ersten Einlassventils während einem Ausstoßhub ausgeführt wird und ein Öffnen und Schließen des zweiten Einlassventils während einem Ansaughub in einem Fall ausgeführt wird, bei dem sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 in einem nichtverbundenen Zustand befindet.

Dementsprechend kann ein Ansaugen von EGR-Gas durchgeführt werden, weil eines der Einlassventile während dem Ausstoßhub geöffnet ist. Daher wird der Kraftstoffverbrauch verbessert. Darüber hinaus kann eine Verwirbelung des EGR-Gases erzeugt werden, weil nur eines der Einlassventile angehoben ist.

[k] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [j] beschrieben, wobei eine Öffnungszeit des ersten Einlassventils sich nicht mit einer Öffnungszeit des zweiten Einlassventils in einem Fall, überschneidet, bei dem sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im nichtverbundenen Zustand befindet. demzufolge kann ein stabiler Betrieb realisiert werden, weil ein Antriebsnocken, der die beiden Ventile gerade öffnet, wenn sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im verbundenen Zustand befindet, nicht zwischen den beiden Antriebsnocken während dem geöffneten Zustand der Ventile umgeschaltet wird.
[l] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [k] beschrieben, wobei ein Arbeitswinkel und ein Hubmaß des ersten Einlassventils kleiner als ein Arbeitswinkel und ein Hubmaß eines Auslassventils sind, selbst wenn der Arbeitswinkel sowie das das Hubmaß des ersten Einlassventils einen maximalen Wert annehmen, der in deren Steuerungsbereich erreichbar ist.

Dementsprechend kann eine überschüssige Abgasmenge vom Eintritt in den Ansaugkanal auf der Seite des Einlassventils gehindert werden, weil sich das Einlassventil in einem Bereich des Hubmaßes des Auslassventils öffnet und schließt. Folglich kann ein Problem, dass das Abgas gegen einen Luftfilter und der gleichen auftrifft, um ein anormales Geräusch zu erzeugen, unterdrückt werden.

[m] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [k] beschrieben, wobei ein Schwenkbetrag des ersten Schwenkarms 30, der vom Schwenknocken 7 abgeleitet ist, im Wesentlichen gleich 0 in einem Fall ist, bei dem sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 in einem verbundenen Zustand befindet.

Das heißt, der erste Schwenkarm öffnet das Ventil während dem Ausstoßhub nicht, wenn sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus im verbundenen Zustand befindet. Dadurch wird eine Frischluftmenge erhöht, so dass ein Drehmoment in hohen Drehzahlbereich oder dergleichen des Motors gesteigert werden kann, in welchem ein hohes Drehmoment benötigt wird.

[n] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei die ersten und zweiten Motorventile 3a, 3b die ersten und zweiten Auslassventile sind und ein Öffnen und Schließen des ersten Auslassventils während einem Ansaughub ausgeführt wird und ein Öffnen und Schließen des zweiten Auslassventils während einem Ausstoßhub in einem Fall ausgeführt wird, bei dem sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus in einem nichtverbundenen Zustand befindet.

Dementsprechend kann ein Ansaugen von EGR-Gas durchgeführt werden, weil eines der Auslassventile während dem Ansaughub geöffnet (angehoben) ist. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch verbessert. Darüber hinaus kann eine Verwirbelung des EGR-Gases erzeugt werden, weil nur eines der Auslassventile angehoben ist.

[o] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [n] beschrieben, wobei eine Öffnungszeit des ersten Auslassventils sich nicht mit einer Öffnungszeit des zweiten Auslassventils in einem Fall überschneidet, bei dem sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im nichtverbundenen Zustand befindet.

Demzufolge kann ein stabiler Betrieb realisiert werden, weil ein Antriebsnocken, der die beiden Ventile gerade öffnet, wenn sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 im verbundenen Zustand befindet, nicht zwischen den beiden Antriebsnocken während dem offenen Zustand der Ventile umgeschaltet wird.

[p] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei der Verbindungs-Umschaltmechanismus den ersten Schwenkarm 30 mit/vom zweiten Schwenkarm 31 verbindet und trennt, wenn kreisförmige Basisbereiche des Schwenknockens 7 und des zweiten Antriebsnockens 13, 50 einen geschlossenen Zustand des ersten Motorventils 3a und des zweiten Motorventils 3b verursachen.
[q] Die Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 zum Verbinden und Trennen des ersten Schwenkarms 30 mit dem/von dem zweiten Schwenkarm 31 konfiguriert ist, wenn Basiskreisbereiche des Schwenknockens 7 und des zweiten Antriebsnockens 13, 50 verursachen, das sich das erste Motorventil 3a und das zweite Motorventil 3b in einem geschlossenen Zustand befinden.

Das heißt, die Bewegungen beider Schwenkarme 30, 31 befinden sich in einem Stoppzustand, wenn sich sowohl das erste Motorventil 3a als auch das zweite Motorventil 3b im geschlossenen Zustand befinden. Dabei kann der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den ersten Schwenkarm 30 mit dem/von dem zweiten Schwenkarm 31 stabil verbinden und trennen.

[r] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei ein Hubmaß des ersten Motorventils 3a gesteuert wird, zum Zeitpunkt einer niedrigen Drehzahl des Motors klein zu werden, und zum Zeitpunkt einer hohen Drehzahl des Motors groß zu werden.
[s] Ventilsteuervorrichtung wie im obigen Abschnitt [a] beschrieben, wobei der Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 den ersten Schwenkarm 30 mit dem/von dem zweiten Schwenkarm 31 gemäß einer Drehzahl des Motors verbindet und trennt.

Demzufolge kann die Ausgangsleistung durch Umschalten zwischen dem verbundenen Zustand und dem nichtverbundenen Zustand des Verbindungs-Umschaltmechanismus 36 gemäß der Drehzahl des Motors eingestellt werden.
Diese Anmeldung basiert auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-201121 , eingereicht am 13. September 2012. Die gesamten Inhalte dieser japanischen Patentanmeldung werden hiermit durch Bezugnahme mit einbezogen.
Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.
Zusammenfassend ist festzustellen:
Eine Ventilsteuervorrichtung umfasst erste und zweite Motorventile; einen ersten Antriebsnocken zum einstückigen Drehen mit der Antriebswelle; einen zweiten Antriebsnocken, der auf der Antriebswelle vorgesehen ist und sich einstückig mit der Antriebswelle dreht; einen Schwenknocken, der schwenkbar ist; einen Übertragungsmechanismus zum Umwandeln einer Drehung des ersten Antriebsnockens in eine Schwenkkraft und zum Übertragen der Schwenkkraft auf den Schwenknocken; einen ersten Schwenkarm zum Öffnen des ersten Motorventils durch Schwenken des Schwenknockens; einen zweiten Schwenkarm zum Öffnen des zweiten Motorventils durch Drehen des zweiten Antriebsnockens; einen Steuerungsmechanismus zum Verändern eines Schwenkbetrags des Schwenknockens durch Verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus; und einen Verbindungs-Umschaltmechanismus zum Verbinden und Trennen des ersten Schwenkarms mit dem/von dem zweiten Schwenkarm.
Neben der schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit zu deren Ergänzung explizit auf die zeichnerische Darstellung in 1 bis 23 verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: Zylinderkopf
2
3a, 3b: erste, zweite Einlassventile
4: Antriebswelle
5: Antriebsnocken
6: Schwenkmechanismus
7: Schwenknocken
7a: Nockenwelle
7b: Nocken-Nasenbereich
7c: Verbindungsbereich
7d: Nockenfläche
7e: Halterungselement
8: Übertragungsmechanismus
9: Steuerungsmechanismus
10a, 10b: Ventilfeder
11a, 11b: erste, zweite Lagerbereiche
11c: Lagerbereiche
12: Fixierstift
13: zweiter Antriebsnocken
13a: Außenumfangsfläche
13b: Nocken-Nasenbereich
14: Schrauben
15: Kipphebel
15a: Basisbereich
15b: erster Armbereich
15c: zweiter Armbereich
15d: Halteloch
15e: Schaftbereich
15f: Blockabschnitt
15h: Langloch
16: Verbindungsarm
16a: Ringabschnitt
16b: vorstehendes Ende
16c: Passloch
17: Verbindungsstange
17a: Endbereich
17b: Endbereich
18: Verbindungsstift
19: schwenkbar gelagerter Stift
21: Hub-Einstellmechanismus
22: Einstellschraube
23: Verriegelungsschraube
24: Steuerwelle
24a: Steuerungs-Schwenkwelle
24b, 24c: konkave Abschnitte
25: Steuerungs-Exzenternocken
26a, 26b: Schrauben-Einsatzlöcher
27: Schrauben
28: Halterung
28a: Basisbereich
28b: Befestigungsbereich
28c: Befestigungsloch
29: Steuerungs-Exzenterwelle
30: erster Schwenkarm
30a: Basisendbereich
30b: Spitzenbereich
31: zweiter Schwenkarm
31a: Basisendbereich
31b: Spitzenbereich
32: Kipphebelwelle
33a, 33b: Ausgleichsscheibe
34: Rolle
34a: Rollenwelle
35: Gleitabschnitt
35a: Gleitfläche
36: Verbindungs-Umschaltmechanismus
37a, 37b: erstes, zweites Halteloch
38: Verbindungsstift
38a: vorderer Endbereich des Verbindungsstifts
39: Spiralfeder
40: Druckaufnahmekammer
41: Hydraulikkreis
42: Ölkanal
43: Hydraulikdruck-Zufuhr-/Ablasskanal
44: Ölpumpe
45: Ölwanne
46: Zufuhrkanal
47: Ablaufkanal
48: Umschaltventil
49: Elektronische Steuereinheit
50: zweiter Antriebsnocken
51a: Außenumfangsfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-103040 [0002]
JP 08-210113 [0168]
JP 2012-002095 [0168]
JP 2007-321653 [0169]
JP 2009-074414 [0170]
JP 2012-201121 [0183]

Claims

Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein erstes Motorventil (3a), das in Schließrichtung des ersten Ventils (3a) durch eine Vorspannkraft einer Ventilfeder (10a) vorgespannt ist; ein zweites Motorventil (3b), das in Schließrichtung des zweiten Ventils (3b) durch eine Vorspannkraft einer Ventilfeder (10b) vorgespannt ist; einen ersten Antriebsnocken (5), der auf einer Antriebswelle (4) vorgesehen ist und sich einstückig mit der Antriebswelle (4) dreht, wobei sich die Antriebswelle (4) synchron mit einer Kurbelwelle dreht; einen zweiten Antriebsnocken (13, 50), der auf der Antriebswelle (4) vorgesehen ist und sich als Einheit mit der Antriebswelle (4) dreht; einen Schwenknocken (7), der schwenkbar ist; einen Übertragungsmechanismus (8), der eine Drehbewegung des ersten Antriebsnockens (5) in eine Schwenkkraft wandelt und die Schwenkkraft auf den Schwenknocken (7) überträgt; einen ersten Schwenkarm (30), der zum Öffnen des ersten Motorventils (3a) durch Schwenken des Schwenknockens (7) gedrückt wird; einen zweiten Schwenkarm (31), der zum Öffnen des zweiten Motorventils (3b) durch Drehen des zweiten Antriebsnockens (13, 50) gedrückt wird; einen Steuerungsmechanismus (9), der einen Schwenkbetrag des Schwenknockens (7) durch Verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus (8) variiert; und einen Verbindungs-Umschaltmechanismus (36), der den ersten Schwenkarm (30) mit dem/von dem zweiten Schwenkarm (31) verbindet bzw. trennt.
Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: einen ersten Antriebsnocken (5), der durch eine Drehkraft einer Kurbelwelle antreibend gedreht wird; einen zweiten Antriebsnocken (13, 50), der durch die Drehkraft der Kurbelwelle antreibend gedreht wird; ein erstes Motorventil (3a), das in Schließrichtung des ersten Ventils (3a) durch eine Ventilfeder (10a) vorgespannt ist; ein zweites Motorventil (3b), das in Schließrichtung des zweiten Ventils (3b) durch eine Ventilfeder (10b) vorgespannt ist; einen Übertragungsmechanismus (8), der eine Drehbewegung des ersten Antriebsnockens (5) in eine Schwenkbewegung umwandelt und die Schwenkbewegung auf einen Schwenknocken (7) überträgt; einen Steuerungsmechanismus (9), der einen Schwenkbetrag des Schwenknockens (7) durch Verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus (8) verändert; einen ersten Stößel (30), der das erste Motorventil (3a) durch einen Kontakt mit dem Schwenknocken (7) öffnet und schließt; einen zweiten Stößel (31), der das zweite Motorventil (3b) durch einen Kontakt mit dem zweiten Antriebsnocken (13, 50) öffnet und schließt; und einen Umschaltmechanismus (36), der eine Verriegelung zwischen einem Öffnungsmaß und einem Öffnungs-/Schließzeitpunkt des ersten Stößels (30) und einem Öffnungsmaß und einem Öffnungs-/Schließzeitpunkt des zweiten Stößels (31) bewirkt und die Verriegelung löst.
Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Paar von Motorventilen einschließlich eines ersten Motorventils (3a) und eines zweiten Motorventils (3b); einen ersten Stößel, der das erste Motorventil (3a) antreibend öffnet und schließt; einen zweiten Stößel, der das zweite Motorventil (3b) antreibend öffnet und schließt; einen ersten Antriebsnocken (5), der sich synchron mit einer Kurbelwelle dreht; einen Schwenknocken (7), der auf den ersten Stößel (30) antreibend drückt; einen Übertragungsmechanismus (8), der eine Drehbewegung des ersten Antriebsnockens (5) in eine Schwenkbewegung des Schwenknockens (7) umwandelt und überträgt; einen Steuerungsmechanismus (9), der eine Übertragungscharakteristik des Übertragungsmechanismus (8) durch Verändern einer Stellung des Übertragungsmechanismus (8) verändert; einen zweiten Antriebsnocken (13, 50), der sich synchron mit der Kurbelwelle dreht und den zweiten Stößel (31) antreibt; und einen Umschaltmechanismus (36), der zwischen einem Verriegelungszustand des ersten Stößels (30) und des zweiten Stößels (31) und einem nichtverriegelten Zustand des ersten Stößels (30) und des zweiten Stößels (31) umschaltet.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 3, wobei die ersten und zweiten Motorventile (3a, 3b) erste und zweite Einlassventile sind, und eine Hubcharakteristik des zweiten Einlassventils ausgelegt ist, ein vorgegebenes Hubmaß (LN) und einen vorgegebenen Arbeitswinkel (DN) aufzuweisen, die kleiner als ein minimales Hubmaß und ein minimaler Arbeitswinkel sind, die innerhalb eines Steuerungsbereichs des ersten Einlassventils erreichbar sind, falls der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) den ersten Schwenkarm (30) vom zweiten Schwenkarm (31) getrennt hat.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 4, wobei ein Außendurchmesser des zweiten Antriebsnockens (13) kleiner als ein Außendurchmesser der Antriebswelle (4) ist.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 5, wobei der erste Schwenkarm (30) eine Rolle (34) umfasst, die am Schwenknocken (7) drehbar anliegt.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 6, wobei der zweite Schwenkarm (31) eine Kontaktfläche (35a) umfasst, die mit dem zweiten Antriebsnocken (13) in Kontakt bringbar ist.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 7, wobei der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) umfasst: eine Verbindungsöffnung (37b), die im ersten Schwenkarm (30) ausgebildet ist, eine Verbindungsöffnung (37a) die im zweiten Schwenkarm (31) ausgebildet ist, ein Verbindungselement (38), das im Innern der Verbindungsöffnungen (37a, 37b) der ersten und zweiten Schwenkarme (30, 31) bewegbar vorgesehen ist, ein Vorspannelement (39), das in mindestens einer der Verbindungsöffnungen (37a, 37b) der ersten und zweiten Schwenkarme (30, 31) vorgesehen ist und zum Vorspannen des Verbindungselements (38) in eine Richtung konfiguriert ist, und einen Hydraulikdruck-Zufuhrdurchgang (43), durch den ein Hydraulikdruck zum Bewegen des Verbindungselements (38) gegen eine Vorspannkraft des Vorspannelements (39) zumindest einer der Verbindungsöffnungen (37a, 37b) der ersten und zweiten Schwenkarme (30, 31) zugeführt wird.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 8, wobei eine Charakteristik des zweiten Motorventils ausgelegt ist, ein vorgegebenes Hubmaß (LN) aufzuweisen, das größer als ein maximales Hubmaß ist, das innerhalb eines Steuerungsbereichs des ersten Motorventils erreichbar ist, und einen vorgegebenen Arbeitswinkel (DN) aufzuweisen, der größer als ein maximaler Arbeitswinkel ist, der innerhalb des Steuerungsbereichs des ersten Motorventils erreichbar ist, falls sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) in einem nichtverbundenen Zustand befindet.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 9, wobei der erste Schwenkarm (30) mit einer Rolle (34) zum freien Drehen an einem Kontaktbereich zwischen dem Schwenknocken (7) und dem ersten Schwenkarm (30) ausgestattet ist, und der zweite Schwenkarm (31) mit einer Rolle (51) zum freien Drehen an einem Kontaktbereich zwischen dem zweiten Antriebsnocken (50) und dem zweiten Schwenkarm (31) ausgestattet ist.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 10, wobei der Schwenknocken (7) von zwei teilbaren Elementen gebildet ist, welche die Antriebswelle (4) dazwischen einschließen.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 11, wobei die ersten und zweiten Motorventile (3a, 3b) die ersten und zweiten Einlassventile sind, und das Öffnen und Schließen des ersten Einlassventils während einem Ausstoßhub ausgeführt wird und das Öffnen und Schließen des zweiten Einlassventils während einem Ansaughub ausgeführt wird, falls sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus in einem nichtverbundenen Zustand befindet.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 12, wobei eine Öffnungszeit des ersten Einlassventils sich mit einer Öffnungszeit des zweiten Einlassventils nicht überschneidet, falls sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) im nichtverbundenen Zustand befindet.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 4 bis 13, wobei der Arbeitswinkel und das Hubmaß des ersten Einlassventils kleiner als ein Arbeitswinkel und ein Hubmaß eines Auslassventils sind, selbst wenn der Arbeitswinkel und das Hubmaß des ersten Einlassventils jeweils ein maximales Niveau annehmen, das in deren Steuerungsbereich erreichbar ist.
Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 14, wobei ein Schwenkbetrag des ersten Schwenkarms (30), der vom Schwenknocken (7) abgeleitet ist, im Wesentlichen gleich Null ist, falls sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) in einem verbundenen Zustand befindet.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Motorventile (3a, 3b) erste und zweite Auslassventile sind, und ein Öffnen und Schließen des ersten Auslassventils während einem Ansaughub ausgeführt wird und ein Öffnen und Schließen des zweiten Auslassventils während einem Ausstoßhub ausgeführt wird, falls sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) in einem nichtverbundenen Zustand befindet.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 16, wobei eine Öffnungszeit des ersten Auslassventils sich mit einer Öffnungszeit des zweiten Auslassventils nicht überschneidet, falls sich der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) im nichtverbundenen Zustand befindet.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Öffnungszeit und das Hubmaß des ersten Auslassventils kleiner als eine Öffnungszeit und ein Hubmaß eines Einlassventils sind, selbst wenn die Öffnungszeit und das Hubmaß des ersten Auslassventils jeweils ein maximales Niveau annehmen, das in deren Steuerungsbereich erreichbar ist.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) den ersten Schwenkarm (30) mit dem/von dem zweiten Schwenkarm (31) verbindet bzw. trennt, wenn kreisförmige Basisabschnitte des Schwenknockens (7) und des zweiten Antriebsnockens (13, 50) bewirken, dass sich das erste Motorventil (3a) und das zweite Motorventil (3b) in einem geschlossenen Zustand befinden.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verbindungs-Umschaltmechanismus (36) den ersten Schwenkarm (30) mit dem/von dem zweiten Schwenkarm (31) gemäß einer Drehzahl des Motors verbindet bzw. trennt.