DE102014207904A1

DE102014207904A1 - Ventilantriebsvorrichtung und Aufladeeinrichtung mit dieser

Info

Publication number: DE102014207904A1
Application number: DE201410207904
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Yamanaka Tetsuji; c/o DENSO CORPORATION Yanagida Etsugo; c/o DENSO CORPORATION Yamaguchi Masashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2014-10-30
Also published as: CN104131882A; US9103235B2; KR20140130053A; KR101518668B1; JP2014214733A; CN104131882B; US20140318510A1; JP5874680B2

Abstract

Eine erste Stange (65) ist mit einer ersten Antriebshebelwelle (43) und einer ersten Ventilhebelwelle (612) drehbar verbunden. Eine zweite Stange (66) ist mit einer zweiten Antriebshebelwelle (53) und einer zweiten Ventilhebelwelle (622) drehbar verbunden. Ein erster vorbestimmter Formabschnitt (71) ist an einem Ort ausgebildet, der von einer Achse einer Abgabewelle (73) um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Ein zweiter vorbestimmter Formabschnitt (72) ist in einem zweiten Antriebshebel (50) ausgebildet und ist mit dem ersten vorbestimmten Formabschnitt (71) in Kontakt bringbar. Eine Feder (81) ist zwischen dem Aktuator (30) und dem zweiten Antriebshebel (50) angeordnet und drängt den zweiten Antriebshebel (50) in eine vorbestimmte Richtung, die mit einer Schließrichtung eines zweiten Ventils (18) und einer Annäherungsrichtung des zweiten vorbestimmten Formabschnittes (72) zu dem ersten vorbestimmten Formabschnitt (71) übereinstimmt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilantriebsvorrichtung und auf eine Aufladeeinrichtung mit dieser.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
In der Vergangenheit war eine Ventilantriebsvorrichtung bekannt, die zwei Ventile einer Aufladeeinrichtung antreibt. Beispielsweise offenbart die JP 2010-281271 A eine Ventilantriebsvorrichtung, die einen einzelnen Aktuator aufweist, der zwei Ventile (ein erstes und ein zweites Ventil) einer Zwei-Stufen-Aufladeeinrichtung antreibt. Diese Ventilantriebsvorrichtung hat einen Verbindungsmechanismus, der zwischen dem Aktuator und den Ventilen angeordnet ist. Eine Antriebskraft des Aktuators wird zu den Ventilen durch den Verbindungsmechanismus übertragen.
In der Ventilantriebsvorrichtung der JP 2010-281271 A wird das zweite Ventil in seine Schließrichtung durch eine Feder gedrängt und wird dadurch in einem Ventilschließzustand gehalten, bis das erste Ventil bis zu einem vorbestimmten Öffnungsgrad oder mehr geöffnet ist. Wenn das erste Ventil bis zu dem vorbestimmten Öffnungsgrad oder mehr öffnet, wird das zweite Ventil durch den Verbindungsmechanismus synchron zu dem ersten Ventil geöffnet. Wenn das zweite Ventil synchron zu dem ersten Ventil geöffnet wird, wird die Drängkraft der Feder auf das erste Ventil und das zweite Ventil aufgebracht. In der Ventilantriebsvorrichtung der JP 2010-281271 A ist der Verbindungsmechanismus mit einer hohen Anzahl an Bauteilen ausgebildet und ist dadurch kompliziert. Somit können die Kosten der Bauteile der Ventilantriebsvorrichtung und die Herstellkosten der Ventilantriebsvorrichtung in nachteilhafter Weise hoch sein.
Darüber hinaus kann in Abhängigkeit von dem Wirkwinkel einer Verbindungsbrücke des Verbindungsmechanismus eine Übertragungseffizienz der Antriebskraft des Aktuators möglicherweise verschlechtert werden. Die JP 2010-281271 A offenbart keinen Aufbau, der die Übertragungseffizienz der Antriebskraft verbessert.
Außerdem wird in einem Bereich, der von dem Beginn des Öffnens des ersten Ventils bis zu dem Beginn des Öffnens des zweiten Ventils sich erstreckt, d. h. der Bereich, in dem das erste Ventil geöffnet werden kann, ohne die Drängkraft der Feder zu empfangen, durch einen Zwischenraum zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element bestimmt. Die Größe des Zwischenraums zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element kann in Abhängigkeit von Variationen der Bauelemente variieren, und es kann daher schwierig sein, den vorstehend beschriebenen Bereich genau festzulegen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend dargelegten Nachteile gemacht worden. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilantriebsvorrichtung zu schaffen, die einen relativ einfachen Aufbau hat und die in effizienter Weise eine Antriebskraft eines Aktuators zu einem Ventil übertragen kann. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Aufladeeinrichtung zu schaffen, die eine derartige Ventilantriebsvorrichtung hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilantriebsvorrichtung geschaffen, die bei einer Aufladeeinrichtung eingebaut ist, die ein erstes Ventil, das um eine Achse einer ersten Ventilwelle drehbar ist, und ein zweites Ventil aufweist, die um eine Achse einer zweiten Ventilwelle drehbar ist. Die Ventilantriebsvorrichtung ist so aufgebaut, dass sie das erste Ventil und das zweite Ventil antreibt. Die Ventilantriebsvorrichtung hat einen Aktuator, einen ersten Antriebshebel, einen zweiten Antriebshebel, einen ersten Ventilhebel, einen zweiten Ventilhebel, eine erste Stange, eine zweite Stange, einen ersten vorbestimmten Formabschnitt, einen zweiten vorbestimmten Formabschnitt und eine Drängvorrichtung.
Der Aktuator hat eine Abgabewelle, die um eine Achse der Abgabewelle drehbar ist. Der erste Antriebshebel hat eine erste Antriebshebelwelle, die einstückig mit der Abgabewelle drehbar ist. Eine Achse der ersten Antriebshebelwelle ist parallel zu der Achse der Abgabewelle und ist an einem Ort angeordnet, der von der Achse der Abgabewelle um einen ersten vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Der zweite Antriebshebel hat eine zweite Antriebshebelwelle, die relativ zu der Abgabewelle drehbar ist. Eine Achse der zweiten Antriebshebelwelle ist parallel zu der Achse der Abgabewelle und ist an einem Ort angeordnet, der von der Achse der Abgabewelle um einen zweiten vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Der erste Ventilhebel hat eine erste Ventilhebelwelle, die mit der ersten Ventilwelle einstückig drehbar ist. Eine Achse der ersten Ventilhebelwelle ist parallel zu der Achse der ersten Ventilwelle und ist an einem Ort angeordnet, der von der Achse der ersten Ventilwelle um einen dritten vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Der zweite Ventilhebel hat eine zweite Ventilhebelwelle, die mit der zweiten Ventilwelle einstückig drehbar ist. Eine Achse der zweiten Ventilhebelwelle ist parallel zu der Achse der zweiten Ventilwelle und ist an einem Ort angeordnet, der von der Achse der zweiten Ventilwelle um einen vierten vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Die erste Stange ist mit der ersten Antriebshebelwelle an einem Endabschnitt der ersten Stange drehbar verbunden und ist mit der ersten Ventilhebelwelle an einem anderen Endabschnitt der ersten Stange drehbar verbunden, wobei der andere Endabschnitt entgegengesetzt zu dem einen Endabschnitt der ersten Stange ist. Die zweite Stange ist mit der zweiten Antriebshebelwelle an einem Endabschnitt der zweiten Stange drehbar verbunden und ist mit der zweiten Ventilhebelwelle an einem anderen Endabschnitt der zweiten Stange drehbar verbunden, der von dem einen Endabschnitt der zweiten Stange entgegengesetzt ist. Der erste vorbestimmte Formabschnitt ist an einem entsprechenden Ort des ersten Antriebshebels ausgebildet, der von der Achse der Abgabewelle um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Der zweite vorbestimmte Formabschnitt ist in dem zweiten Antriebshebel ausgebildet und ist mit dem ersten vorbestimmten Formabschnitt in Kontakt bringbar. Die Drängvorrichtung ist zwischen dem Aktuator und dem zweiten Antriebshebel angeordnet und drängt den zweiten Antriebshebel in eine vorbestimmte Richtung, die mit einer Schließrichtung des zweiten Ventils und einer Annäherungsrichtung des zweiten vorbestimmten Formabschnittes zu dem ersten vorbestimmten Formabschnitt übereinstimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Aufladeeinrichtung geschaffen, die einen Kompressor, eine Turbine, ein erstes Ventil, ein zweites Ventil und die vorstehend beschriebene Ventilantriebsvorrichtung aufweist. Der Kompressor ist in einem Einlasskanal eingebaut, der Einlassluft zu einem Verbrennungsmotor führt. Die Turbine ist in einem Abgaskanal eingebaut, der von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Abgas leitet. Die Turbine dreht den Kompressor, wenn die Turbine bei Lieferung des Abgases zu der Turbine gedreht wird. Das erste Ventil ist in einem Abgasströmungspfad eingebaut, der das Abgas von dem Verbrennungsmotor zu der Turbine führt. Das erste Ventil öffnet oder schließt den Abgasströmungspfad durch Drehung des ersten Ventils um eine Achse einer ersten Ventilwelle. Das zweite Ventil ist in einem Bypassströmungspfad eingebaut, der zwischen einer Seite der Turbine, an der der Verbrennungsmotor angeordnet ist, und einer entgegengesetzten Seite der Turbine, die von dem Verbrennungsmotor entgegengesetzt ist, in dem Abgaskanal verbindet, während der Bypassströmungspfad die Turbine umgeht. Das zweite Ventil öffnet oder schließt den Bypassströmungspfad durch Drehung des zweiten Ventils um eine Achse einer zweiten Ventilwelle. Der erste Ventilhebel der Ventilantriebsvorrichtung ist mit der ersten Ventilwelle einstückig drehbar, um das erste Ventil anzutreiben. Der zweite Ventilhebel der Ventilantriebsvorrichtung ist mit der zweiten Ventilwelle einstückig drehbar, um das zweite Ventil anzutreiben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Aufladeeinrichtung geschaffen, die einen ersten Kompressor, einen zweiten Kompressor, eine erste Turbine, eine zweite Turbine, ein erstes Ventil, ein zweites Ventil und die vorstehend beschriebene Ventilantriebsvorrichtung aufweist. Der erste Kompressor und der zweite Kompressor sind in einem Einlasskanal eingebaut, der Einlassluft zu einem Verbrennungsmotor führt. Die erste Turbine ist in einem Abgaskanal eingebaut, der von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Abgas leitet. Die erste Turbine dreht den ersten Kompressor, wenn die erste Turbine bei Lieferung des Abgases zu der ersten Turbine gedreht wird. Die zweite Turbine ist in dem Abgaskanal eingebaut. Die zweite Turbine dreht den zweiten Kompressor, wenn die zweite Turbine bei Lieferung des Abgases zu der zweiten Turbine gedreht wird. Das erste Ventil ist in entweder einem ersten Abgasströmungspfad, der das Abgas von dem Verbrennungsmotor zu der ersten Turbine führt, oder in einem zweiten Abgasströmungspfad eingebaut, der das Abgas von dem Verbrennungsmotor zu der zweiten Turbine führt. Das erste Ventil öffnet oder schließt den einen Abgasströmungspfad, d. h. den ersten oder zweiten Abgasströmungspfad durch Drehung des ersten Ventils um eine Achse einer ersten Ventilwelle. Das zweite Ventil ist in einem Bypassströmungspfad eingebaut, der zwischen einer Seite der ersten Turbine und der zweiten Turbine, an der der Verbrennungsmotor angeordnet ist, und einer entgegengesetzten Seite der ersten Turbine und der zweiten Turbine, die von dem Verbrennungsmotor entgegengesetzt ist, in dem Abgaskanal verbindet, während der Bypassströmungspfad die erste Turbine und die zweite Turbine umgeht. Das zweite Ventil öffnet oder schließt den Bypassströmungspfad durch Drehung des zweiten Ventils um eine Achse einer zweiten Ventilwelle. Der erste Ventilhebel der Ventilantriebsvorrichtung ist mit der ersten Ventilwelle einstückig drehbar, um das erste Ventil anzutreiben. Der zweite Ventilhebel der Ventilantriebsvorrichtung ist mit der zweiten Ventilwelle einstückig drehbar, um das zweite Ventil anzutreiben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die nachstehend beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränken.
1A zeigt eine Querschnittsansicht einer Ventilantriebsvorrichtung und einer Aufladeeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IB-IB in 1A.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Aufladeeinrichtung, bei der die Ventilantriebsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels eingebaut ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Ventilantriebsvorrichtung und der Aufladeeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils IV in 3.
5 zeigt eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils V in 3.
6 zeigt eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils VI in 3.
7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VII-VII in 3.
8A zeigt eine Darstellung eines Ventilschließzustandes eines ersten Ventils und eines Ventilschließzustandes eines zweiten Ventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
8B zeigt eine Darstellung eines Betriebszustandes, bei dem ein Aktuator um einen vorbestimmten Betrag aus einem in 8A gezeigten Betriebszustand gedreht worden ist.
9A zeigt eine Darstellung eines Betriebszustandes, bei dem der Aktuator um einen vorbestimmten Betrag aus dem in 8B gezeigten Betriebszustand gedreht worden ist.
9B zeigt eine Darstellung eines Betriebszustandes, bei dem der Aktuator um einen vorbestimmten Betrag aus dem in 9A gezeigten Betriebszustand gedreht worden ist.
10A zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen einem Aktuatorwinkel und Öffnungsgraden des ersten und des zweiten Ventils.
10B zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen dem Aktuatorwinkel und einer Antriebskraft des Aktuators.
11 zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors, der mit der Ventilantriebsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels versehen ist, und einem Bremshauptwirkdruck (BMEP) oder einem Moment.
12A zeigt eine schematische Ansicht einer Aufladeeinrichtung, die mit einer Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist.
12B zeigt eine schematische Ansicht einer Aufladeeinrichtung, die mit einer Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist.
13 zeigt eine schematische Ansicht einer Ventilantriebsvorrichtung und einer Aufladeeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den nachstehend dargelegten Ausführungsbeispielen sind ähnliche Bauteile anhand gleicher Bezugszeichen gezeigt und werden aus Gründen der Vereinfachung nicht erneut beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die 1A bis 7 zeigen eine Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie dies in 1A gezeigt ist, ist die Ventilantriebsvorrichtung 1 beispielsweise bei einer Aufladeeinrichtung 3 eingebaut, die Einlassluft zu einem Verbrennungsmotor 2 eines Fahrzeugs auflädt. Die Aufladeeinrichtung 3 lädt die Einlassluft zu dem Verbrennungsmotor 2 auf zum Zwecke des Erhöhens einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 2, zum Erhöhen eines Moments in einem praktischen Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors 2 und zum Verbessern des Kraftstoffverbrauchs.
Eine Einlassleitung 4 ist mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden. Eine Einlassleitung 5 ist an einer Seite der Einlassleitung 4 vorgesehen, die von dem Verbrennungsmotor 2 entgegengesetzt ist. Eine (nicht gezeigte) Einlassöffnung, die zu der Umgebung hin offen ist, ist an einem Endabschnitt der Einlassleitung 5 ausgebildet, die von der Einlassleitung 4 entgegengesetzt ist. Ein Einlasskanal 6 ist in einer Innenseite der Einlassleitung 4 und einer Innenseite der Einlassleitung 5 ausgebildet. Der Einlasskanal 6 führt die Luft (nachstehend ist diese als Einlassluft bezeichnet), die von der Einlassöffnung angesaugt wird, zu dem Verbrennungsmotor 2.
Eine Auslassleitung 7 ist mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden. Die Auslassleitung 8 steht mit der Umgebung über einen Abgasreiniger 9 und einer Abgasöffnung der Abgasleitung 8 in Verbindung. Der Abgasreiniger 9 hat einen (nicht gezeigten) Katalysator. Ein Abgaskanal 10 ist im Inneren der Abgasleitung 7 und im Inneren der Abgasleitung 8 ausgebildet. Der Abgaskanal 10 führt das Abgas, das Verbrennungsgas enthält, das während des Betriebs des Verbrennungsmotors 2 erzeugt wird. Das Abgas wird durch den Abgasreiniger 9 gereinigt und wird zu der Umgebung durch die Abgasöffnung abgegeben.
Die Aufladeeinrichtung 3 hat einen Kompressor 11, ein Kompressorgehäuse 12, eine Turbine 13, ein Turbinengehäuse 14, ein Lager 15, eine Welle 16, ein erstes Ventil 17 und ein zweites Ventil 18.
Der Kompressor 11 ist aus Metall (beispielsweise aus Aluminium) hergestellt und ist zwischen der Einlassleitung 4 und der Einlassleitung 5 in dem Einlasskanal 6 angeordnet. Der Kompressor 11 hat einen röhrenartigen Abschnitt 111 und eine Vielzahl an Flügeln 112. Der röhrenartige Abschnitt 111 ist zu einer röhrenartigen Form aufgebaut und hat einen zunehmenden Außendurchmesser, der von einem Endabschnitt zu dem anderen Endabschnitt des röhrenartigen Abschnittes 111 zunimmt. Jeder Flügel 112 ist zu einer gekrümmten Plattenform aufgebaut. Der Flügel 112 ist an einer Außenwand des röhrenartigen Abschnittes 111 ausgebildet und erstreckt sich von dem einen Endabschnitt des röhrenartigen Abschnittes 111 zu dem anderen Endabschnitt des röhrenartigen Abschnittes 111. Die Flügel 112 sind hintereinander unter im Allgemeinen gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung des röhrenartigen Abschnittes 111 angeordnet. Der Kompressor 11 ist in dem Kompressorgehäuse 12 aufgenommen.
Das Kompressorgehäuse 12 ist zwischen der Einlassleitung 4 und der Einlassleitung 5 angeordnet. Das Kompressorgehäuse 12 ist beispielsweise aus Metall hergestellt. Das Kompressorgehäuse 12 hat eine Schnecke (scroll) 121. Die Schnecke 121 ist zu einer ringartigen Form (Ringform) aufgebaut, und ist an einer radial äußeren Seite der Flügel 112 des Kompressors 11 angeordnet und erstreckt sich in einer Umfangsrichtung um die Flügel 112. Dadurch wird die Einlassluft von der Einlassleitung 5 zu der Einlassleitung 4 durch den Kompressor 11 und die Schnecke 121 geführt, die im Inneren des Kompressorgehäuses 12 angeordnet sind.
Die Turbine 13 ist beispielsweise aus wärmewiderstandsfähigem Stahl auf Nickelbasis hergestellt und ist zwischen der Abgasleitung 7 und der Abgasleitung 8 in dem Abgaskanal 10 angeordnet. Die Turbine 13 hat einen röhrenartigen Abschnitt 131 und eine Vielzahl an Flügeln 132. Der röhrenartige Abschnitt 131 ist zu einer röhrenartigen Form aufgebaut, die einen zunehmenden Außendurchmesser hat, der von einem Endabschnitt zu dem anderen Endabschnitt des röhrenartigen Abschnittes 131 zunimmt. Jeder Flügel 132 ist zu einer gekrümmten Plattenform aufgebaut. Der Flügel 132 ist an einer Außenwand des röhrenartigen Abschnittes 131 ausgebildet und erstreckt sich von dem einen Endabschnitt des röhrenartigen Abschnittes 131 zu dem anderen Endabschnitt des röhrenartigen Abschnittes 131. Die Flügel 132 sind hintereinander unter im Allgemeinen gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung des röhrenartigen Abschnittes 131 angeordnet. Die Turbine 13 ist in dem Turbinengehäuse 14 aufgenommen.
Das Turbinengehäuse 14 ist zwischen der Abgasleitung 7 und der Abgasleitung 8 angeordnet. Das Turbinengehäuse 14 ist aus Metall (beispielsweise Eisenmetall, das Nickel enthält) hergestellt. Das Turbinengehäuse 14 hat eine erste Schnecke 141 und eine zweite Schnecke 142. Die erste Schnecke 141 ist zu einer ringartigen Form (Ringform) aufgebaut, und ist an einer radial äußeren Seite der Flügel 132 angeordnet und erstreckt sich in einer Umfangsrichtung um die Flügel 132. In ähnlicher Weise ist die zweite Schnecke 142 zu einer ringartigen Form (Ringform) aufgebaut und ist an der radial äußeren Seite der Flügel 132 angeordnet und erstreckt sich in der Umfangsrichtung um die Flügel 132. Die zweite Schnecke 142 ist an einer axialen Seite der ersten Schnecke 141 ausgebildet, an der der eine Endabschnitt des röhrenartigen Abschnittes 131 angeordnet ist.
Wie dies in 1B gezeigt ist, sind ein erster Strömungspfad 143, ein zweiter Strömungspfad 144 und ein dritter Strömungspfad 145 in dem Turbinengehäuse 14 ausgebildet. Der erste Strömungspfad 143 verbindet das Innere der Abgasleitung 7 und die erste Schnecke 141. Der zweite Strömungspfad 144 erstreckt sich entlang des ersten Strömungspfades 143 und hat einen Endabschnitt, der mit der zweiten Schnecke 142 verbunden ist. Eine Öffnung 146 ist in einer Trennwand ausgebildet, die zwischen dem ersten Strömungspfad 143 und dem zweiten Strömungspfad 144 trennt. Daher ist der andere Endabschnitt des zweiten Strömungspfades 144 mit dem Inneren der Abgasleitung 7 durch die Öffnung 146 und den ersten Strömungspfad 143 verbunden.
Der dritte Strömungspfad 145 verbindet die erste Schnecke 141 und die zweite Schnecke 142 mit dem Inneren der Abgasleitung 8 und erstreckt sich entlang des zweiten Strömungspfades 144. Die Turbine 13 ist in dem dritten Strömungspfad 145 an einem entsprechenden Ort angeordnet, der benachbart zu der ersten Schnecke 141 und der zweiten Schnecke 142 ist. Eine Öffnung 147 ist in einer Trennwand ausgebildet, die zwischen dem ersten Strömungspfad 144 und dem dritten Strömungspfad 145 trennt. Dadurch ist der zweite Strömungspfad 144 mit dem dritten Strömungspfad 145 durch die Öffnung 147 verbunden, während die Turbine 13 umgangen wird.
Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau kann das Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 2 abgegeben wird, zu der Abgasleitung 8 durch das Innere der Abgasleitung 7, den ersten Strömungspfad 143, die erste Schnecke 141, die Turbine 13 und den dritten Strömungspfad 145 strömen. Darüber hinaus kann das Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 2 abgegeben wird, zu der Abgasleitung 8 durch das Innere der Abgasleitung 7, den ersten Strömungspfad 143, die Öffnung 146, den zweiten Strömungspfad 144, die zweite Schnecke 142, die Turbine 13 und den dritten Strömungspfad 145 strömen. Hierbei dienen der erste Strömungspfad 143, die Öffnung 146, der zweite Strömungspfad 144 und die zweite Schnecke 142 als ein Abgasströmungspfad der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus kann das Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 2 abgegeben wird, zu der Abgasleitung 8 durch das Innere der Abgasleitung 7, den ersten Strömungspfad 143, die Öffnung 146, den zweiten Strömungspfad 144, die Öffnung 147 und den dritten Strömungspfad 145 strömen. Hierbei dienen der zweite Strömungspfad 144, die Öffnung 147 und der dritte Strömungspfad 145 als ein Bypassströmungspfad der vorliegenden Erfindung, der zwischen einer Seite (stromaufwärtige Seite) der Turbine 13, an der der Verbrennungsmotor 2 angeordnet ist, und einer entgegengesetzten Seite (stromabwärtige Seite) der Turbine 13, die von dem Verbrennungsmotor 2 entgegengesetzt ist, in dem Abgaskanal 10 verbindet, während der Bypassströmungspfad die Turbine 13 umgeht.
2 zeigt schematisch den Aufbau der Aufladeeinrichtung 3.
Das Lager 15 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und ist zwischen dem Kompressorgehäuse 12 und dem Turbinengehäuse 14 angeordnet. Die Welle 16 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und zu einer Stabform oder Stangenform aufgebaut. Die Welle 16 verbindet koaxial zwischen dem röhrenartigen Abschnitt 111 und dem röhrenartigen Abschnitt 131. Die Welle 16 ist durch das Lager 15 drehbar gestützt. Dadurch können sich der Kompressor 11 und die Turbine 13 einstückig mit der Welle 16 drehen.
Wenn das Abgas, das von der ersten Schnecke 141 abgegeben wird, und das Abgas, das von der zweiten Schnecke 142 abgegeben wird, gegen die Flügel 132 der Turbine 13 kollidieren, wird die Turbine 13 gedreht. Dadurch wird der Kompressor 11 gedreht, so dass die Einlassluft, die in der Einlassleitung 5 vorhanden ist, komprimiert wird und zu dem Verbrennungsmotor 2 geführt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Zwischenkühler 119 in dem Einlasskanal 6 zwischen dem Kompressorgehäuse 12 und dem Verbrennungsmotor 2 angeordnet. Der Zwischenkühler 19 kühlt die Einlassluft, deren Temperatur bei der Kompression durch den Kompressor 11 erhöht wurde. Somit wird die Dichte der Einlassluft erhöht, und dadurch kann eine größere Menge an Einlassluft zu dem Verbrennungsmotor 2 geliefert werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Drosselventil 20 in dem Einlasskanal 6 zwischen dem Zwischenkühler 19 und dem Verbrennungsmotor 2 angeordnet. Das Drosselventil 20 kann den Einlasskanal 6 öffnen und schließen. Eine elektronische Steuereinheit (nachstehend ist diese als ECU bezeichnet) 21 ist mit dem Drosselventil 20 verbunden. Die ECU 21 ist ein kleiner Computer, der einen Prozessor, eine Speichervorrichtung (Speichervorrichtungen) und eine Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung aufweist. Die ECU 21 lässt ein Programm laufen, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist, um verschiedene Berechnungen auf der Basis von Signalen, die von den in den jeweiligen Bauteilen des Fahrzeugs eingebauten Sensoren empfangen werden, auszuführen, um die verschiedenen Vorrichtungen des Fahrzeugs zu steuern, so dass die ECU 21 das gesamte Fahrzeug steuert. Die ECU 21 steuert den Betrieb (den Öffnungsgrad) des Drosselventils 20, um die zu dem Verbrennungsmotor 2 gelieferte Menge an Einlassluft einzustellen.
Das erste Ventil 17 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und ist an einem Ort angeordnet, der benachbart zu der Öffnung 146 des zweiten Strömungspfades 144 ist. Das erste Ventil hat einen Arm 171, ein Ventilelement 172 und eine erste Ventilwelle 173. Der Arm 171 ist zu einer Stangenform aufgebaut. Das Ventilelement 172 ist an einem Endabschnitt des Armes 171 vorgesehen. Die erste Ventilwelle 173 ist zu einer im Allgemeinen zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut und ist mit dem Arm 171 derart einstückig gestaltet, dass ein Endabschnitt der ersten Ventilwelle 173 mit dem anderen Endabschnitt des Armes 171 verbunden ist. Die erste Ventilwelle 173 ist an dem Turbinengehäuse 14 derart eingebaut, dass der andere Endabschnitt der ersten Ventilwelle 173 zu der Außenseite des Turbinengehäuses 14 freigelegt ist, und die erste Ventilwelle 173 um eine Achse der ersten Ventilwelle 173 drehbar ist. In dieser Weise wird, wenn die erste Ventilwelle 173 um die Achse der ersten Ventilwelle 173 gedreht wird, das Ventilelement 172 zu der Öffnung 146 hin oder von dieser weg bewegt.
Wenn das Ventilelement 172 mit einem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 176 in Kontakt steht, wird der Abgasströmungspfad in einem geschlossenen Zustand (einem gänzlich geschlossenen Zustand, ein Ventilschließzustand) gehalten. Wenn im Gegensatz dazu das Ventilelement 172 von dem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 146 weg bewegt wird, wird der Abgasströmungspfad in einen offenen Zustand versetzt (ein Ventilöffnungszustand).
In dem Ventilschließzustand des ersten Ventils 17 wird das Abgas zu der Turbine 13 durch den ersten Strömungspfad 143 und die erste Schnecke 141 geführt, um die Turbine 13 zu drehen. Im Gegensatz dazu wird in dem Ventilöffnungszustand des ersten Ventils 17 das Abgas zu der Turbine 13 durch den ersten Strömungspfad 143, die Öffnung 146, den zweiten Strömungspfad 144, die erste Schnecke 141 und die zweite Schnecke 142 geführt, um die Turbine 13 zu drehen. Wie dies vorstehend erörtert ist, fungiert das erste Ventil 17 als ein Änderungsventil und steuert die Menge an Abgas, die zu der Turbine 13 geliefert wird. Daher ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Aufladeeinrichtung 3 eine Aufladeeinrichtung mit variabler Verdrängung.
Das zweite Ventil 18 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und ist an einem Ort angeordnet, der benachbart zu der Öffnung 147 des dritten Strömungspfades 145 ist. Das zweite Ventil 18 hat einen Arm 181, ein Ventilelement 182 und eine zweite Ventilwelle 183. Der Arm 181 ist zu einer Stangenform aufgebaut. Das Ventilelement 182 ist an einem Endabschnitt des Armes 181 vorgesehen. Die zweite Ventilwelle 183 ist zu einer im Allgemeinen zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut und ist mit dem Arm 181 derart einstückig, dass der eine Endabschnitt der zweiten Ventilwelle 183 mit dem anderen Endabschnitt des Armes 181 verbunden ist. Die zweite Ventilwelle 183 ist an dem Turbinengehäuse 14 derart eingebaut, dass der andere Endabschnitt der zweiten Ventilwelle 183 zu der Außenseite des Turbinengehäuses 14 freigelegt ist, und die zweite Ventilwelle 183 um eine Achse der zweiten Ventilwelle 183 drehbar ist. In dieser Weise wird, wenn die zweite Ventilwelle 183 um die Achse der zweiten Ventilwelle 183 gedreht wird, das Ventilelement zu der Öffnung 147 hin und von dieser weg bewegt. Wenn das Ventilelement 182 mit einem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 147 in Kontakt gelangt, wird der Bypassströmungspfad in einem geschlossenen Zustand gehalten (ein gänzlich geschlossener Zustand, ein Ventilschließzustand). Im Gegensatz dazu wird, wenn das Ventilelement 182 von dem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 147 wegbewegt wird, der Bypassströmungspfad in einen offenen Zustand versetzt (ein Ventilöffnungszustand).
Die Bewegungsrichtung des Ventilelementes 172 des ersten Ventils 17 weg von dem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 146 ist nachstehend auch als eine Ventilöffnungsrichtung des ersten Ventils 17 bezeichnet. Außerdem ist die Bewegungsrichtung des Ventilelementes 182 des zweiten Ventils 18 weg von dem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 147 nachstehend auch als Ventilöffnungsrichtung des zweiten Ventils 18 bezeichnet. Darüber hinaus ist die Bewegungsrichtung des Ventilelementes 172 des ersten Ventils 17 zu dem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 146 nachstehend auch als eine Ventilschließrichtung des ersten Ventils 17 bezeichnet. Außerdem ist die Bewegungsrichtung des Ventilelementes 182 des zweiten Ventils 18 zu dem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 47 hin auch nachstehend als eine Ventilschließrichtung des zweiten Ventils 18 bezeichnet.
In dem Zustand, in dem das erste Ventil 17 in dem Ventilöffnungszustand ist und das zweite Ventil 18 in dem Ventilschließzustand ist, wird das Abgas zu der Turbine 13 durch den ersten Strömungspfad 143, die Öffnung 146, den zweiten Strömungspfad 144, die erste Schnecke 141 und die zweite Schnecke 142 geführt, um die Turbine 13 zu drehen. Im Gegensatz dazu wird in dem Zustand, bei dem das erste Ventil 17 und das zweite Ventil 18 beide in dem offenen Zustand sind, ein Teil des Abgases in dem zweiten Strömungspfad 144 zu dem dritten Strömungspfad 145 durch die Öffnung 147 geleitet. Daher wird die Drehzahl der Turbine 13 reduziert und dadurch wird der Aufladedruck reduziert. In dieser Weise ist es möglich, eine übermäßige Zunahme des Aufladedrucks zu begrenzen. Wie dies vorstehend erörtert ist, fungiert das zweite Ventil 18 als ein sogenanntes Wastegate-Ventil und steuert die Menge an Abgas, die die Turbine 13 umgeht.
Wie dies in 3 gezeigt ist, hat die Ventilantriebsvorrichtung 1 einen Aktuator 30, einen ersten Antriebshebel 40, einen zweiten Antriebshebel 50, einen ersten Ventilhebel 61, einen zweiten Ventilhebel 62, eine erste Stange 65, eine zweite Stange 66, einen ersten vorbestimmten Formabschnitt (mit erster vorbestimmter Form) 71, einen zweiten vorbestimmten Formabschnitt (mit zweiter vorbestimmter Form) 72, eine Feder (die als eine Drängeinrichtung und ein elastisches Element dient) 81, und einen Zwischenraumausbildungsabschnitt 90.
Wie dies in 4 gezeigt ist, hat der Aktuator 30 ein Gehäuse 31, einen Elektromotor (nachstehend ist dieser als Motor bezeichnet) 34, ein Zahnradelement 36, eine Abgabewelle 37 und einen Drehpositionssensor 38.
Das Gehäuse 31 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und hat einen röhrenartigen Abschnitt 32 und einen Abdeckabschnitt 33. Der röhrenartige Abschnitt 32 ist zu einer Becherform ausgebildet. Der Abdeckabschnitt 33 ist zu einer Becherform aufgebaut und hat eine Öffnung, die mit einer Öffnung des röhrenartigen Abschnittes 32 in Kontakt steht. Der Abdeckabschnitt 33 hat einen Eingriffsabschnitt 331, der von einer Bodenfläche des Abdeckabschnittes 33 weg von dem röhrenartigen Abschnitt 32 vorragt (sh. die 3, 4 und 5).
Der Motor 34 ist in dem röhrenartigen Abschnitt 32 aufgenommen. Der Motor 34 hat einen Stator und einen Rotor (nicht dargestellt). Eine Motorwelle 35 ist in einer Drehmitte des Rotors angeordnet. Wenn elektrische Energie zu dem Motor 34 geliefert wird, werden der Rotor und die Motorwelle 35 gedreht. Das Zahnradelement 36 ist in dem Inneren des Abdeckabschnittes 33 derart angeordnet, dass das Zahnradelement 36 mit der Motorwelle 35 verbunden ist. Ein Endabschnitt der Abgabewelle 37 ist mit dem Zahnradelement 36 verbunden, und der andere Endabschnitt der Abgabewelle 37 ist zu der Außenseite des Abdeckabschnittes 33 freigelegt. Eine Achse der Abgabewelle 37 ist parallel zu einer Achse der Motorwelle 35. Die Abgabewelle 37 ist durch den Abdeckabschnitt 33 drehbar gestützt.
Eine Drehzahl der Drehung, die von dem Motor 34 (von der Motorwelle 35) abgegeben wird, wird durch das Zahnradelement 36 reduziert, und die Drehung der reduzierten Drehzahl wird durch die Abgabewelle 37 abgegeben. Der Drehpositionssensor 38 ist in dem Zahnradelement 36 vorgesehen. Der Drehpositionssensor 38 gibt ein Signal, das eine relative Drehposition zwischen der Abgabewelle 37 und dem Abdeckabschnitt 33 anzeigt, zu der ECU 21 aus. In dieser Weise kann die ECU 21 die Drehposition der Abgabewelle 37 erfassen. Die ECU 21 stellt die elektrische Energie, die zu dem Motor 34 geliefert wird, auf der Basis des Signals des Drehpositionssensors 38 und anderer Informationen ein, um die Drehung des Motors 34 zu steuern. Dadurch wird die Drehung der Abgabewelle 37 gesteuert.
Der Aktuator 30 ist an der Aufladeeinrichtung 3 derart eingebaut, dass das Gehäuse 31 an dem Kompressorgehäuse 12 fixiert ist.
Der erste Antriebshebel 40 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und ist an einer entgegengesetzten Seite des Abdeckabschnittes 33 angeordnet, die von dem röhrenartigen Abschnitt 32 entgegengesetzt ist. Der erste Antriebshebel 40 hat einen Hauptkörper 41, einen Vorsprung 42 und eine erste Antriebshebelwelle 43. Der Hauptkörper 41 ist beispielsweise zu einer im Allgemeinen kreisartigen Scheibenplattenform aufgebaut und ist im Allgemeinen parallel zu einer Bodenfläche des Abdeckabschnittes 33. Wie dies in 7 gezeigt ist, ist ein Loch in einer Mitte des Hauptkörpers 41 ausgebildet, und die Abgabewelle 37 ist in dieses Loch gesetzt. In dieser Weise kann der Hauptkörper 41 (der erste Antriebshebel 40) mit der Abgabewelle 37 einstückig drehen. Der Vorsprung 42 ragt radial nach außen von einem Außenumfangsabschnitt des Hauptkörpers 41 vor.
Die erste Antriebshebelwelle 43 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und zu einer im Allgemeinen zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut. Die erste Antriebshebelwelle 43 ist an einer entgegengesetzten Seite des Vorsprungs 42 angeordnet, die von dem Hauptkörper 41 entgegengesetzt ist. Eine Achse der ersten Antriebshebelwelle 43 ist parallel zu der Achse der Abgabewelle 37 und ist an einem Ort angeordnet, der von der Achse der Abgabewelle 37 um einen ersten vorbestimmten Abstand D1 beabstandet ist (sh. die 3 und 7).
Der zweite Antriebshebel 50 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und ist an einer entgegengesetzten Seite des ersten Antriebshebels 40 angeordnet, die von dem Abdeckabschnitt 33 entgegengesetzt ist. Der zweite Antriebshebel 50 hat einen Hauptkörper 51, einen Eingriffsabschnitt 52 und eine zweite Antriebshebelwelle 53. Der Hauptkörper 51 ist beispielsweise zu einer im Allgemeinen kreisartigen Scheibenplattenform aufgebaut und ist im Allgemeinen parallel zu dem Hauptkörper 41 des ersten Antriebshebels 40. Wie dies in 7 gezeigt ist, ist ein Loch in einer Mitte des Hauptkörpers 51 ausgebildet, und ein Lager 54 ist in diesem Loch angeordnet. Der Endabschnitt der Abgabewelle 37 sitzt in dem Lager 54. In dieser Weise kann der Hauptkörper 51 (der zweite Antriebshebel 50) sich relativ zu der Abgabewelle 37 und dem ersten Antriebshebel 40 drehen. Der Eingriffsabschnitt 52 ragt von einem Außenumfangsrandabschnitt des Hauptkörpers 51 nach außen radial vor und erstreckt sich zu dem ersten Antriebshebel 40 hin.
Die zweite Antriebshebelwelle 53 ist beispielsweise Metall aus hergestellt und ist zu einer im Allgemeinen zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut. Die zweite Antriebshebelwelle 53 ist an einem Außenumfangsrandabschnitt des Hauptkörpers 51 angeordnet. Eine Achse der zweiten Antriebshebelwelle 53 ist parallel zu der Achse der Abgabewelle 37 und ist an einem Ort angeordnet, der von der Achse der Abgabewelle 37 um einen zweiten vorbestimmten Abstand D2 beabstandet ist (sh. 3).
Der erste Antriebshebel 40 und der zweite Antriebshebel 50 sind hintereinander in einer axialen Richtung der Abgabewelle 37 angeordnet.
Wie dies in 3 gezeigt ist, hat der erste Ventilhebel 61 einen Hauptkörper 611 und eine erste Ventilhebelwelle 612. Der Hauptkörper 611 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und ist zu einer länglichen Plattenform aufgebaut. Ein Endabschnitt des Hauptkörpers 611 ist an der ersten Ventilwelle 173 fixiert. Eine Plattendickenrichtung des Hauptkörpers 611 (d. h. eine Richtung, die senkrecht zu einer Ebene des Hauptkörpers 611 steht), ist im Allgemeinen parallel zu der Achse der ersten Ventilwelle 173. In dieser Weise kann der Hauptkörper 611 (der erste Ventilhebel 61) sich einstückig mit der ersten Ventilwelle 173 drehen. Somit wird, wenn der Hauptkörper 611 einstückig mit der ersten Ventilwelle 173 gedreht wird, das erste Ventil 17 geöffnet oder geschlossen.
Die erste Ventilhebelwelle 612 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und ist zu einer im Allgemeinen zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut. Die erste Ventilhebelwelle 612 ist an dem anderen Endabschnitt des Hauptkörpers 611 angeordnet. Eine Achse der ersten Ventilhebelwelle 612 ist parallel zu der Achse der ersten Ventilwelle 173 und ist an einem Ort angeordnet, der von der Achse der ersten Ventilwelle 173 um einen dritten vorbestimmten Abstand D3 beabstandet ist.
Wie dies in 3 gezeigt ist, hat der zweite Ventilhebel 62 einen Hauptkörper 621 und eine zweite Ventilhebelwelle 622. Der Hauptkörper 621 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und zu einer länglichen Plattenform aufgebaut. Ein Endabschnitt des Hauptkörpers 621 ist an der zweiten Ventilwelle 183 fixiert. Eine Plattendickenrichtung des Hauptkörpers 621 (d. h. eine Richtung, die senkrecht zu einer Ebene des Hauptkörpers 621 ist) ist im Allgemeinen parallel zu der Achse der zweiten Ventilwelle 183. In dieser Weise kann der Hauptkörper 621 (der zweite Ventilhebel 62) sich einstückig mit der zweiten Ventilwelle 183 drehen. Somit wird, wenn der Hauptkörper 621 einstückig mit der zweiten Ventilwelle 183 gedreht wird, das zweite Ventil 18 geöffnet oder geschlossen.
Die zweite Ventilhebelwelle 622 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und zu einer im Allgemeinen zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut. Die zweite Ventilhebelwelle 622 ist an dem anderen Endabschnitt des Hauptkörpers 621 angeordnet. Eine Achse der zweiten Ventilhebelwelle 622 ist parallel zu der Achse der zweiten Ventilwelle 183 und ist an einem Ort angeordnet, der von der Achse der zweiten Ventilwelle 183 um einen vierten vorbestimmten Abstand D4 beabstandet ist.
Die erste Stange 65 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und zu einer Stabform aufgebaut. Die erste Stange 65 ist mit der ersten Antriebshebelwelle 43 an einem Endabschnitt der ersten Stange 65 drehbar verbunden und ist mit der ersten Ventilhebelwelle 612 an dem anderen Endabschnitt der ersten Stange 65, der von dem einen Endabschnitt der ersten Stange 65 entgegengesetzt ist, drehbar verbunden.
Die zweite Stange 66 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und zu einer Stabform aufgebaut. Die zweite Stange 66 ist mit der zweiten Antriebshebelwelle 53 an einem Endabschnitt der zweiten Stange 66 drehbar verbunden und ist mit der zweiten Ventilhebelwelle 622 an dem anderen Endabschnitt der zweiten Stange 66, der von dem einen Endabschnitt der zweiten Stange 66 entgegengesetzt ist, drehbar verbunden.
Der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 ist mit dem Hauptkörper 41 derart einstückig ausgebildet, dass der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 von einem Außenumfangsrandabschnitt des Hauptkörpers 41 des ersten Antriebshebels 40 nach außen radial vorragt. Der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 ist an einem entsprechenden Ort des ersten Antriebshebels 40 ausgebildet, der von der Achse der Abgabewelle 37 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist.
Wie dies in 7 gezeigt ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Querschnitt des ersten vorbestimmten Formabschnittes 71 zu einer L-Form aufgebaut. Das heißt, der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 ist so ausgebildet, dass ein Element gebogen ist, das den Hauptkörper 41 ausbildet.
Der zweite vorbestimmte Formabschnitt 72 ist mit dem Hauptkörper 51 derart einstückig ausgebildet, dass der zweite vorbestimmte Formabschnitt 72 von einem Außenumfangsrandabschnitt des Hauptkörpers 51 des zweiten Antriebshebels 50 radial nach außen vorragt. Der zweite vorbestimmte Formabschnitt 72 ist an einem entsprechenden Ort des zweiten Antriebshebels 50 ausgebildet, der von der Achse der Abgabewelle 37 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist.
Der zweite vorbestimmte Formabschnitt 72 steht mit dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 durch eine Relativdrehung zwischen dem ersten Antriebshebel 40 und dem zweiten Antriebshebel 50 in Kontakt. Die Feder 81 ist aus einem elastischen Element hergestellt, das beispielsweise aus Metall hergestellt ist. Die Feder 81 ist zu einer Spiralform aufgebaut. Das heißt, wie dies in 7 gezeigt ist, die Feder 81 ist eine Schraubenfeder und ist zwischen dem Hauptkörper 41 des ersten Antriebshebels 40 und dem Hauptkörper 51 des zweiten Antriebshebels 50 derart angeordnet, dass die Achse der Feder 81 im Allgemeinen parallel zu der Achse der Abgabewelle 37 ist. Die Feder 81 hat einen Endabschnitt, der mit dem Eingriffsabschnitt 331 des Abdeckabschnittes 33 in Eingriff steht, und einen anderen Endabschnitt, der mit dem Eingriffsabschnitt 52 des zweiten Antriebshebels 50 in Eingriff steht. Die Feder 81 hat ein vorbestimmtes Elastizitätsmodul. Die Feder 81 drängt den zweiten Antriebshebel 50 in eine vorbestimmte Richtung, die mit der Schließrichtung des zweiten Ventils 18 und einer Annäherungsrichtung des zweiten vorbestimmten Formabschnittes 72 zu dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 übereinstimmt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Abstandselement 82, das ringartig ist, an einer radial inneren Seite der Feder 81 angeordnet. In dieser Weise wird das Kollabieren der Feder 81 begrenzt.
Der Zwischenraumausbildungsabschnitt (Spaltausbildungsabschnitt) 90 ist beispielsweise aus Metall hergestellt und ist an dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 angeordnet. Wie dies in 3 gezeigt ist, hat der Zwischenraumausbildungsabschnitt 90 einen Gewindeabschnitt 91 und eine Mutter 92. Der Gewindeabschnitt 91 ist zu einer im Allgemeinen zylindrischen Stabform ausgebildet und hat ein Außengewinde an einer Außenumfangswand des Gewindeabschnittes 91. Der Gewindeabschnitt 91 ist in ein Gewindeloch eingeschraubt, das in dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 ausgebildet ist und ein Innengewinde hat, das in einer Innenumfangswand des Gewindelochs ausgebildet ist. Wenn der Gewindeabschnitt 91 in das Gewindeloch des zweiten vorbestimmten Formabschnittes 72 eingeschraubt ist, ragt der Gewindeabschnitt 91 von dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 um einen vorbestimmten Betrag zu dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 hin vor. Der Vorragebetrag des Gewindeabschnittes 91 von dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 zu dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 kann eingestellt werden, indem der Einführbetrag des Gewindeabschnittes 91 in das Gewindeloche des zweiten vorbestimmten Formabschnittes 72 eingestellt wird.
Die Mutter 92 ist zu einer ringartigen Form ausgebildet und hat ein Innengewinde, das dem Außengewinde des Gewindeabschnittes 91 entspricht, an einer Innenumfangswand der Mutter 92. Die Mutter 92 ist an dem Gewindeabschnitt 91 von einem Ende des Gewindeabschnittes 91, das von dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 entgegengesetzt ist, derart eingeschraubt eingebaut, dass die Mutter 92 mit dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 in Kontakt steht. In dieser Weise wird der Gewindeabschnitt 91 relativ zu dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 nicht verschiebbar gehalten.
Wie dies in den 3 und 8A gezeigt ist, sind in dem Zustand, in dem das erste Ventil 17 und das zweite Ventil 18 beide in dem Ventilschließzustand (in dem gänzlich geschlossenen Zustand) gehalten sind, der Gewindeabschnitt 91 und der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 voneinander beabstandet. Im Gegensatz dazu stehen, wie dies in 8B gezeigt ist, in dem Zustand, bei dem das zweite Ventil 18 in dem Ventilschließzustand (in dem gänzlich geschlossenen Zustand) gehalten ist, wenn das erste Ventil 17 um einen vorbestimmten Betrag geöffnet ist, der Gewindeabschnitt 91 und der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 miteinander in Kontakt. Zu diesem Zeitpunkt ist ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 und dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 ausgebildet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie dies in 3 gezeigt ist, der zweite Antriebshebel 50 und der zweite Ventilhebel 62 derart ausgebildet, dass der zweite vorbestimmte Abstand D2 kleiner festgelegt ist als der vierte vorbestimmte Abstand D4. Das heißt der zweite Antriebshebel 50 und der zweite Ventilhebel 62 sind so ausgebildet, dass die Beziehung D2 < D4 erfüllt ist. Der erste Antriebshebel 40 und der erste Ventilhebel 61 sind derart ausgebildet, dass der erste vorbestimmte Abstand D1 und der dritte vorbestimmte Abstand D3 so festgelegt sind, dass sie im Allgemeinen zueinander gleich sind. Das heißt der erste Antriebshebel 40 und der erste Ventilhebel 61 sind so ausgebildet, dass die Beziehung D1 ≈ D3 erfüllt ist.
Wie dies vorstehend erörtert ist, bilden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Antriebshebel 40, die erste Stange 65, der erste Ventilhebel 61, der zweite Antriebshebel 50, die zweite Stange 66 und der zweite Ventilhebel 62 einen Verbindungsmechanismus (eine Verbindung oder ein Gelenk aus vier Stäben). Wenn der erste Antriebshebel 40 und der zweite Antriebshebel 50 durch den Betrieb des Aktuators 30 gedreht werden, werden die Drehung des ersten Antriebshebels 40 und die Drehung des zweiten Antriebshebels 50 zu dem ersten Ventil 17 und dem zweiten Ventil 18 jeweils geleitet, um das erste Ventil 17 und das zweite Ventil 18 zu öffnen oder zu schließen.
Nachstehend ist der Betrieb der Ventilantriebsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 8A bis 9B beschrieben.
Wie dies in 8A gezeigt ist, sind in dem Zustand, bei dem das erste Ventil 17 und das zweite Ventil 18 jeweils in dem Ventilschließzustand (in dem gänzlich geschlossenen Zustand) gehalten werden, der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 und der Gewindeabschnitt 91 voneinander beabstandet. Der Drehwinkel der Abgabewelle 37, d. h., der Winkel (Drehwinkel) des Aktuators 30 in diesem Zustand ist als ein erster Winkel θ1 bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Drängkraft der Feder 81 gegen das zweite Ventil 18 durch den zweiten Antriebshebel 50, die zweite Stange 66 und den zweiten Ventilhebel 62 ausgeübt, um das zweite Ventil 18 in die Ventilschließrichtung zu drängen. In dieser Weise wird der gänzlich geschlossene Zustand des zweiten Ventils 18 beibehalten. Im Gegensatz dazu wird zu diesem Zeitpunkt die Drängkraft der Feder 81 nicht gegen den ersten Antriebshebel 40 (die Abgabewelle 37) ausgeübt.
Darüber hinaus kann in dem Ventilschließzustand des zweiten Ventils 18 der erste Antriebshebel 40, ohne die Drängkraft der Feder 81 aufzunehmen, über einen entsprechenden Drehbereich gedreht werden, der von einer Position, bei der das erste Ventil 17 geschlossen ist (sh. 8A), bis zu einer Position, bei der der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 und der Gewindeabschnitt 91 miteinander in Kontakt stehen (sh. 8B), reicht.
In dem Zustand von 8A wird, wenn die ECU 21 den Aktuator 30 antreibt, um den ersten Antriebshebel 40 in der Richtung zum Öffnen des ersten Ventils 17 zu drehen, der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 zu dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 (dem Zwischenraumausbildungsabschnitt 90) bewegt.
Darüber hinaus steht, wenn die ECU 21 den Aktuator 30 antreibt, um den ersten Antriebshebel 40 weiterzudrehen, der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 mit dem Gewindeabschnitt 91 des Zwischenraumausbildungsabschnittes 90 in Kontakt (sh. 8B). Der Winkel des Aktuators 30 in diesem Zustand ist als ein zweiter Winkel θ2 bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt wird das erste Ventil 17 in dem Zustand gehalten, bei dem das erste Ventil 17 um einen vorbestimmten Betrag geöffnet ist, und das zweite Ventil 18 ist in dem Ventilschließzustand (in dem gänzlich geschlossenen Zustand) gehalten.
Darüber hinaus wird, wenn die ECU 21 den Aktuator 30 antreibt, um den ersten Antriebshebel 40 weiter zu drehen, der zweite Antriebshebel 50 zusammen mit dem ersten Antriebshebel 40 gedreht, während der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 und der Gewindeabschnitt 91 miteinander in Kontakt stehen. In dieser Weise wird das zweite Ventil 18 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt dreht der Aktuator 30 den ersten Antriebshebel 40 und den zweiten Antriebshebel 50 entgegen dem erzeugten Moment der Feder 81 (das in der Ventilschließrichtung wirkt).
Darüber hinaus sind, wenn die ECU 21 den Aktuator 30 so antreibt, dass der erste Antriebshebel 40 (und der zweite Antriebshebel 50) weitergedreht werden, der Vorsprung 42 des ersten Antriebshebels 40 und die erste Stange 65 ausgerichtet und so angeordnet, dass sie sich entlang einer geraden Linie erstrecken. Das heißt, eine erste gerade Linie L1, die senkrecht zu der Achse der Abgabewelle 37 und der Achse der ersten Antriebshebelwelle 43 ist, und eine zweite gerade Linie L2, die senkrecht zu der Achse der ersten Antriebshebelwelle 43 und der Achse der ersten Ventilhebelwelle 612 ist, überdecken sich einander entlang einer gemeinsamen geraden Linie (sh. 9A). Der Winkel des Aktuators 30 in diesem Zustand ist als ein dritter Winkel θ3 bezeichnet. In diesem Zustand ist der Öffnungsgrad des ersten Ventils 17 ein maximaler Öffnungsgrad des ersten Ventils 17 (sh. 10A).
Wenn die ECU 21 den Aktuator 30 so antreibt, dass der erste Antriebshebel 40 (und der zweite Antriebshebel 50) weitergedreht werden, wird das erste Ventil 17 in die Ventilschließrichtung bewegt (wobei der Öffnungsgrad des ersten Ventils 17 reduziert wird), und das zweite Ventil 18 wird in die Ventilöffnungsrichtung bewegt (wobei der Öffnungsgrad des zweiten Ventils 18 erhöht wird).
Der Aktuator 30 kann den ersten Antriebshebel 40 und den zweiten Antriebshebel 50 antreiben, bis sowohl der erste Antriebshebel 40 als auch der zweite Antriebshebel 50 in einer entsprechenden Position angeordnet ist, die in 9B gezeigt ist. Der Winkel des Aktuators 30 in dem Zustand, der in 9B gezeigt ist, ist als ein vierter Winkel θ4 bezeichnet. In diesem Zustand ist der Öffnungsgrad des zweiten Ventils 18 ein maximaler Öffnungsgrad des zweiten Ventils 18 (sh. 10A).
Wie dies in 10A gezeigt ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn der Winkel des Aktuators 30 der zweite Winkel θ2 ist, der Öffnungsgrad des ersten Ventils 17 der erforderliche Öffnungsgrad. Der erforderliche Öffnungsgrad ist ein minimaler Öffnungsgrad, bei dem eine Strömungsrate des Fluides, das durch das Ventil tritt, sich nicht länger ändert.
Darüber hinaus wird, wenn der Winkel des Aktuators 30 ein fünfter Winkel θ5 ist, der zwischen dem zweiten Winkel θ2 und dem dritten Winkel θ3 liegt, der Öffnungsgrad des zweiten Ventils 18 zu einem erforderlichen Öffnungsgrad (sh. 10A).
Das heißt, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Bereich von dem ersten Winkel θ1 zu dem zweiten Winkel θ2 als ein wesentlicher Steuerbereich des ersten Ventils 17 festgelegt, und ein Bereich von dem zweiten Winkel θ2 bis zu dem fünften Winkel θ5 wird als ein wesentlicher Steuerbereich des zweiten Ventils 18 festgelegt. Darüber hinaus ist ein Bereich von dem fünften Winkel θ5 zu dem vierten Winkel θ4 ein Steuerbereich zum Aufwärmen des Katalysators des Abgasreinigers 9.
Darüber hinaus hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie dies in 10A gezeigt ist, zu dem Zeitpunkt, bei dem der Aktuator 30 bei seinem maximalen Öffnungsgrad gehalten wird, d. h. bei dem vierten Winkel θ4, das erste Ventil 17 einen Öffnungsgrad, der gleich wie oder größer als der erforderliche Öffnungsgrad des ersten Ventils 17 ist.
Darüber hinaus ist, wie dies in 10B gezeigt ist, in dem Bereich (in dem Steuerbereich des ersten Ventils 17) von dem ersten Winkel θ1 bis zu dem zweiten Winkel θ2 des Aktuators 30 die Last, die gegen den Aktuator 30 ausgeübt wird, lediglich eine Ventilantriebskraft der Abgaspulsation (die in der Ventilöffnungsrichtung ausgeübt wird). In dem Bereich von dem zweiten Winkel θ2 bis zu dem viertel Winkel θ4 des Aktuators 30 wird die Last, die gegen den Aktuator 30 ausgeübt wird, erlangt durch ein Subtrahieren der Ventilantriebskraft der Abgaspulsation (die in der Ventilöffnungsrichtung ausgeübt wird) von dem erzeugten Moment der Feder 81 (das in der Ventilschließrichtung ausgeübt wird).
Darüber hinaus überdeckt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn der Winkel des Aktuators 30 der dritte Winkel θ3 ist, die erste gerade Linie L1 sich mit der zweiten geraden Linie L2 entlang der gemeinsamen geraden Linie (sh. 9A), und der Öffnungsgrad des ersten Ventils 17 ist der maximale Öffnungsgrad.
Das heißt, der drehbare Bereich des ersten Antriebshebels 40 umfasst die vorbestimmte Drehposition, bei der die erste gerade Linie L1, die senkrecht zu der Achse der Abgabewelle 37 und der Achse der ersten Antriebshebelwelle 43 ist, und die zweite gerade Linie L2, die senkrecht zu der Achse der ersten Antriebshebelwelle 43 und der Achse der ersten Ventilhebelwelle 612 ist, einander entlang der gemeinsamen geraden Linie überlappen.
Darüber hinaus sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie dies in 3 gezeigt ist, der zweite Antriebshebel 50, die zweite Stange 66 und der zweite Ventilhebel 62 so angeordnet, dass sämtliche der nachstehend erörterten Bedingungen erfüllt sind beim Versetzen des zweiten Ventils 18 in den Ventilschließzustand (in den gänzlich geschlossenen Zustand): ein Winkel zwischen einer dritten geraden Linie L3, die senkrecht zu der Achse der Abgabewelle 37 und der Achse der zweiten Antriebshebelwelle 53 ist, und einer vierten geraden Linie L4, die senkrecht zu der Achse der zweiten Antriebshebelwelle 53 und der Achse der zweiten Ventilhebelwelle 622 ist, ist ein spitzer Winkel; und ein Winkel zwischen einer fünften geraden Linie L5, die senkrecht zu der Achse der zweiten Ventilhebelwelle 622 und der Achse der zweiten Ventilwelle 183 ist, und der vierten geraden Linie L4 ist ein rechter Winkel. In dieser Beschreibung ist der Ausdruck ”rechter Winkel” nicht unbedingt auf den Winkel von genau 90° beschränkt, sondern kann einen ungefähr rechten Winkel (beispielsweise 89°, 91° etc.) umfassen.
Der erste Antriebshebel 40, die erste Stange 65 und der erste Ventilhebel 61 sind so angeordnet, dass sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind beim Versetzten des ersten Ventils 17 in den Ventilschließzustand (in den gänzlich geschlossenen Zustand), der in 3 gezeigt ist: ein Winkel zwischen der ersten geraden Linie L1 und der zweiten geraden Linie L2 ist ein stumpfer Winkel; und ein Winkel zwischen einer sechsten geraden Linie L6, die senkrecht zu der Achse der ersten Ventilhebelwelle 612 und der Achse der ersten Ventilwelle 173 ist, und der zweiten geraden Linie L2 ist ein stumpfer Winkel.
Wie dies vorstehend erörtert ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn das erste Ventil 17 in dem gänzlich geschlossenen Zustand ist, der vorbestimmte Zwischenraum zwischen dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 und dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 (Zwischenraumausbildungsabschnitt 90) ausgebildet. In dieser Weise kann das zweite Ventil 18 in dem Ventilschließzustand gehalten werden, in dem das zweite Ventil 18 mit der Feder 81 gedrängt wird, bis das erste Ventil 17 bis zu dem vorbestimmten Öffnungsgrad oder größer geöffnet ist. Somit kann das erste Ventil 17 (das Änderungsventil) innerhalb des vorbestimmten Bereiches angetrieben werden, während das zweite Ventil 18 (das Wastegate-Ventil) in dem gänzlich geschlossenen Zustand mit der Drängkraft der Feder 81 gehalten wird. Wenn das erste Ventil 17 bis zu dem vorbestimmten Öffnungsgrad oder mehr geöffnet wird, gelangen der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 und der Zwischenraumausbildungsabschnitt 90 der Gewindeabschnitt 91) miteinander in Kontakt, und das zweite Ventil 18 wird gleichzeitig mit dem ersten Ventil 17 durch den zweiten Ventilhebel 62, die zweite Stange 66, den zweiten Antriebshebel 50, den ersten Antriebshebel 40, die erste Stange 65 und den ersten Ventilhebel 61 geöffnet.
Wie dies vorstehend erörtert ist, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Verbindungsmechanismus mit einer geringeren Anzahl an Bauteilen ausgebildet, und die beiden Ventile (das erste Ventil 17 und das zweite Ventil 18) können durch den einzelnen Aktuator 30 angetrieben werden. Dadurch können die Kosten der Bauelemente der Ventilantriebsvorrichtung 1 und die Herstellkosten der Ventilantriebsvorrichtung 1 reduziert werden.
Darüber hinaus sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen der Abgabewelle 37 und der ersten Antriebshebelwelle 43, der Abstand zwischen der Abgabewelle 37 und der zweiten Antriebshebelwelle 53, der Abstand zwischen der ersten Ventilwelle 173 und der ersten Ventilhebelwelle 612 und der Abstand zwischen der zweiten Ventilwelle 183 und der zweiten Ventilhebelwelle 622, d. h., der erste bis vierte Abstand D1 bis D4, geeignet festgelegt, um die Einstellung der Übertragungseffizienz der Antriebskraft des Aktuators 30 zu dem ersten Ventil 17 und dem zweiten Ventil 18 zu ermöglichen. Daher kann die Antriebskraft des Aktuators 30 in effizienter Weise zu dem ersten Ventil 17 und dem zweiten Ventil 18 übertragen werden.
Außerdem ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Feder 81 aus dem elastischen Element gestaltet, das das vorbestimmte Elastizitätsmodul hat. Darüber hinaus steht der eine Endabschnitt der Feder 81 mit dem Eingriffsabschnitt 331 des Aktuators 30 in Eingriff, und der andere Endabschnitt der Feder 81 steht mit dem Eingriffsabschnitt 52 des zweiten Antriebshebels 50 in Eingriff. In dieser Weise kann das erste Ventil 17 innerhalb des vorbestimmten Bereiches angetrieben werden, während der gänzlich geschlossene Zustand des zweiten Ventils 18 mit der Drängkraft der Feder 81 beibehalten bleibt. Der Aktuator 30 ist an dem Kompressorgehäuse 12 eingebaut. Daher ist es möglich, die Erhöhung der Temperatur der Feder 81 auf die hohe Temperatur mit der Wärme des Abgases zu begrenzen. Somit kann die Feder 81 aus einem Element unter geringen Kosten hergestellt werden, das einen relativ geringen Wärmewiderstand besitzt.
Darüber hinaus sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Antriebshebel 40 und der erste Ventilhebel 61 derart ausgebildet, dass der erste vorbestimmte Abstand D1 und der dritte vorbestimmte Abstand D3 im Allgemeinen zueinander gleich sind. Außerdem sind der erste Antriebshebel 40, die erste Stange 65 und der erste Ventilhebel 61 so angeordnet, dass sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind beim Versetzen des ersten Ventils 17 in den Ventilschließzustand (in den gänzlich geschlossenen Zustand): der Winkel zwischen der ersten geraden Linie L1 und der zweiten geraden Linie L2 ist der stumpfe Winkel; und der Winkel zwischen der sechsten geraden Linie L6 und der zweiten geraden Linie L2 ist der stumpfe Winkel. Daher umfasst der drehbare Bereich des ersten Antriebshebels 40 die vorbestimmte Drehposition, bei der die erste gerade Linie L1 und die zweite gerade Linie L2 einander entlang der gemeinsamen geraden Linie überlappen. Somit wird, wenn der Aktuator 30 in der Ventilöffnungsrichtung des zweiten Ventils 18 gedreht wird, der Öffnungsgrad des ersten Ventils 17 reduziert, nachdem der maximale Öffnungsgrad (der dritte Winkel θ3) erreicht worden ist. In dieser Weise kann der maximale Öffnungsgrad (der obere Grenzwert) des ersten Ventils 17 eingestellt werden, und der aufnehmende Raum (das Totvolumen) des ersten Ventils 17 in dem Turbinengehäuse 14 kann reduziert oder minimiert werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Größe des Turbinengehäuses 14 zu verkleinern, und es ist außerdem möglich, die Erhöhung des Druckverlustes und die Erhöhung der Wärmemasse, die durch die Zunahme des Totvolumens bewirkt werden, zu begrenzen.
Darüber hinaus sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der zweite Antriebshebel 50 und der zweite Ventilhebel 62 derart ausgebildet, dass der zweite vorbestimmte Abstand D2 kleiner eingestellt ist als der vierte vorbestimmte Abstand D4. In dieser Weise kann das Moment der Abgabewelle 37 (zweiter Antriebshebel 50) verstärkt werden und kann zu dem zweiten Ventilhebel 62 (zweites Ventil 18) übertragen werden. Daher kann die Antriebskraft des Aktuators 30 effizient zu dem zweiten Ventil 18 übertragen werden.
Darüber hinaus sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der zweite Antriebshebel 50, die zweite Stange 66 und der zweite Ventilhebel 62 so angeordnet, dass sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind beim Versetzen des zweiten Ventils 18 in den Ventilschließzustand (in den gänzlich geschlossenen Zustand): der Winkel zwischen der dritten geraden Linie L3 und der vierten geraden Linie L4 ist der spitze Winkel; und der Winkel zwischen der fünften geraden Linie L5 und der vierten geraden Linie L4 ist der rechte Winkel. In dieser Weise kann das Moment der Abgabewelle 37 (der zweite Antriebshebel 50) verstärkt werden und kann in effizienter Weise zu dem zweiten Ventilhebel 62 (das zweite Ventil 18) übertragen werden. Darüber hinaus ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zwischenraumausbildungsabschnitt 90 in dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 ausgebildet und ragt von diesem zu den ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 hin vor. Der Zwischenraumausbildungsabschnitt 90 bildet den vorbestimmten Zwischenraum zwischen dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 und dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 aus, wenn der Zwischenraumausbildungsabschnitt 90 mit dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 in Kontakt steht. Der Zwischenraumausbildungsabschnitt 90 (der Gewindeabschnitt 91) ist derart ausgebildet, dass der Vorragebetrag des Zwischenraumausbildungsabschnittes 90 von dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 variabel (einstellbar) ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Bereich, der von dem Beginn des Ventilöffnens des ersten Ventils 17 bis zu dem Beginn des Ventilöffnens des zweiten Ventils 18 liegt, d. h. der Bereich, in dem das erste Ventil 17 in die Ventilöffnungsrichtung bewegt werden kann, ohne die Drängkraft der Feder 81 aufzunehmen, durch den Zwischenraum zwischen dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 und dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 bestimmt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Zwischenraum zwischen dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 und dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt 72 durch den Zwischenraumausbildungsabschnitt 90 eingestellt werden. Darüber hinaus kann, indem die Variationen bei der Positionsbeziehung zwischen dem ersten Antriebshebel 40 und dem zweiten Antriebshebel 50 und die Variationen bei dem Moment der Feder 81 eingestellt werden, der Steuerbereich (der Betriebsbereich) des ersten Ventils 17 akkurat bestimmt werden. Dadurch können die Toleranzen der Bauteile erhöht werden, und die Herstellkosten können reduziert werden.
Darüber hinaus sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Antriebshebel 40 und der zweite Antriebshebel 50 hintereinander in der axialen Richtung der Abgabewelle 37 angeordnet. Außerdem ist der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 so ausgebildet, dass das Element, welches den ersten Antriebshebel 40 ausbildet (der Hauptkörper 41) gebogen ist. In dieser Weise können der erste Antriebshebel 40 und der erste vorbestimmte Formabschnitt 71 aus einem Element unter geringen Kosten ausgebildet werden (beispielsweise ein Element, das aus einem Pressformmaterial hergestellt ist, das durch einen Pressformprozess bearbeitet wird).
Darüber hinaus hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Aktuator 30 das Zahnradelement 36, das mit der Abgabewelle 37 verbunden ist, und den Elektromotor 34, der die Antriebskraft zu der Abgabewelle 37 durch das Zahnradelement 36 überträgt. Wenn der Winkel des Aktuators 30 in dem Bereich von dem zweiten Winkel θ2 bis zu dem vierten Winkel θ4 ist, d. h. in dem Bereich des Ventilöffnungsbereiches des zweiten Ventils 18, wird das erzeugte Moment der Feder 81 gegen die Abgabewelle 37 ausgeübt (in der Ventilschließrichtung ausgeübt). Daher kann ein Spiel des Zahnradelementes reduziert werden. Somit kann zu diesem Zeitpunkt die Steuerbarkeit der Betriebsposition des Aktuators, der den Elektromotor 34 hat, verbessert werden.
11 zeigt eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 und einem Bremshauptwirkdruck (BMEP) oder dem Moment. Wie dies in 11 gezeigt ist, ist der Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 2 im Wesentlichen in dem Ventilöffnungssteuerbereich des zweiten Ventils 18. Daher kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Spiel des Zahnradelementes 36 im Wesentlichen in dem gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 2 verringert werden, und die Steuerbarkeit der Betriebsposition des Aktuators kann verbessert werden. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden.
Darüber hinaus ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Moment der Feder 81 so festgelegt, dass es größer ist als die erforderliche Last, bei der erforderlich ist, dass sie das zweite Ventil gänzlich schließt, und das Moment, das gegen das zweite Ventil 18 in der Ventilöffnungsrichtung des zweiten Ventils 18 ausgeübt wird, und zwar um den Spitzendruck der Abgaspulsation. Dadurch kann die Steuerbarkeit des Aktuators 30 weiter stabilisiert werden.
Darüber hinaus wird, wenn der Winkel des Aktuators 30 in dem Bereich von dem ersten Winkel θ1 bis zu dem zweiten Winkel θ2 ist (der Steuerbereich des ersten Ventils 17), das Moment der Feder 81 nicht gegen die Abgabewelle 37 ausgeübt. Somit können die vorstehend erörterten Vorteile nicht erwartet werden. Jedoch ist zu diesem Zeitpunkt die Abgaspulsation, die gegen das erste Ventil 17 ausgeübt wird, gering, so dass dies keinen wesentlichen Nachteil bewirken wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
12A zeigt eine Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau der Ventilantriebsvorrichtung 1 ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch unterscheidet sich der Aufbau der Aufladeeinrichtung, bei der die Ventilantriebseinrichtung 1 eingebaut ist, von dem ersten Ausführungsbeispiel.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel hat die Aufladeeinrichtung 22 einen ersten Strömungspfad 221, einen zweiten Strömungspfad 222 und einen dritten Strömungspfad 223. Der erste Strömungspfad 221 verbindet zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und der ersten Schnecke 141. Der zweite Strömungspfad 222 verbindet zwischen dem ersten Strömungspfad 221 und der zweiten Schnecke 142. Hierbei dienen der erste Strömungspfad 221 und der zweite Strömungspfad 222 als ein Abgasströmungspfad der vorliegenden Erfindung. Der dritte Strömungspfad 223 verbindet zwischen dem ersten Strömungspfad 221 und dem Abgasreiniger 9, während die Turbine 13 umgangen wird. Hierbei dient der dritte Strömungspfad 223 als ein Bypassströmungspfad der vorliegenden Erfindung.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Ventil 17 (das Änderungsventil in dem zweiten Strömungspfad 222 derart angeordnet, dass das erste Ventil 17 den zweiten Strömungspfad 222 öffnen und schließen kann. Das zweite Ventil 18 (das Wastegate-Ventil) ist in dem dritten Strömungspfad 223 derart angeordnet, dass das zweite Ventil 18 den dritten Strömungspfad 223 öffnen und schließen kann.
Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Vorteile erzielt werden, die ähnlich sind wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Drittes Ausführungsbeispiel
12B zeigt eine Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau der Ventilantriebsvorrichtung 1 ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch unterscheidet sich der Aufbau der Aufladeeinrichtung, bei der die Ventilantriebsvorrichtung 1 eingebaut ist, von dem ersten Ausführungsbeispiel.
In dem dritten Ausführungsbeispiel hat die Aufladeeinrichtung 23 einen ersten Strömungspfad 231, einen zweiten Strömungspfad 232, einen dritten Strömungspfad 233 und einen vierten Strömungspfad 234. Der erste Strömungspfad 231 verbindet zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und der ersten Schnecke 141. Der zweite Strömungspfad 232 verbindet zwischen dem ersten Strömungspfad 231 und der zweiten Schnecke 142. Der dritte Strömungspfad 233 verbindet zwischen dem zweiten Strömungspfad 232 und dem Abgasreiniger 9, während die Turbine 13 umgangen wird. Der vierte Strömungspfad 234 verbindet zwischen dem ersten Strömungspfad 231 und dem dritten Strömungspfad 233, während die Turbine 13 umgangen wird. Hierbei dienen der erste Strömungspfad 231 und der zweite Strömungspfad 232 als ein Abgasströmungspfad der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus dienen der dritte Strömungspfad 233 und der vierte Strömungspfad 234 als ein Bypassströmungspfad der vorliegenden Erfindung.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Ventil 17 (das Änderungsventil) in dem zweiten Strömungspfad 232 derart angeordnet, dass das erste Ventil 17 den zweiten Strömungspfad 232 öffnen und schließen kann. Das zweite Ventil 18 (das Wastegate-Ventil) ist in einer Verbindung zwischen dem dritten Strömungspfad 233 und dem vierten Strömungspfad 234 derart angeordnet, dass das zweite Ventil 18 den dritten Strömungspfad 233 und den vierten Strömungspfad 234 öffnen und schließen kann.
Sogar in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Vorteile, die ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, erzielt werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
13 zeigt eine Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem vierten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau der Ventilantriebsvorrichtung 1 ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch unterscheidet sich die Einrichtung, bei der die Ventilantriebsvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels angewendet wird, von dem ersten Ausführungsbeispiel.
In dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Ventilantriebsvorrichtung 1 bei einer Aufladeeinrichtung 24 eingebaut, die die Einlassluft zu dem Verbrennungsmotor 2 auflädt. Die Aufladeeinrichtung 24 hat einen ersten Kompressor 251, einen zweiten Kompressor 252, eine erste Turbine 261, eine zweite Turbine 262, eine erste Welle 263, eine zweite Welle 264, das erste Ventil 17 und das zweite Ventil 18.
Der erste Kompressor 251 und der zweite Kompressor 252 sind in dem Einlasskanal 6 angeordnet, das die Einlassluft zu dem Verbrennungsmotor 2 führt.
Die erste Turbine 261 und die zweite Turbine 262 sind in dem Abgaskanal 10 angeordnet, der das von dem Verbrennungsmotor 2 abgegebene Abgas leitet. Die erste Turbine 261 ist mit dem ersten Kompressor 251 durch die erste Welle 263 verbunden. In dieser Weise kann die erste Turbine 261 den ersten Kompressor 251 drehen, wenn das Abgas zu der ersten Turbine 261 geliefert wird, um selbige zu drehen. Hierbei wird die erste Turbine 261 als beispielsweise eine Niedrigdrehzahlturbine (mit geringer Strömungsrate) verwendet.
Darüber hinaus ist die zweite Turbine 262 mit dem zweiten Kompressor 252 durch die zweite Welle 264 verbunden. In dieser Weise kann die zweite Turbine 262 den zweiten Kompressor 252 drehen, wenn das Abgas zu der zweiten Turbine 262 geliefert wird, um selbige zu drehen. Hierbei wird die zweite Turbine 262 beispielsweise als eine Hochdrehzahlturbine (mit hoher Strömungsrate) angewendet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein erster Abgasströmungspfad 271 und ein zweiter Abgasströmungspfad 272 in dem Abgaskanal 10 ausgebildet. Der erste Abgasströmungspfad 271 führt das Abgas von dem Verbrennungsmotor 2 zu der ersten Turbine 261. Der zweite Abgasströmungspfad 272 führt das Abgas von dem Verbrennungsmotor 2 zu der zweiten Turbine 262. Hierbei ist ein entgegengesetzter Endabschnitt des zweiten Abgasströmungspfades 272, der von der zweiten Turbine 262 entgegengesetzt ist, mit dem ersten Abgasströmungspfad 271 verbunden.
Darüber hinaus verbindet ein Bypassströmungspfad 273 zwischen einer Seite (die stromaufwärtige Seite) der ersten Turbine 261 und der zweiten Turbine 262, an der der Verbrennungsmotor 2 angeordnet ist, und einer entgegengesetzten Seite (stromabwärtige Seite) der ersten Turbine 261 und der zweiten Turbine 262, die von dem Verbrennungsmotor 2 entgegengesetzt ist, in dem Abgaskanal 10, während der Bypassströmungspfad 273 die erste Turbine 261 und die zweite Turbine 262 umgeht.
Das erste Ventil 17 ist in dem zweiten Abgasströmungspfad 272 derart angeordnet, dass das erste Ventil 17 den zweiten Abgasströmungspfad 272 bei Drehung des ersten Ventils 17 um die Achse der ersten Ventilwelle 173 öffnen und schließen kann. Das zweite Ventil 18 ist in dem Bypassströmungspfad 273 derart angeordnet, dass das zweite Ventil 18 den Bypassströmungspfad 273 bei Drehung des zweiten Ventils 18 um die Achse der zweiten Ventilwelle 183 öffnen und schließen kann.
In dem Ventilschließzustand des ersten Ventils 17 wird das Abgas zu der ersten Turbine 261 durch den ersten Abgasströmungspfad 271 geführt, um die erste Turbine 261 zu drehen. Im Gegensatz dazu wird in dem Ventilöffnungszustand des ersten Ventils 17 das Abgas zu der ersten Turbine 261 durch den ersten Abgasströmungspfad 271 geführt, um die erste Turbine 261 zu drehen, und wird außerdem zu der zweiten Turbine 262 durch den zweiten Abgasströmungspfad 272 geführt, um die zweite Turbine 262 zu drehen. Wie dies vorstehend erörtert ist, fungiert das erste Ventil 17 als das Änderungsventil und kann die Menge an Abgas steuern, die zu den beiden Turbinen (d. h. zu der ersten Turbine 261 und zu der zweiten Turbine 262) geliefert wird. Das heißt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Aufladeeinrichtung 22 eine Zwei-Stufen-Aufladeeineinrichtung.
Wenn das zweite Ventil 18 in dem Ventilöffnungszustand ist, wird der Anteil des Abgases in dem Abgaskanal 10 durch den Bypassströmungspfad 273 geleitet. Daher werden die Drehzahl der ersten Turbine 261 und die Drehzahl der zweiten Turbine 262 reduziert, um eine Verringerung des Aufladedrucks zu bewirken. In dieser Weise ist es möglich, eine übermäßige Zunahme des Aufladedrucks zu begrenzen. Wie dies vorstehend erörtert ist, fungiert das zweite Ventil 18 als das Wastegate-Ventil und es steuert die Menge an Abgas, das die erste Turbine 261 und die zweite Turbine 262 umgeht.
Die Ventilantriebsvorrichtung 1 ist bei der Aufladeeinrichtung 24 in einer derartigen Weise eingebaut, dass die Ventilantriebsvorrichtung 1 das erste Ventil 17 und das zweite Ventil 18 antreiben kann. Genauer gesagt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ventilantriebsvorrichtung 1 bei der Zwei-Stufen-Aufladeeinrichtung (die Aufladeeinrichtung 24, ein Turbolader) angewendet, die das Wastegate-Ventil aufweist. Die Ventilantriebsvorrichtung 1 treibt das erste Ventil 17 und das zweite Ventil (das Wastegate-Ventil) 18 an, während das erste Ventil 17 die Menge an Abgas steuert, die zu den beiden Turbinen (die erste Turbine 261 und die zweite Turbine 262) geliefert wird, und das zweite Ventil 18 (das Wastegate-Ventil) steuert die Menge an Abgas, die die Turbinen (d. h. die erste Turbine 261 und die zweite Turbine 262) umgeht.
Der Aktuator 30, der erste Antriebshebel 40, der zweite Antriebshebel 50, der erste Ventilhebel 61, der zweite Ventilhebel 62, die erste Stange 65, die zweite Stange 66, der erste vorbestimmte Formabschnitt 71, der zweite vorbestimmte Formabschnitt 72 und die Feder 81 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher kann das erste Ventil 17 (das Änderungsventil) innerhalb des vorbestimmten Bereiches durch den Aktuator 30 angetrieben werden, während der gänzlich geschlossene Zustand des zweiten Ventils 18 (des Wastegate-Ventils) durch die Drängkraft der Feder 81 beibehalten bleibt. Als ein Ergebnis können die Vorteile, die ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, in dem vierten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
Nachstehend sind Abwandlungen zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben.
In einer Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann das erste Ventil als eine variable Düse angewendet werden, die die Menge an Abgas steuert, die zu der Turbine geliefert wird, d. h. als eine variable Düse einer Aufladeeinrichtung mit variabler Verdrängung. In einem derartigen Fall kann das erste Ventil (die variable Düse) innerhalb des vorbestimmten Bereiches durch den Aktuator angetrieben werden, während der gänzlich geschlossene Zustand des zweiten Ventils (des Wastegate-Ventils) durch die Drängkraft der Drängvorrichtung beibehalten bleibt.
Die Drängvorrichtung ist nicht auf die Metallschraubenfeder beschränkt. Das heißt, in einer weiteren Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele kann die Drängvorrichtung aus einem elastischen Element hergestellt sein, das aus einem anderen Material als die Metallschraubenfeder hergestellt ist und eine andere Form als die Metallschraubenfeder hat.
In einer weiteren Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann der Drehbereich des ersten Antriebshebels so vorgesehen sein, dass er nicht die Drehposition umfasst, an der die erste gerade Linie und die zweite gerade Linie sich einander entlang der gemeinsamen geraden Linie überlappen.
Darüber hinaus können in einer weiteren Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der zweite Antriebshebel und der zweite Ventilhebel derart ausgebildet sein, dass der zweite vorbestimmte Abstand gleich wie oder größer als der vorbestimmte Abstand ist.
Darüber hinaus können in einer weiteren Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der erste Antriebshebel und der zweite Ventilhebel derart ausgebildet sein, dass der erste vorbestimmte Abstand kleiner ist als der dritte vorbestimmte Abstand. In einem derartigen Fall kann das Moment der Abgabewelle (erster Antriebshebel) verstärkt werden und kann zu dem ersten Ventilhebel (das erste Ventil) übertragen werden. Des Weiteren können der erste Antriebshebel und der erste Ventilhebel derart ausgebildet sein, dass der erste vorbestimmte Abstand größer ist als der dritte vorbestimmte Abstand.
Darüber hinaus können in einer weiteren Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der zweite Antriebshebel, die zweite Stange und der zweite Ventilhebel so angeordnet sein, dass sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind beim Versetzen des zweiten Ventils in den gänzlich geschlossenen Zustand: der Winkel zwischen der dritten geraden Linie und der vierten geraden Linie ist ein stumpfer Winkel; und der Winkel zwischen der fünften geraden Linie und der vierten geraden Linie ist ein rechter Winkel. Sogar in einem derartigen Fall kann das Moment der Abgabewelle (des zweiten Antriebshebels) verstärkt werden und kann zu dem zweiten Ventilhebel (das zweite Ventil) übertragen werden. Darüber hinaus können der zweite Antriebshebel, die zweite Stange und der zweite Ventilhebel so angeordnet sein, dass die folgende Bedingung erfüllt ist beim Versetzen des zweiten Ventils in den gänzlich geschlossenen Zustand: der Winkel zwischen der dritten geraden Linie und der vierten geraden Linie ist der rechte Winkel. Außerdem können der zweite Antriebshebel, die zweite Stange und der zweite Ventilhebel so angeordnet sein, dass die folgende Bedingung erfüllt ist beim Versetzen des zweiten Ventils in den gänzlich geschlossenen Zustand: der Winkel zwischen der fünften geraden Linie und der vierten geraden Linie ist der spitze Winkel oder der stumpfe Winkel.
Darüber hinaus können in einer weiteren Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der erste Antriebshebel, die erste Stange und der erste Ventilhebel so angeordnet sein, dass sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind beim Versetzen des ersten Ventils in den gänzlich geschlossenen Zustand: der Winkel zwischen der ersten geraden Linie und der zweiten geraden Linie ist ein spitzer Winkel oder ein stumpfer Winkel; und der Winkel zwischen der sechsten geraden Linie und der zweiten geraden Linie ist ein rechter Winkel. In einem derartigen Fall kann das Moment der Abgabewelle (des ersten Antriebshebels) verstärkt werden und kann in effizienter Weise zu dem ersten Ventilhebel (das erste Ventil) übertragen werden. Darüber hinaus können der erste Antriebshebel, die erste Stange und der erste Ventilhebel so angeordnet sein, dass die folgende Bedingung erfüllt ist beim Versetzen des ersten Ventils in den gänzlich geschlossenen Zustand: der Winkel zwischen der sechsten geraden Linie und der zweiten geraden Linie ist ein spitzer Winkel oder ein stumpfer Winkel.
Außerdem kann in einer weiteren Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der Zwischenraumausbildungsabschnitt in dem ersten vorbestimmten Formabschnitt ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Ventilantriebsvorrichtung so ausgebildet sein, dass sie den Zwischenraumausbildungsabschnitt nicht aufweist. In einem derartigen Fall können der erste vorbestimmte Formabschnitt und der zweite vorbestimmte Formabschnitt miteinander in Kontakt gelangen, und der Zwischenraum zwischen dem ersten vorbestimmten Formabschnitt und dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt kann nicht eingestellt werden. Jedoch kann das erste Ventil innerhalb eines vorbestimmten Bereiches durch den Aktuator angetrieben werden, während das zweite Ventil in dem gänzlich geschlossenen Zustand durch die Drängkraft der Drängvorrichtung gehalten wird.
Außerdem kann in einer weiteren Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der zweite vorbestimmte Formabschnitt so ausgebildet sein, dass das Element, das den zweiten Antriebshebel ausbildet, gebogen ist. Darüber hinaus kann sowohl der erste vorbestimmte Formabschnitt als auch der zweite vorbestimmte Formabschnitt so ausgebildet sein, dass diese nicht ausgebildet sind durch das Biegen (Pressformprozess) des Elementes, das den ersten Antriebshebel oder den zweiten Antriebshebel ausbildet. Beispielsweise können der erste vorbestimmte Formabschnitt und der zweite vorbestimmte Formabschnitt durch einen Schneidprozess (Trennen) oder ein Metallgießprozess ausgebildet sein.
Darüber hinaus muss in einer anderen Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der Aktuator nicht das Zahnradelement haben, das mit der Abgabewelle verbunden ist. Das heißt die Abgabewelle und der Motor können direkt miteinander in Verbindung stehen. Darüber hinaus ist der Aktuator nicht auf den elektrischen Aktuator beschränkt, solange die Abgabewelle des Aktuators um die Achse der Abgabewelle gedreht wird. Beispielweise kann der Aktuator ein Aktuator sein, der durch einen pneumatischen Druck, einen hydraulischen Druck oder eine beliebige andere Antriebskraft angetrieben wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, und die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung abgewandelt werden.
Die erste Stange 65 ist mit einer ersten Antriebshebelwelle 43 und einer ersten Ventilhebelwelle 612 drehbar verbunden. Die zweite Stange 66 ist mit einer zweiten Antriebshebelwelle 53 und einer zweiten Ventilhebelwelle 622 drehbar verbunden. Ein erster vorbestimmter Formabschnitt 71 ist an einem Ort ausgebildet, der von einer Achse einer Abgabewelle 73 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Ein zweiter vorbestimmter Formabschnitt 72 ist in einem zweiten Antriebshebel 50 ausgebildet und ist mit dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 in Kontakt bringbar. Eine Feder 81 ist zwischen dem Aktuator 30 und dem zweiten Antriebshebel 50 angeordnet und drängt den zweiten Antriebshebel 50 in eine vorbestimmte Richtung, die mit einer Schließrichtung eines zweiten Ventils 18 und einer Annäherungsrichtung des zweiten vorbestimmten Formabschnittes 72 zu dem ersten vorbestimmten Formabschnitt 71 übereinstimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-281271 A [0002, 0003, 0003, 0004]

Claims

Ventilantriebsvorrichtung, die bei einer Aufladeeinrichtung (3, 22, 23, 24) eingebaut ist, die ein erstes Ventil (17), das um eine Achse einer ersten Ventilwelle (173) drehbar ist, und ein zweites Ventil (18) aufweist, das um eine Achse einer zweiten Ventilwelle (183) drehbar ist, wobei die Ventilantriebsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie das erste Ventil (17) und das zweite Ventil (18) antreibt, wobei die Ventilantriebsvorrichtung Folgendes aufweist: einen Aktuator (30), der eine Abgabewelle (37) aufweist, die um eine Achse der Abgabewelle (37) drehbar ist; einen ersten Antriebshebel (40), der eine erste Antriebshebelwelle (43) aufweist, die mit der Abgabewelle (37) einstückig drehbar ist, wobei eine Achse der ersten Antriebshebelwelle (43) parallel zu der Achse der Abgabewelle (37) ist und an einem Ort angeordnet ist, die von der Achse der Abgabewelle (37) um einen ersten vorbestimmten Abstand (D1) beabstandet ist; einen zweiten Antriebshebel (50), der eine zweite Antriebshebelwelle (53) aufweist, die relativ zu der Abgabewelle (37) drehbar ist, wobei eine Achse der zweiten Antriebshebelwelle (53) parallel zu der Achse der Abgabewelle (37) ist und an einem Ort angeordnet ist, der von der Achse der Abgabewelle (37) um einen zweiten vorbestimmten Abstand (D2) beabstandet ist; einen ersten Ventilhebel (61), der eine erste Ventilhebelwelle (612) aufweist, die mit der ersten Ventilwelle (173) einstückig drehbar ist, wobei eine Achse der ersten Ventilhebelwelle (612) parallel zu der Achse der ersten Ventilwelle (173) ist und an einem Ort angeordnet ist, der von der Achse der ersten Ventilwelle (173) um einen dritten vorbestimmten Abstand (D3) beabstandet ist; einen zweiten Ventilhebel (62), der eine zweite Ventilhebelwelle (622) aufweist, die mit der zweiten Ventilwelle (183) einstückig drehbar ist, wobei eine Achse der zweiten Ventilhebelwelle (622) parallel zu der Achse der zweiten Ventilwelle (183) ist und an einem Ort angeordnet ist, der von der Achse der zweiten Ventilwelle (183) um einen vierten vorbestimmten Abstand (D4) beabstandet ist; eine erste Stange (65), die mit der ersten Antriebshebelwelle (43) an einem Endabschnitt der ersten Stange (65) drehbar verbunden ist und mit der ersten Ventilhebelwelle (612) an einem anderen Endabschnitt der ersten Stange (65), der entgegengesetzt von dem einen Endabschnitt der ersten Stange (65) ist, drehbar verbunden ist; eine zweite Stange (66), die mit der zweiten Antriebshebelwelle (53) an einem Endabschnitt der zweiten Stange (66) drehbar verbunden ist und mit der zweiten Ventilhebelwelle (622) an einem anderen Endabschnitt der zweiten Stange (66), der von dem einen Endabschnitt der zweiten Stange (66) entgegengesetzt ist, drehbar verbunden ist; einen ersten vorbestimmten Formabschnitt (71), der an einem entsprechenden Ort des ersten Antriebshebels (40) ausgebildet ist, der von der Achse der Abgabewelle (37) um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist; einen zweiten vorbestimmten Formabschnitt (72), der in dem zweiten Antriebshebel (50) ausgebildet ist und mit dem ersten vorbestimmten Formabschnitt (71) in Kontakt bringbar ist; und eine Drängvorrichtung (81), die zwischen dem Aktuator (30) und dem zweiten Antriebshebel (50) angeordnet ist und den zweiten Antriebshebel (50) in eine vorbestimmte Richtung drängt, die mit einer Schließrichtung des zweiten Ventils (18) und einer Annäherungsrichtung des zweiten vorbestimmten Formabschnittes (72) zu dem ersten vorbestimmten Formabschnitt (71) übereinstimmt.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die Ventilantriebsvorrichtung an der Aufladeeinrichtung (3, 22, 23) eingebaut ist, die Folgendes aufweist: einen Kompressor (11), der in einem Einlasskanal (6) eingebaut ist, der Einlassluft zu einem Verbrennungsmotor (2) führt; eine Turbine (13), die in einem Abgaskanal (10) eingebaut ist, der von dem Verbrennungsmotor (2) abgegebenes Abgas leitet, wobei die Turbine (13) den Kompressor (11) dreht, wenn die Turbine (13) bei Lieferung des Abgases zu der Turbine (13) gedreht wird; das erste Ventil (17), das in einem Abgasströmungspfad (142, 143, 144, 146, 221, 222, 231, 232) eingebaut ist, das das Abgas von dem Verbrennungsmotor (2) zu der Turbine (13) führt, wobei das erste Ventil (17) den Abgasströmungspfad (142, 143, 144, 146, 221, 222, 231, 232) durch Drehung des ersten Ventils (17) um die Achse der ersten Ventilwelle (173) öffnet oder schließt; und das zweite Ventil (18), das in einen Bypassströmungspfad (145, 147, 223, 233, 234) eingebaut ist, der zwischen einer Seite der Turbine (13), an der der Verbrennungsmotor (2) angeordnet ist, und einer entgegengesetzten Seite der Turbine (13), die von dem Verbrennungsmotor (2) entgegengesetzt ist, in dem Abgaskanal (10) verbindet, wobei der Bypassströmungspfad (145, 147, 223, 233, 234) die Turbine (13) umgeht, wobei das zweite Ventil (18) den Bypassströmungspfad (145, 147, 223, 233, 234) durch Drehung des zweiten Ventils (18) um die Achse der zweiten Ventilwelle (183) öffnet oder schließt; und die Ventilantriebsvorrichtung, das erste Ventil (17) und das zweite Ventil (18) öffnet oder schließt.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die Ventilantriebsvorrichtung bei der Aufladeeinrichtung (3, 22, 23) eingebaut ist, die Folgendes aufweist: einen ersten Kompressor (251) und einen zweiten Kompressor (252), die in einem Einlasskanal (6) eingebaut sind, der Einlassluft zu einem Verbrennungsmotor (2) führt; eine erste Turbine (261), die in einem Abgaskanal (10) eingebaut ist, der von dem Verbrennungsmotor (2) angegebenes Abgas leitet, wobei die erste Turbine (261) den ersten Kompressor (251) dreht, wenn die erste Turbine (261) bei Lieferung des Abgases zu der ersten Turbine (261) gedreht wird; eine zweite Turbine (262), die in dem Abgaskanal (10) eingebaut ist, wobei die zweite Turbine (262) den zweiten Kompressor (252) dreht, wenn die zweite Turbine (262) bei Lieferung des Abgases zu der zweiten Turbine (262) gedreht wird; das erste Ventil (17), das in entweder einem ersten Abgasströmungspfad (271), der das Abgas von dem Verbrennungsmotor (2) zu der ersten Turbine (261) führt, oder in einem zweiten Abgasströmungspfad (272) eingebaut ist, der das Abgas von dem Verbrennungsmotor (2) zu der zweiten Turbine (262) führt, wobei das erste Ventil (17) den einen Abgasströmungspfad aus der Gruppe, die aus dem ersten Abgasströmungspfad (271) und dem zweiten Abgasströmungspfad (272) besteht, durch Drehung des ersten Ventils (17) um die Achse der ersten Ventilwelle (173) öffnet oder schließt; und das zweite Ventil (18), das in einem Bypassströmungspfad (273) eingebaut ist, der zwischen einer Seite der ersten Turbine (261) und der zweiten Turbine (262), an der der Verbrennungsmotor (2) angeordnet ist, und einer entgegengesetzten Seite der ersten Turbine (261) und der zweiten Turbine (262), die von dem Verbrennungsmotor (2) entgegengesetzt ist, in dem Abgaskanal (10) verbindet, während der Bypassströmungspfad (273) die erste Turbine (261) und die zweite Turbine (262) umgeht, wobei das zweite Ventil (18) den Bypassströmungspfad (273) durch Drehung des zweiten Ventils (18) um die Achse der zweiten Ventilwelle (183) öffnet oder schließt; und wobei die Ventilantriebsvorrichtung das erste Ventil (17) und das zweite Ventil (18) öffnet oder schließt.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Drängvorrichtung (81) aus einem elastischen Element hergestellt ist, das einen vorbestimmten Elastizitätsmodul hat; wobei ein Endabschnitt der Drängvorrichtung (81) mit dem Aktuator (30) in Eingriff steht; und ein anderer Endabschnitt der Drängvorrichtung (81), der von dem einen Endabschnitt der Drängvorrichtung (81) entgegengesetzt ist, mit dem zweiten Antriebshebel (50) in Eingriff steht.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein drehbarer Bereich des ersten Antriebshebels (40) eine vorbestimmte Drehposition umfasst, an der eine erste gerade Linie (L1), die senkrecht zu der Achse der Abgabewelle (37) und der Achse der ersten Antriebshebelwelle (43) steht, und eine zweite gerade Linie L2, die senkrecht zu der Achse der ersten Antriebshebelwelle (43) und der Achse der ersten Ventilhebelwelle (612) ist, einander entlang einer gemeinsamen geraden Linie überlappen.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweite Antriebshebel (50) und der zweite Ventilhebel (62) derart aufgebaut sind, dass der zweite vorbestimmte Abstand (D2) kleiner als der vierte vorbestimmte Abstand (D4) ist.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Antriebshebel (40) und der erste Ventilhebel (61) derart aufgebaut sind, dass der erste vorbestimmte Abstand (D1) kleiner als der dritte vorbestimmte Abstand (D3) ist.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zweite Antriebshebel (50), die zweite Stange (66) und der zweite Ventilhebel (62) so angeordnet sind, dass sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind bei Versetzen des zweiten Ventils (18) in einen gänzlich geschlossenen Zustand: ein Winkel zwischen einer dritten geraden Linie (L3), die senkrecht zu der Achse der Abgabewelle (37) und der Achse der zweiten Antriebshebelwelle (53) ist, und einer vierten geraden Linie (L4), die senkrecht zu der Achse der zweiten Antriebshebelwelle (53) und der Achse der zweiten Ventilhebelwelle (622) ist, ist ein spitzer Winkel oder ein stumpfer Winkel; und ein Winkel zwischen einer fünften geraden Linie (L5), die senkrecht zu der Achse der zweiten Ventilhebelwelle (622) und der Achse der zweiten Ventilwelle (183) ist, und der vierten geraden Linie (L4) ist ein rechter Winkel.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Antriebshebel (40), die erste Stange (65) und der erste Ventilhebel (61) so angeordnet sind, dass sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind bei Versetzen des ersten Ventils (17) in einen gänzlich geschlossenen Zustand: ein Winkel zwischen der ersten geraden Linie L1 und der zweiten geraden Linie (L2) ist ein spitzer Winkel oder ein stumpfer Winkel; und ein Winkel zwischen einer sechsten geraden Linie (L6), die senkrecht zu der Achse der ersten Ventilhebelwelle (612) und der Achse der ersten Ventilwelle (173) ist, und der zweiten geraden Linie (L2) ist ein rechter Winkel.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die des Weiteren einen Zwischenraumausbildungsabschnitt (90) aufweist, der in dem ersten vorbestimmten Formabschnitt (71) oder dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt (72) ausgebildet ist und von diesem vorragt zu entweder dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt (72) oder dem ersten vorbestimmten Formabschnitt (71), und einen vorbestimmten Zwischenraum zwischen dem ersten vorbestimmten Formabschnitt (71) und dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt (72) ausbildet, wenn der Zwischenraumausbildungsabschnitt (90) den anderen vorbestimmten Formabschnitt, d. h. den zweiten vorbestimmten Formabschnitt (72) oder den ersten vorbestimmten Formabschnitt (71) kontaktiert, wobei ein Vorragebetrag des Zwischenraumausbildungsabschnittes (90) von dem ersten vorbestimmten Formabschnitt (71) oder dem zweiten vorbestimmten Formabschnitt (72) variabel ist.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: der erste Antriebshebel (40) und der zweite Antriebshebel (50) hintereinander in einer axialen Richtung der Abgabewelle (37) angeordnet sind; und zumindest entweder der erste vorbestimmte Formabschnitt (71) oder der zweite vorbestimmte Formabschnitt (72) ausgebildet ist durch Biegen eines Elementes, das entweder den ersten Antriebshebel (40) oder den zweiten Antriebshebel (50) ausbildet.
Ventilantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Aktuator (30) Folgendes aufweist: ein Zahnradelement (36), das mit der Abgabewelle (37) verbunden ist; und einen Elektromotor (34), der eine Antriebskraft zu der Abgabewelle (37) durch das Zahnradelement (36) ausgibt.
Aufladeeinrichtung mit: einem Kompressor (11), der in einem Einlasskanal (6) eingebaut ist, der Einlassluft zu einem Verbrennungsmotor (2) führt; einer Turbine (13), die in einem Abgaskanal (10) eingebaut ist, die von dem Verbrennungsmotor (2) abgegebenes Abgas leitet, wobei die Turbine (13) den Kompressor (11) dreht, wenn die Turbine (13) bei Lieferung des Abgases zu der Turbine (13) gedreht wird; einem ersten Ventil (17), das in einem Abgasströmungspfad (142, 143, 144, 146, 221, 222, 231, 232) eingebaut ist, der das Abgas von dem Verbrennungsmotor (2) zu der Turbine (13) führt, wobei das erste Ventil (17) den Abgasströmungspfad (142, 143, 144, 146, 221, 222, 231, 232) durch Drehung des ersten Ventils (17) um eine Achse einer ersten Ventilwelle (173) öffnet oder schließt; einem zweiten Ventil (18), das in einem Bypassströmungspfad (145, 147, 223, 233, 234) eingebaut ist, der zwischen einer Seite der Turbine (13), an der der Verbrennungsmotor (2) angeordnet ist, und einer entgegengesetzten Seite der Turbine (13), die von dem Verbrennungsmotor (2) entgegengesetzt ist, in dem Abgaskanal (10) verbindet, wobei der Bypassströmungspfad (145, 147, 223, 233, 234) die Turbine (13) umgeht, wobei das zweite Ventil (18) den Bypassströmungspfad (145, 147, 223, 233, 234) durch Drehung des zweiten Ventils (18) um eine Achse einer zweiten Ventilwelle (183) öffnet oder schließt; und der Ventilantriebsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der erste Ventilhebel (61) mit der ersten Ventilwelle (173) einstückig drehbar ist, um das erste Ventil (17) anzutreiben, und der zweite Ventilhebel (62) mit der zweiten Ventilwelle (183) einstückig drehbar ist, um das zweite Ventil (18) anzutreiben.
Aufladeeinrichtung mit: einem ersten Kompressor (251) und einem zweiten Kompressor (252), die in einem Einlasskanal (6) eingebaut sind, der Einlassluft zu einem Verbrennungsmotor (2) führt; einer ersten Turbine (261), die in einem Abgaskanal (10) eingebaut ist, der von dem Verbrennungsmotor (2) abgegebenes Abgas leitet, wobei die erste Turbine (261) den ersten Kompressor (251) dreht, wenn die erste Turbine (261) bei Lieferung des Abgases zu der ersten Turbine (261) gedreht wird; einer zweiten Turbine (262), die in dem Abgaskanal (10) eingebaut ist, wobei die zweite Turbine (262) den zweiten Kompressor (11) dreht, wenn die zweite Turbine (262) bei Lieferung des Abgases zu der zweiten Turbine (262) gedreht wird; einem ersten Ventil (17), das in entweder einem ersten Abgasströmungspfad (271), der das Abgas von dem Verbrennungsmotor (2) zu der ersten Turbine (261) führt, oder in einem zweiten Abgasströmungspfad (272) eingebaut ist, der das Abgas von dem Verbrennungsmotor (2) zu der zweiten Turbine (262) führt, wobei das erste Ventil (17) den einen Abgasströmungspfad, d. h. den zweiten Abgasströmungspfad (272) oder den ersten Abgasströmungspfad (271) durch Drehung des ersten Ventils (17) um eine Achse einer ersten Ventilwelle (173) öffnet oder schließt; einem zweiten Ventil (18), das in einen Bypassströmungspfad (273) eingebaut ist, der zwischen einer Seite der ersten Turbine (261) und der zweiten Turbine (262), an der der Verbrennungsmotor (2) angeordnet ist, und einer entgegengesetzten Seite der ersten Turbine (261) und der zweiten Turbine (262), die von dem Verbrennungsmotor (2) entgegengesetzt ist, in dem Abgaskanal (10) verbindet, während der Bypassströmungspfad (273) die erste Turbine (261) und die zweite Turbine (262) umgeht, wobei das zweite Ventil (18) den Bypassströmungspfad (273) durch Drehung des zweiten Ventils (18) um eine Achse einer zweiten Ventilwelle (183) öffnet oder schließt; und der Ventilantriebsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der erste Ventilhebel (61) mit der ersten Ventilwelle (173) einstückig drehbar ist, um das erste Ventil (17) anzutreiben, und der zweite Ventilhebel (62) mit der zweiten Ventilwelle (183) einstückig drehbar ist, um das zweite Ventil (18) anzutreiben.