DE60108290T2

DE60108290T2 - Ventilhub- und Phasenänderungsvorrichtung und Lufteintrittmengensteuerungsgerät einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60108290T2
Application number: DE60108290T
Authority: DE
Inventors: Kouichi Toyota-shi Aichi-ken Shimizu; Hiroyuki Toyota-shi Aichi-ken Kawase; Yuuji Toyota-shi Aichi-ken Yoshihara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2001263015A; DE60108290D1; EP1143119B1; US20010023674A1; JP3799944B2; EP1143119A3; US6425357B2; EP1143119A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen variablen Ventilantriebsmechanismus einer Brennkraftmaschine, der Ventilcharakteristika von Einlassventilen oder Auslassventilen der Kraftmaschine ändern kann, und sie bezieht sich auch auf ein Einlassluftmengensteuergerät einer Brennkraftmaschine, das den variablen Ventilantriebsmechanismus verwendet.
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Variable Ventilantriebsmechanismen sind zum Ändern des Hubbetrages oder des Arbeitswinkels von Einlassventilen oder Auslassventilen einer Brennkraftmaschine gemäß dem Betriebszustand oder Zuständen der Kraftmaschine geeignet und aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel eines derartigen Mechanismus ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) JP-11-324625 offenbart, bei dem ein Schwenknocken koaxial zu einem Drehnocken vorgesehen ist, der sich gemäß einer Kurbelwelle dreht oder bewegt, und der Drehnocken und der Schwenknocken sind miteinander über einen komplizierten Hebelmechanismus verbunden. Der variable Ventilantriebsmechanismus hat des weiteren eine Steuerwelle, die in dem komplizierten Hebelmechanismus angeordnet ist. Die Phase des Schwenknockens kann dadurch geändert werden, dass die Steuerwelle die Schwenkmittel eines Armes verschiebt oder versetzt, der einen Abschnitt des Hebelmechanismus bildet. Durch Ändern der Phase des Schwenknockens auf diese Art und Weise kann der Hubbetrag oder der Arbeitswinkel des Einlass- oder Auslassventils geändert werden. Dadurch ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und stabile Betriebscharakteristika der Kraftmaschine zu erreichen, zum Beispiel während Betrieben bei niedriger Drehzahl und bei niedriger Last, und die Einlassluftladewirkung zu verbessern, um dadurch eine ausreichend große Abgabe zu gewährleisten, zum Beispiel während Betrieben mit hoher Drehzahl und hoher Last.
Jedoch ist der Hebelmechanismus wahrscheinlich zu lang und zu kompliziert, der den Drehnocken und den Schwenknocken verbindet, die an der selben Achse angeordnet sind. Dies kann zu einer reduzierten Sicherheit oder Zuverlässigkeit bei den Betrieben des variablen Ventilantriebsmechanismus führen.
Ein anderer variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in der US-4 572 118 offenbart.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen variablen Ventilantriebsmechanismus einer Brennkraftmaschine vorzusehen, der mit ausreichender Sicherheit oder Zuverlässigkeit betrieben wird, ohne dass ein langer und komplizierter Hebelmechanismus erforderlich ist, der bei herkömmlichen Kraftmaschinen verwendet wird. Es gehört auch zur Aufgabe der Erfindung, ein Einlassluftmengensteuergerät vorzusehen, das den variablen Ventilantriebsmechanismus verwendet.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen variablen Ventilantriebsmechanismus mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Einlassluftmengensteuergerät mit den Merkmalen von Anspruch 17 gelöst.
Der Zwischenantriebsmechanismus mit dem Eingabeabschnitt, der geeignet ist, durch den Drehnocken angetrieben zu werden, und dem Abgabeabschnitt, der das Ventil antreibt, wenn der Eingabeabschnitt durch den Drehnocken angetrieben wird, wird durch die Welle drehbar geschwenkt, die sich von der Nockenwelle unterscheidet, an der der Drehnocken vorgesehen ist. Durch diese Anordnung besteht kein Bedarf zum Vorsehen eines langen, komplizierten Hebelmechanismus zum Verbinden des Drehnockens mit dem Zwischenantriebsmechanismus (oder Schwenknocken). Wenn der Drehnocken den Eingabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus antreibt, dann wird somit die Antriebskraft in einfacher Weise von dem Eingabeabschnitt zu dem Abgabeabschnitt innerhalb des Antriebsmechanismus übertragen, so dass der Abgabeabschnitt das Einlass- oder Auslassventil gemäß dem Antriebszustand des Drehnockens antreibt.
Die Zwischenwinkeländerungsvorrichtung kann einen relativen Winkel zwischen dem Eingabe- und Abgabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus ändern. Es ist somit möglich, den Start zum Anheben des Einlass- oder Auslassventils vorzurücken oder zu verzögern, der gemäß dem Antriebszustand (oder der Drehphase) des Drehnockens auftritt, wodurch es möglich ist, den Hubbetrag oder den Arbeitswinkel des Ventils einzustellen, der sich mit dem Antriebszustand oder der Drehphase des Drehnockens ändert.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann der Hubbetrag oder der Arbeitswinkel des Einlass- oder Auslassventils durch einen relativ einfachen Aufbau geändert werden, bei dem der relative Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt und dem Abgabeabschnitt geändert wird, ohne dass ein herkömmlicher langer und komplizierter Hebelmechanismus erforderlich ist. Es ist somit möglich, einen variablen Ventilantriebsmechanismus einer Brennkraftmaschine vorzusehen, der mit verbesserter Sicherheit und Zuverlässigkeit betrieben wird.
Gemäß der Erfindung hat der Abgabeabschnitt einen Schwenknocken, der einen Ansatz aufweist, und die Zwischenwinkeländerungsvorrichtung ist zum Ändern des relativen Winkels zwischen dem Ansatz des Schwenknockens und dem Eingabeabschnitt betreibbar.
Bei dem vorstehend beschriebenen variablen Ventilantriebsmechanismus, bei dem der Abgabeabschnitt hauptsächlich aus dem Schwenknocken besteht, kann die Zwischenwinkeländerungsvorrichtung den relativen Winkel zwischen dem Ansatz, der an dem Schwenknocken ausgebildet ist, und dem Eingabeabschnitt ändern, wodurch der Start zum Anheben des Einlass- oder Auslassventils vorgerückt oder verzögert (oder zurückgesetzt) wird, der gemäß dem Antriebszustand (oder der Drehphase) des Drehnockens auftritt, der an der Nockenwelle vorgesehen ist. Da der Hubbetrag oder der Arbeitswinkel des Einlass- oder Auslassventils durch einen derart einfachen Aufbau geändert werden kann, kann der variable Ventilantriebsmechanismus mit verbesserter Sicherheit und Zuverlässigkeit betrieben werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen die selben Bezugszeichen zum Darstellen von ähnlichen Bauelementen verwendet werden, und wobei:
1 zeigt eine schematische Blockdarstellung des Aufbaus einer Brennkraftmaschine und eines Steuersystems davon gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht der Kraftmaschine gemäß der 1;
3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie Y-Y in der 2;
4 zeigt eine Ansicht eines Abschnittes des Zylinderkopfes der Kraftmaschine gemäß der 1 einschließlich einer Einlass- und Auslassnockenwelle und eines variablen Ventilantriebsmechanismus;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zwischenantriebsmechanismus, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
6A, 6B und 6C zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils des Zwischenantriebsmechanismus gemäß der 5;
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Eingabeabschnittes, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
8A, 8B und 8C zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils des Eingabeabschnittes gemäß der 7;
9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Schwenknockens, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
10A, 10B, 10C, 10D und 10E zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht, eine Unteransicht und eine rechte Seitenansicht jeweils des ersten Schwenknockens gemäß der 9;
11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Schwenknockens, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
12A, 12B, 12C, 12D und 12E zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht, eine Bodenansicht, eine rechte Seitenansicht und eine linke Seitenansicht jeweils des zweiten Schwenknockens gemäß der 11;
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Läuferzahnrades, das bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
14A, 14B und 14C zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils des Läuferzahnrades gemäß der 13;
15A, 15B, 15C und 15D zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils eines Stützrohres, das bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
16A, 16B, 16C und 16D zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils einer Steuerwelle, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
17 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe des Stützrohres und des Steuerrohres gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
18A, 18B und 18C zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils der Baugruppe des Stützrohres und des Steuerrohres gemäß der 17;
19 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe des Stützrohres, der Steuerwelle und des Läuferzahnrades gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
20A, 20B und 20C zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils der Baugruppe des Stützrohres, der Steuerwelle und des Läuferzahnrades gemäß der 19;
21 zeigt eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht des inneren Aufbaus des Zwischenantriebsmechanismus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
22 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Hubänderungsaktuators, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
23 zeigt eine Ansicht eines Antriebszustandes des Zwischenantriebsmechanismus des ersten Ausführungsbeispiels;
24A und 24B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des variablen Ventilantriebsmechanismus des ersten Ausführungsbeispiels, der im Querschnitt gezeigt ist;
25A und 25B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des variablen Ventilantriebsmechanismus des ersten Ausführungsbeispiels, der im Querschnitt gezeigt ist;
26A und 26B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des variablen Ventilantriebsmechanismus des ersten Ausführungsbeispiels, der im Querschnitt gezeigt ist;
27A und 27B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des variablen Ventilantriebsmechanismus des ersten Ausführungsbeispiels, der im Querschnitt gezeigt ist;
28 zeigt eine grafische Darstellung von Änderungen des Hubbetrages eines Einlassventils, das durch den variablen Ventilantriebsmechanismus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels eingestellt wird;
29 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehphasendifferenz-Änderungsaktuators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
30 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in der 29;
31 zeigt eine Ansicht zum Beschreiben des Betriebes des Drehphasendifferenzänderungsaktuators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
32 zeigt ein Flussdiagramm einer Ventilantriebssteuerroutine, die durch eine ECU ausgeführt wird, welche bei dem ersten Ausführungsbeispiel enthalten ist;
33 zeigt eine eindimensionale Abbildung, die zum Bestimmen einer Sollversetzung Lt der Steuerwelle in der axialen Richtung verwendet wird, und zwar auf der Grundlage des Beschleunigungsvorrichtungs-Betätigungsbetrages ACCP bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
34 zeigt zweidimensionale Abbildungen, die zum Bestimmen eines Sollzeitgebungs-Vorrückungswertes θt verwendet werden, und zwar auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Einlassluftmenge GA bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
35 zeigt eine grafische Darstellung, die verschiedene Betriebsbereiche der Kraftmaschine zum Gebrauch bei den zweidimensionalen Abbildungen angeben, die in der 34 gezeigt sind;
36 zeigt ein Flussdiagramm einer Hubbetragsänderungssteuerungsroutine, die durch die ECU bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
37 zeigt ein Flussdiagramm einer Drehphasendifferenzänderungssteuerungsroutine, die durch die ECU bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
38 zeigt einen variablen Ventilantriebsmechanismus gemäß einem ersten abgewandelten Beispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
39A und 39B zeigen Ansichten eines Zwischenantriebsmechanismus gemäß einem zweiten abgewandelten Beispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
40 zeigt eine Ansicht eines Zwischenantriebsmechanismus gemäß einem dritten abgewandelten Beispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel;
41A und 41B zeigen Ansichten eines Zwischenantriebsmechanismus gemäß einem vierten abgewandelten Beispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
42A und 42B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des vierten abgewandelten Beispiels gemäß den 41A und 41B;
43A und 43B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des vierten abgewandelten Beispiels gemäß den 41A und 41B;
44A und 44B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des vierten abgewandelten Beispiels gemäß den 41A und 41B;
45A und 45B zeigen Ansichten eines Zwischenantriebsmechanismus gemäß einem fünften abgewandelten Beispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
46A und 46B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des fünften abgewandelten Beispiels gemäß den 45A und 45B;
47A und 47B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des fünften abgewandelten Beispiels gemäß den 45A und 45B;
48A und 48B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des fünften abgewandelten Beispiels gemäß den 45A und 45B;
49A und 49B zeigen Ansichten eine Zwischenantriebsmechanismus gemäß einem sechsten abgewandelten Beispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
50A und 50B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des sechsten abgewandelten Beispiels gemäß den 49A und 49B;
51A und 51B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des sechsten abgewandeltes Beispiels gemäß den 49A und 49B; und
52A und 52B zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Zwischenantriebsmechanismus des sechsten abgewandelten Beispiels gemäß den 49A und 49B.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Die 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer Benzinkraftmaschine (nachfolgend zur Vereinfachung als "Kraftmaschine" bezeichnet) 2 als eine Bauart einer Brennkraftmaschine, bei der die Erfindung angewendet wird, und ein Steuersystem zum Steuern der Kraftmaschine 2.
Die 2 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht der Kraftmaschine 2 (entlang einer Linie X-X, die in der 3 angegeben ist). Die 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie Y-Y, die in der 2 angegeben ist.
Die Kraftmaschine 2 ist bei einem Fahrzeug zum Antreiben des Fahrzeuges angebracht. Die Kraftmaschine 2 hat einen Zylinderblock 4, Kolben 6, die in dem Zylinderblock hin- und herbewegend angeordnet sind, einen Zylinderkopf 8, der an dem Zylinderblock 4 angebracht ist, etc. Vier Zylinder 2a sind in dem Zylinderblock 4 ausgebildet. In jedem Zylinder 2a ist eine Brennkammer 10 durch den Zylinderblock 4 definiert, und zwar entsprechend dem Kolben 6 und dem Zylinderkopf 8.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, sind ein erstes Einlassventil 12a, ein zweites Einlassventil 12b, ein erstes Auslassventil 16a und ein zweites Auslassventil 16b so angeordnet, dass sie der jeweiligen Brennkammer 10 zugewandt sind. Diese Ventile sind so angeordnet, dass das erste Einlassventil 12a einen ersten Einlassanschluss 14a öffnet und schließt, dass das zweite Einlassventil 12b einen zweiten Einlassanschluss 14b öffnet und schließt, dass das erste Auslassventil 16a einen ersten Auslassanschluss 18a öffnet und schließt und dass das zweite Auslassventil 16b einen zweiten Auslassanschluss 18b öffnet und schließt.
Der erste Einlassanschluss 14a und der zweite Einlassanschluss 14b des entsprechenden Zylinders 2a sind mit einem Zwischenbehälter 32 über einen entsprechenden Einlasskanal 30a verbunden, der in einem Einlasskrümmer 30 ausgebildet ist. Jeder Einlasskanal 30a ist mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 34 versehen, so dass eine geforderte Kraftstoffmenge in den ersten Einlassanschluss 14a und den zweiten Einlassanschluss 14b eingespritzt werden kann.
Der Zwischenbehälter 32 ist mit einer Luftreinigungsvorrichtung 42 über einen Einlassdurchlass 40 verbunden. Ein Drosselventil ist nicht in dem Einlassdurchlass 40 vorgesehen. Eine Steuerung der Einlassluftmenge gemäß der Betätigung eines Beschleunigungspedals 74 und der Kraftmaschinendrehzahl NE während einer Leerlaufdrehzahlsteuerung wird dadurch erreicht, dass der Hubbetrag des ersten und des zweiten Einlassventils 12a, 12b eingestellt wird. Der Hubbetrag der Einlassventile 12a, 12b wird dadurch eingestellt, dass ein Hubänderungsaktuator 100 (1) einen Zwischenantriebsmechanismus 120 (der später beschrieben wird) antreibt, der zwischen Schwenkarmen 13 und Einlassnocken 45a (entsprechend dem "Drehnocken") angeordnet ist, die bei einer Einlassnockenwelle 45 vorgesehen sind. Die Ventilzeitgebung der Einlassventile 12a, 12b wird durch einen Drehphasendifferenzänderungsaktuator 104 (4) eingestellt (der zur Vereinfachung als ein "Phasendifferenzänderungsaktuator 104 bezeichnet wird), und zwar gemäß dem Betriebszustand oder den -zuständen der Kraftmaschine 2.
Das erste Auslassventil 16a zum Öffnen und Schließen des ersten Auslassanschlusses 18a des entsprechenden Zylinders 2a und das zweite Auslassventil 16b zum Öffnen und Schließen des zweiten Auslassanschlusses 18b werden mittels des Schwenkarmes 14 durch eine konstanten Hubbetrag geöffnet und geschlossen, während Auslassnocken 46a, die an einer Auslassnockenwelle 46 vorgesehen sind, gemäß dem Betrieb der Kraftmaschine 2 gedreht werden. Der erste Auslassanschluss 18a und der zweite Auslassanschluss 18b des entsprechenden Zylinders 2a sind mit einem Abgaskrümmer 48 verbunden. Durch diese Anordnung werden Abgase zu der Außenseite durch einen katalytischen Wandler 50 ausgelassen.
Eine elektronische Steuereinheit (nachfolgend als "ECU" bezeichnet) 60, die in der Form eines digitalen Computers ist, hat einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 64, einen ROM (Festwertspeicher) 66, eine CTU (Mikroprozessor) 68, einen Eingabeanschluss 70 und einen Abgabeanschluss 72, die durch einen bidirektionalen Bus 62 verbunden sind.
Ein Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetragssensor 76 ist an dem Beschleunigungspedal 74 angebracht und erzeugt ein elektrisches Spannungsabgabesignal, das proportional zu dem Niederdrückungsbetrag des Beschleunigungspedals 74 ist (nachfolgend als ein "Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetrag ACCP" bezeichnet). Das elektrische Spannungsabgabesignal wird zu dem Eingabeanschluss 70 über eine A/D-Wandler 73 übertragen. Ein Oberer-Totpunkt-Sensor 80 erzeugt einen Abgabepuls zum Beispiel dann, wenn der Zylinder mit der Nummer 1 des Zylinders 2a den oberen Totpunkt während des Einlasshubes erreicht. Die durch den Oberer-Totpunkt-Sensor 80 so erzeugten Abgabepulse werden zu dem Eingabeanschluss 70 übertragen. Ein Kurbelwinkelsensor 82 erzeugt ein Abgabepuls jeweils bei 30° der Drehung der Kurbelwelle. Die durch den Kurbelwinkelsensor 82 so erzeugten Abgabepulse werden zu dem Eingabeanschluss 70 übertragen. Die CPU 68 berechnet einen gegenwärtigen Kurbelwinkel auf der Grundlage der von dem Oberer-Totpunkt-Sensor 80 aufgenommenen Abgabepulse und der von dem Kurbelwinkelsensor 82 aufgenommenen Abgabepulse, und sie berechnet eine Kraftmaschinendrehzahl NE auf der Grundlage der Frequenz der Abgabepulse, die von dem Kurbelwinkelsensor 82 aufgenommen werden.
Der Einlassdurchlass 40 ist mit einem Einlassluftsensor 84 versehen, der ein elektrisches Spannungsabgabesignal entsprechend der Einlassluftmenge GA erzeugt, die in den Einlassdurchlass 40 strömt. Das elektrische Spannungsabgabesignal wird von dem Sensor 84 zu dem Eingabeanschluss 70 über einen A/D-Wandler 73 übertragen. Der Zylinderblock 4 der Kraftmaschine 2 ist mit einem Wassertemperatursensor 86 versehen, der die Temperatur THW eine Kühlwassers der Kraftmaschine 2 erfasst und ein elektrisches Spannungsabgabesignal gemäß der Kühlwassertemperatur THW erzeugt. Das elektrische Spannungsabgabesignal wird von dem Sensor 86 zu dem Eingabeanschluss 70 über einen A/D-Wandler übertragen. Darüber hinaus ist der Abgaskrümmer 48 mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 88 versehen, der ein elektrisches Spannungsabgabesignal erzeugt, das das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases angibt, das durch den Krümmer 48 strömt. Das elektrische Spannungsabgabesignal wird von dem Sensor 88 zu dem Eingabeanschluss 70 über einen A/D-Wandler 73 übertragen.
Darüber hinaus ist ein Wellenpositionssensor 90 zum Erfassen der Versetzung einer Steuerwelle 132 in der axialen Richtung davon vorgesehen, wenn die Welle 132 durch den Hubänderungsaktuator 100 bewegt wird. Der Wellenpositionssensor 90 erzeugt ein elektrisches Spannungsabgabesignal, das die axiale Versetzung der Welle angibt, und zwar für den Eingabeanschluss 70 über einen A/D-Wandler 73. Ein Nockenwinkelsensor 92 ist zum Erfassen des Nockenwinkels der Einlassnocken 45a vorgesehen, der die Einlassventile 12a, 12b über einen Zwischenantriebsmechanismus 120 antreibt. Der Nockenwinkelsensor 92 erzeugt Abgabepulse für den Eingabeanschluss 70, wenn sich die Einlassnockenwelle 45 dreht.
Der Eingabeanschluss 70 nimmt außerdem verschiedene andere Signale auf, die für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht wesentlich sind und somit nicht in der 1 dargestellt sind.
Der Abgabeanschluss 72 ist mit jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 34 über eine entsprechende Antriebsschaltung 94 verbunden. Die ECU 60 führt eine Ventilöffnungssteuerung für jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 34 gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine 2 durch, um dadurch die Kraftstoffeinspritzzeitgebung und die Kraftstoffeinspritzmenge zu steuern.
Der Abgabeanschluss 72 ist außerdem mit einem ersten Ölsteuerventil 98 über eine Antriebsschaltung 96 verbunden, so dass die ECU 60 den Hubänderungsaktuator 100 gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine 2, wie zum Beispiel eine geforderte Einlassluftmenge, steuert. Der Abgabeanschluss 72 ist des weiteren mit einem zweiten Ölsteuerventil 102 über eine Antriebsschaltung 96 verbunden, so dass die ECU 60 den Phasendifferenzänderungsaktuator 104 gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine 2 steuert. Bei dieser Anordnung steuert die ECU 60 die Ventilzeitgebung und den Hubbetrag der Einlassventile 12a, 12b, um so die Einlassluftmengensteuerung sowie andere Steuerungen zu implementieren (wie zum Beispiel jene zum Verbessern des volumetrischen Wirkungsgrades oder zum Steuern einer EGR-Menge).
Der variable Ventilantriebsmechanismus für die Einlassventile 12a, 12b wird nun beschrieben. Die 4 zeigt im einzelnen einen Abschnitt des Zylinderkopfes 8 einschließlich der Einlassnockenwelle 45, eines an der Einlassnockenwelle 45 angebrachten variablen Ventilantriebsmechanismus sowie andere Komponenten.
Der variable Ventilantriebsmechanismus hat insgesamt vier Zwischenantriebsmechanismen 120, die für die jeweiligen Zylinder 2a vorgesehen sind, den Hubänderungsaktuator 100, der an einem Ende des Zylinderkopfes 8 angebracht ist, und den Phasendifferenzänderungsaktuator 104, der an dem anderen Ende des Zylinderkopfes 8 angebracht ist.
Einer der Zwischenantriebsmechanismen 120 ist in den 5 und 6A bis 6C dargestellt. Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zwischenantriebsmechanismus 120. Die 6A, 6B und 6C zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils des Antriebsmechanismus 120. Der Zwischenantriebsmechanismus 120 hat einen Eingabeabschnitt 122, der in seinem mittleren Abschnitt ausgebildet ist, einen ersten Schwenknocken 124, der links von dem Eingabeabschnitt 122 ausgebildet ist, und einen zweiten Schwenknocken 126, der rechts von dem Eingabeabschnitt 122 ausgebildet ist. Ein Gehäuse 122a des Eingabeabschnittes 122 sowie Gehäuse 124a, 126a der Schwenknocken 124, 126 haben zylindrische Formen mit gleichen Außendurchmessern.
Der Aufbau des Eingabeabschnittes 122 ist in den 7 und 8A bis 8C dargestellt. Die 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Eingabeabschnittes 122. Die 8A, 8B und 8C zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils des Eingabeabschnittes 122. Das Gehäuse 122a des Eingabeabschnittes 122 definiert einen Innenraum, der sich in der Richtung der Achse des Gehäuses 122a erstreckt. Eine Innenumfangsfläche des Gehäuses 122a, die den Innenraum definiert, hat schraubenförmige Nuten 122b, die in der axialen Richtung schraubenförmig mit einem Rechtsgewinde ausgebildet sind. Zwei parallele Arme 122c, 122d stehen von einer Außenumfangsfläche des Gehäuses 122a vor. Entfernte Endabschnitte der Arme 122c, 122d stützen eine Welle 122e, die sich zwischen den Armen 122c, 122d erstreckt. Die Welle 122e erstreckt sich parallel zu der Achse des Gehäuses 122a. Eine Walze 122f ist an der Welle 122e drehbar angebracht.
Der Aufbau des ersten Schwenknockens 124 ist in den 9 und 10A bis 10E dargestellt. Die 9, 10A, 10B, 10C, 10D und 10E zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht, eine Bodenansicht, eine rechte Seitenansicht bzw. eine linke Seitenansicht. Das Gehäuse 124a des ersten Schwenknockens 124 definiert einen inneren Raum, der sich in der axialen Richtung des Gehäuses 124a erstreckt. Eine Innenumfangsfläche des Gehäuses 124a definiert den inneren Raum mit schraubenförmigen Nuten 124b, die in der axialen Richtung schraubenförmig mit einem Linksgewinde ausgebildet sind. Ein linkes Ende des inneren Raumes ist mit einem ringartigen Lager 124c mit einem mittleren Loch mit kleinem Durchmesser abgedeckt. Ein im allgemeinen dreieckiger Ansatz 124d steht von einer Außenumfangsfläche des Gehäuses 124a vor. Eine Seite von dem Ansatz 124d bildet eine Nockenfläche 124e, die eine konkav gekrümmte Fläche ist.
Der Aufbau des zweiten Schwenknockens 126 ist in den 11 und 12A bis 12E dargestellt. Die 11, 12A, 12B, 12C, 12D und 12E zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht, eine Bodenansicht, eine rechte Seitenansicht bzw. eine linke Seitenansicht. Das Gehäuse 126a des zweiten Schwenknockens 126 definiert einen inneren Raum, der sich in der axialen Richtung des Gehäuses 126a erstreckt. Eine Innenumfangsfläche des Gehäuses 126a, die den inneren Raum definiert, hat schraubenförmige Nuten 126b, die in der axialen Richtung schraubenförmig mit einem Linksgewinde ausgebildet sind. Ein rechtes Ende des inneren Raumes ist durch ein ringartiges Lager 126c mit einem mittleren Loch mit kleinem Durchmesser abgedeckt. Ein im allgemeinen dreieckiger Ansatz 126d steht von einer Außenumfangsfläche des Gehäuses 126a vor. Eine Seite von dem Ansatz 126d bildet eine Nockenfläche 126e, die eine konkav gekrümmte Fläche ist.
Der erste Schwenknocken 124 und der zweite Schwenknocken 126 sind an den entgegensetzten Seiten des Eingabeabschnittes 122 so angeordnet, dass die Lager 124c, 126c axial nach außen gerichtet sind, und so, dass die entsprechenden Endflächen der Nocken und der Eingabeabschnitt miteinander in Kontakt sind. Somit hat die Baugruppe der Nocken 124, 126 und des Eingabeabschnittes 122, die an der selben Achse angeordnet sind, eine im allgemeinen zylindrische Form mit einem inneren Raum, wie dies in der 5 gezeigt ist.
Ein Läuferzahnrad 128, das in den 13 und 14A bis 14C gezeigt ist, ist in dem inneren Raum angeordnet, der durch den Eingabeabschnitt 122 und die beiden Schwenknocken 124, 126 definiert ist. Die 13, 14A, 14B und 14C zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils des Läuferzahnrades 128. Das Läuferzahnrad 128 hat eine im allgemeinen zylindrische Form. Ein mittlerer Abschnitt von einer Außenumfangsfläche des Läuferzahnrades 128 hat schraubenförmige Eingabenuten 128a, die schraubenförmig mit einem Rechtsgewinde ausgebildet sind. Erste schraubenförmige Abgabenuten 128c, die schraubenförmig mit einem Linksgewinde ausgebildet sind, sind an der linken Seite der schraubenförmigen Eingabenuten 128a angeordnet. Ein Abschnitt 128b mit kleinem Durchmesser ist zwischen den schraubenförmigen Eingabenuten 128a und den ersten schraubenförmigen Abgabenuten 128c angeordnet. Zweite schraubenförmige Abgabenuten 128e, die schraubenförmig mit einem Linksgewinde ausgebildet sind, sind an der rechten Seite der schraubenförmigen Eingabenuten 128a angeordnet. Ein Abschnitt 128d mit kleinem Durchmesser ist zwischen den schraubenförmigen Eingabenuten 128a und den zweiten schraubenförmigen Abgabenuten 128e angeordnet. Die ersten und die zweiten schraubenförmigen Abgabenuten 128c, 128e haben einen kleineren Außendurchmesser als die schraubenförmigen Eingabenuten 128a. Wenn der Eingabeabschnitt 122 an den schraubenförmigen Eingabenuten 128a angebracht ist, dann können daher die ersten schraubenförmigen Abgabenuten 128c, 128e durch den inneren Raum des Eingabeabschnittes 122 hindurchtreten.
Ein Durchgangsloch 128f ist durch das Läuferzahnrad 128 hindurch in der Richtung der Mittelachse des Zahnrades 128 ausgebildet. Der Abschnitt 128d mit kleinem Durchmesser hat ein Langloch 128g, zu dem das Durchgangsloch 128f an der Außenumfangsfläche des Läuferzahnrades 128 mündet. Das Langloch 128g hat ein größeres Maß in der Umfangsrichtung des Läuferzahnrades 128.
Ein Stützrohr 130, das in den 15A bis 15D teilweise gezeigt ist, ist innerhalb des Durchgangsloches 128f des Läuferzahnrades 128 so angeordnet, dass das Stützrohr 130 in der Umfangsrichtung verschiebbar ist. Die 15A, 15B, 15C und 15D zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht bzw. eine rechte Seitenansicht. Das Stützrohr 130 ist ein einziges Stützrohr, das durch alle Zwischenantriebsmechanismen 120 gemeinsam genutzt wird, wie dies in der 4 gezeigt ist. Das Stützrohr 130 hat ein Langloch 130a für jeden Zwischenantriebsmechanismus 120. Jedes Langloch 130a hat ein größeres Maß in der axialen Richtung des Stützrohres 130.
Die Steuerwelle 132 erstreckt sich durch ein Inneres des Stützrohres 130 derart, dass die Steuerwelle 132 in der axialen Richtung verschiebbar ist. Die 16A, 16B, 16C und 16D zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils eines Abschnittes von der Steuerwelle 132. Ähnlich wie das Stützrohr 130 wird die einzige Steuerwelle 132 durch alle Zwischenantriebsmechanismen 120 gemeinsam genutzt oder gemeinsam verwendet. Ein Stopperstift 132a, der von der Steuerwelle 132 vorsteht, ist für jeden Zwischenantriebsmechanismus 120 vorgesehen. Jeder Stopperstift 132a erstreckt sich durch ein entsprechendes axial ausgebildetes Langloch 130a des Stützrohres 130. Eine Nebenbaugruppe des Stützrohres 130 und der Steuerwelle 132 ist in den 17 und 18A bis 18C dargestellt. Die 17, 18A, 18B und 18C zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine rechte Seitenansicht jeweils der Baugruppe.
Eine Baugruppe, bei der das Läuferzahnrad 128 mit dem Stützrohr 130 und der Steuerwelle 132 montiert ist, ist in den 19 und 20A bis 20C gezeigt. Die 19, 20A, 20B und 20C zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht bzw. eine rechte Seitenansicht.
Jeder Stopperstift 132a der Steuerwelle 132 erstreckt sich durch ein axial ausgebildetes Langloch 130a des Stützrohres 130 mit einem größeren Maß in der axialen Richtung. Darüber hinaus ist ein entferntes Ende von jedem Stopperstift 132a durch ein in Umfangsrichtung ausgebildetes Langloch 128g eines entsprechenden Läuferzahnrades 128 eingeführt. Um die Anordnung gemäß den 19 und 20A bis 20C vorzusehen, ist es möglich, den Stopperstift 132a an der Steuerwelle 132 so auszubilden, dass der Stift 132 durch die Langlöcher 128g und 130a hindurchtritt, während die Steuerwelle 132, das Stützrohr 130 und das Läuferzahnrad 128 zusammen montiert sind, wie dies in den 19 und 20A bis 20C gezeigt ist.
Durch die in den Stützrohr 130 so ausgebildeten axialen Langlöcher 130a ist es möglich, die Stopperstifte 132 der Steuerwelle 132 in der axialen Richtung so zu bewegen, dass die Läuferzahnräder 128 in der axialen Richtung bewegt werden, auch wenn das Stützrohr 130 an dem Zylinderkopf 8 befestigt ist. Jedes Läuferzahnrad 128 gelangt an seinem in Umfangsrichtung ausgebildeten Langloch 128g mit einem entsprechenden Stopperstift 132a in Eingriff, so dass die axiale Position des jeweiligen Läuferzahnrades 128 durch den entsprechenden Stopperstift 132a bestimmt ist. Da der Stopperstift 132 in dem in Umfangsrichtung ausgebildeten Langloch 128g bewegbar ist, kann das Läuferzahnrad 128 um die Achse schwenken.
Der in den 19 und 20A bis 20C gezeigte Aufbau ist in der Kombination des Eingabeabschnittes 122 und der Schwenknocken 124, 126 angeordnet, wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist, um so einen entsprechenden Zwischenantriebsmechanismus 120 zu bilden. Die innere Struktur des Zwischenantriebsmechanismus 120 ist in der perspektivischen Ansicht der 21 gezeigt. In der 21 ist die innere Struktur des Zwischenantriebsmechanismus 120 dadurch dargestellt, dass der Eingabeabschnitt und die Schwenknocken 124, 126 horizontal geschnitten sind, und dass die oberen Hälften von diesem Abschnitt und von diesen Nocken 122, 124, 126 entfernt wurden.
Wie dies in der 21 gezeigt ist, kämmen die schraubenförmigen Eingabenuten 128a des Läuferzahnrades 128 die schraubenförmigen Nuten 122b, die in dem Eingabeabschnitt 122 ausgebildet sind. Die ersten schraubenförmigen Abgabenuten 128c kämmen die schraubenförmigen Nuten 124b, die in dem Schwenknocken 124 ausgebildet sind. Die zweiten schraubenförmigen Abgabenuten 128e kämmen die schraubenförmigen Nuten 126b, die in dem zweiten Schwenknocken 126 ausgebildet sind.
Wie dies in der 4 gezeigt ist, ist jeder Zwischenantriebsmechanismus 120, der gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebaut ist, an den Seiten der Lager 124c, 126c der Schwenknocken 124, 126 zwischen vertikalen Wandabschnitten 136, 138 eingeklemmt, die an dem Zylinderkopf 8 ausgebildet sind, so dass jeder Zwischenantriebsmechanismus 120 um die Achse schwenken darf, aber er darf sich nicht in der axialen Richtung bewegen. Jeder vertikale Wandabschnitt 136, 138 hat ein Loch, das mit dem Mittelloch des entsprechenden Lagers 124c, 126c ausgerichtet ist. Das Stützrohr 130 ist durch die Löcher der Wandabschnitte 136, 138 hindurch eingefügt und an diese Abschnitte fixiert. Somit ist das Stützrohr 130 an den Zylinderkopf 8 fixiert, und es wird daher verhindert, dass es sich in der axialen Richtung bewegt oder um die Achse dreht.
Die in dem Stützrohr 130 angeordnete Steuerwelle 132 erstreckt sich durch das Stützrohr 130 gleitbar in der axialen Richtung, und sie ist an einem ihrer Enden mit dem Hubänderungsaktuator 100 verbunden. Die Versetzung der Steuerwelle 132 in der axialen Richtung kann durch den Hubänderungsaktuator 100 eingestellt werden.
Der Aufbau des Hubänderungs-Aktuators 100 ist in der 22 dargestellt. Die 22 zeigt einen vertikalen Querschnitt des Hubänderungsaktuators 100 und außerdem zeigt sie das erste Ölsteuerventil 98.
Der Hubänderungsaktuator 100 besteht hauptsächlich aus einem Zylinderrohr 100a, einem Kolben 100b, der in dem Zylinderrohr 100a angeordnet ist, einem Paar Endabdeckungen 100c, 100d zum Schließen der entgegengesetzten Öffnungen des Zylinderrohres 100a und eine Schraubenfeder 100e, die in einem zusammengedrückten Zustand zwischen dem Kolben 100b und der äußeren Endabdeckung 100c angeordnet ist, die von dem Zylinderkopf 8 entfernt angeordnet ist. Der Hubänderungsaktuator 100 ist an der inneren Endabdeckung 100d an einem vertikalen Wandabschnitt 140 als Teil des Zylinderkopfes 8 fixiert.
Die Steuerwelle 132, die sich durch die innere Endabdeckung 100d und den vertikalen Wandabschnitt 140 des Zylinderkopfes 8 erstreckt, ist mit ihrem einen Ende mit dem Kolben 100b verbunden. Daher bewegt sich die Steuerwelle 132 gemäß den Bewegungen des Kolbens 100b.
Ein innerer Raum des Zylinderrohres 100a ist durch den Kolben 100b in eine erste Druckkammer 100f und eine zweite Druckkammer 100g geteilt. Ein erster Ölkanal 100h, der in der inneren Endabdeckung 100b ausgebildet ist, ist mit der ersten Druckkammer 100f verbunden. Ein zweiter Ölkanal 100i, der in der äußeren Endabdeckung 100c ausgebildet ist, ist mit der zweiten Druckkammer 100g verbunden.
Wenn ein Hydrauliköl wahlweise der ersten Druckkammer 100f und der zweiten Druckkammer 100g durch den ersten Ölkanal 100h oder den zweiten Ölkanal 100i zugeführt wird, dann wird der Kolben 100b in den axial entgegengesetzten Richtungen (wie dies durch eine Pfeil S in der 22 angegeben ist) der Steuerwelle 132 bewegt. Durch den so bewegten Kolben 100b wird die Steuerwelle 132 auch in der axialen Richtung bewegt.
Der erste Ölkanal 100h und der zweite Ölkanal 100i sind mit dem ersten Ölsteuerventil 98 verbunden. Ein Zuführungskanal 98a und ein Auslasskanal 98b sind mit dem ersten Ölsteuerventil 98 verbunden. Der Zuführungskanal 98a ist mit einer Ölwanne 144 über eine Ölpumpe P verbunden, die gemäß einer Drehung einer Kurbelwelle 142 (4) angetrieben wird. Der Auslasskanal 98b ist direkt mit der Ölwanne 144 verbunden.
Das erste Ölsteuerventil 98 hat eine Einfassung 98c, welche einen ersten Zuführungs-/Auslassanschluss 98d, einen zweiten Zuführungs-/Auslassanschluss 98e, einen ersten Auslassanschluss 98f, einen zweiten Auslassanschluss 98g und einen Zuführungsanschluss 98h aufweist. Der erste Ölkanal 100h ist mit dem ersten Zuführungs-/Auslassanschluss 98d verbunden. Der zweite Ölkanal 100i ist mit dem zweiten Zuführungs-/Auslassanschluss 98e verbunden. Darüber hinaus ist der Zuführungskanal 98a mit dem Zuführungsanschluss 98h verbunden. Der Auslasskanal 98b ist mit dem ersten Auslassanschluss 98f und dem zweiten Auslassanschluss 98g verbunden. Die Einfassung 98c nimmt einen Spulenkörper 98m auf, der vier Ventilabschnitte 98i aufweist. Der Spulenkörper 98m wird durch eine Schraubenfeder 98j in einer der axial entgegengesetzten Richtungen gedrückt, und er wird durch einen Elektromagnetsolenoid 98k in der anderen Richtung bewegt.
Wenn der Elektromagnetsolenoid 98k in einem entregten Zustand bei dem ersten Ölsteuerventil 98 ist, das gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebaut ist, dann wird der Spulenkörper 28m zu dem Elektromagnetsolenoid 98k in der Einfassung 98c durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 98j vorgespannt. In diesem Zustand ist der erste Zuführungs-/Auslassanschluss 98d mit dem ersten Auslassanschluss 98f in Verbindung, und der zweite Zuführungs-/Auslassanschluss 98e ist mit dem Zuführungsanschluss 98h in Verbindung. Wenn das erste Ölsteuerventil 98 in diesem Zustand ist, dann wird das Hydrauliköl von der Ölwanne 144 in die zweite Druckkammer 100g durch den Zuführungskanal 98a, das erste Ölsteuerventil 98 und den zweiten Ölkanal 100i zugeführt. Dabei kehrt das Hydrauliköl von der ersten Druckkammer 100f in die Ölwanne 144 durch den ersten Ölkanal 100h, das erste Ölsteuerventil 98 und den Auslasskanal 98b zurück. Infolge dessen wird der Kolben 100b zu dem Zylinderkopf 8 bewegt. Durch den so bewegten Kolben 100b wird die Steuerwelle 132 in die Richtung F als eine der Richtungen bewegt, die durch die Pfeile S angegeben ist.
Zum Beispiel ist in der 21 ein Betriebszustand des jeweiligen Zwischenantriebsmechanismus 120 gezeigt, wenn der Kolben 100b am nächsten zu dem Zylinderkopf 8 bewegt ist. In diesem Zustand ist die Phasendifferenz oder der Phasenwinkel zwischen der Walze 122f des Eingabeabschnitts 122 und den Ansätzen 124d, 126d der Schwenknocken 124, 126 maximiert. Es ist zu beachten, dass dieser Zustand durch die Druckkraft oder die Vorspannkraft der Schraubenfeder 100e ebenfalls dann eingerichtet ist, wenn die Kraftmaschine 2 nicht betrieben wird, und somit wird kein Hydraulikdruck durch die Ölpumpe P erzeugt.
Wenn der Elektromagnetsolenoid 98k erregt ist, dann wird der Spulenkörper 98m zu der Schraubenfeder 98j in der Einfassung 98c gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 98j bewegt, so dass der zweite Zuführungs-/Auslassanschluss 98e mit dem zweiten Auslassanschluss 98g in Verbindung ist und dass der erste Zuführungs-/Auslassanschluss 98d mit dem Zuführungsanschluss 98h in Verbindung ist. In diesem Zustand wird das Hydrauliköl von der Ölwanne 144 zu der ersten Druckkammer 100f durch den Zuführungskanal 98a, das erste Ölsteuerventil 98 und den ersten Ölkanal 100h zugeführt. Dabei kehrt das Hydrauliköl von der zweiten Druckkammer 100g in die Ölwanne 144 durch den zweiten Ölkanal 100i, das erste Ölsteuerventil 98 und den Auslasskanal 98b zurück. Infolge dessen wird der Kolben 100b von dem Zylinderkopf 8 wegbewegt. Gemäß der Bewegung des Kolbens 100b wird die Steuerwelle 132 in die Richtung R als eine der Richtungen bewegt, die durch die Pfeile S angegeben sind.
Zum Beispiel ist in der 23 ein Betriebszustand des jeweiligen Zwischenantriebsmechanismus 120 dargestellt, wenn der Kolben 100b von dem Zylinderkopf 8 am weitesten wegbewegt ist. In diesem Zustand ist die Phasendifferenz oder der Phasenwinkel zwischen der Walze 122f des Eingabeabschnitts 122 und den Ansätzen 124d, 126d der Schwenknocken 124, 126 minimiert.
Wenn der Spulenkörper 98m an einer Zwischenposition in der Einfassung 98c durch Steuern der elektrischen Stromstärke positioniert ist, die in den Elektromagnetsolenoid 98k eingespeist wird, dann sind der erste Zuführungs-/Auslassanschluss 98d und der zweite Zuführungs-/Auslassanschluss 98e geschlossen, und es wird unterbunden, dass das Hydrauliköl durch die Zuführungs-/Auslassanschlüsse 98d, 98e bewegt wird. In diesem Zustand wird kein Hydrauliköl weder zu der ersten Druckkammer 100f noch der zweiten Druckkammer 100g zugeführt und auch nicht aus diesen ausgelassen, und Hydrauliköl wird innerhalb der ersten Druckkammer 100f und der zweiten Druckkammer 100g gehalten. Daher sind der Kolben 100b und die Steuerwelle 132 an den Positionen in deren axialer Richtung fixiert. Dieser Zustand ist in der 22 dargestellt, bei dem der Kolben 100b und die Steuerwelle 132 an ihren Positionen fixiert sind. Durch Fixieren des Kolbens 100b und der Steuerwelle 132 in einem Zwischenzustand zwischen jenen Zuständen, die zum Beispiel in den 21 und 23 angegeben sind, kann die Phasendifferenz oder der Phasenwinkel zwischen der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 und den Ansätzen 124d, 126d der Schwenknocken 124, 126 in einem Zwischenzustand fixiert werden.
Durch Steuern der Pulsdauer, mit der der Elektromagnetsolenoid 98k erregt wird, kann darüber hinaus der Öffnungsgrad des ersten Zuführungs-/Auslassanschlusses 98d und der Öffnungsgrad des zweiten Zuführungs-/Auslassanschlusses 98e so eingestellt werden, dass die Zuführungsrate des Hydrauliköles aus dem Zuführungsanschluss 98k zu der ersten Druckkammer 100f oder zu der zweiten Druckkammer 100g gesteuert wird.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, wird die Walze 122f, die bei dem Eingabeabschnitt 122 des entsprechenden Zwischenantriebsmechanismus 120 vorgesehen ist, in einen Kontakt mit dem entsprechenden Einlassnocken 45a gehalten. Daher schwenkt der Eingabeabschnitt 122 des entsprechenden Zwischenantriebsmechanismus 120 um die Achse des Stützrohres 130 gemäß dem Profil der Nockenfläche des Einlassnockens 45a. Zusammengedrückte Federn 122d sind zwischen dem Zylinderkopf 8 und den Armen 122c, 122d vorgesehen, die die Walze 122f so stützen, dass die Walze 122f durch die zusammengedrückten Federn 122g zu dem entsprechenden Einlassnocken 45a gedrückt wird. Daher wird jede Walze 122f immer in einen Kontakt mit dem entsprechenden Einlassnocken 45a gehalten.
Ein runder Basisabschnitt von jedem Schwenknocken 124, 126 (das heißt ein Abschnitt, der die Ansätze 124d oder 126d ausschließt) ist in Kontakt mit einer Walze 13a, die an einer Mitte von einem entsprechenden Schwenkarm von zwei Schwenkarmen 13 vorgesehen ist. Jeder Schwenkarm 13 ist durch eine Einstellvorrichtung 13b an einem körpernahen Endabschnitt 13c davon schwenkbar gestützt, der sich nahe der Mitte des Zylinderkopfes 8 befindet, während ein entfernter Endabschnitt 13d des Schwenkarmes 13 außerhalb des Zylinderkopfes 8 angeordnet ist und mit einem Schaftende 12c des entsprechenden Einlassventils 12a oder 12b in Kontakt ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die Phasendifferenz oder der Phasenwinkel zwischen der Walze 122f des Eingabeabschnitts 122 und den Ansätzen 124d, 126d der Schwenknocken 124, 126 über die Steuerwelle 132 und das Läuferzahnrad 128 durch Einstellen der Position des Kolbens 100b des Hubänderungsaktuators 100 eingestellt werden. Durch die so eingestellte Position des Kolbens 100b des Hubänderungsaktuators 100 kann der Hubbetrag der Einlassventile 12a, 12b in einer nachfolgend beschriebenen Art und Weise kontinuierlich geändert werden, wie dies in den 24A bis 27B gezeigt ist.
Die 24A und 24B zeigen vertikale Querschnittsansichten entsprechend der 21. Die 24A und 24B zeigen Betriebszustände eines Zwischenantriebsmechanismus 120, nach dem der Kolben 100b des Hubänderungsaktuators 100 zu der am stärksten vorgerückten Position (am nächsten zu dem Zylinderblock 8) in der Richtung S bewegt wurde, wie in der 22 dargestellt ist. Während die 24A bis 27B ausschließlich einen Mechanismus darstellen, bei dem der zweite Schwenknocken 126 das erste Einlassventil 12a antreibt, ist ein Mechanismus, bei dem der erste Schwenknocken 124 das zweite Einlassventil 12b antreibt, im wesentlichen gleich dem in den Zeichnungen gezeigten Mechanismus. In der folgenden Beschreibung werden daher Bezugszeichen vorgesehen, die den ersten Schwenknocken 124 und das zweite Einlassventil 12b bezeichnen, und die außerdem den zweiten Schwenknocken 126 und das erste Einlassventil 12a bezeichnen.
In der 24A ist ein runder Basisabschnitt des Einlassnockens 45a (der den Ansatz 45b ausschließt) in Kontakt mit der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 des Zwischenantriebsmechanismus 120. In diesem Zustand ist der Ansatz 124d, 126d des Schwenknockens 124, 126 nicht mit der Walze 13a des Schwenkarms 13 in Kontakt, sondern ein runder Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126 angrenzend an dem Ansatz 124d, 126d ist mit der Walze 13a in Kontakt. Infolge dessen ist das Einlassventil 12a, 12b in einem geschlossenen Zustand oder in einer geschlossenen Position.
Wenn der Ansatz 45b des Einlassnockens 45a die Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 nach unten drückt, wenn sich die Einlassnockenwelle 45 dreht, dann wird die Schwenkbewegung von dem Eingabeabschnitt 122 zu dem Schwenknocken 124, 126 über das Läuferzahnrad 128 in den Zwischenantriebsmechanismus 120 übertragen, so dass der Schwenknocken 124, 126 in eine derartige Richtung schwenkt oder ausschlägt, dass sich der Ansatz 124d, 126d nach unten bewegt. Infolge dessen gelangt die gekrümmte Nockenfläche 124e, 126e, die an dem Ansatz 124d, 126d ausgebildet ist, unmittelbar mit der Walze 13a des Schwenkarms 13 in Kontakt und drückt die Walze 13a des Schwenkarms 13 nach unten, wobei die gesamte Fläche der Nockenfläche 124e, 126e mit der Walze 13a in Kontakt ist, wie dies in der 24B gezeigt ist. Infolge dessen pendelt der Schwenkarm 13 um den körpernahen Endabschnitt 13c, so dass der entfernte Endabschnitt 13d des Schwenkarmes 13 das Schaftende 12c in großem Maße nach unten drückt. Auf diese Art und Weise wird das Einlassventil 12a, 12b von dem Ventilsitz am weitesten weg angehoben, um somit den Einlassanschluss 14a, 14b zu öffnen. Somit wird der maximale Hubbetrag vorgesehen.
Die 25A und 25B zeigen Betriebszustände des Zwischenantriebsmechanismus 120, nach dem der Kolben 100b des Hubänderungsaktuators 100 in der Richtung R von der am stärksten vorgerückten Position geringfügig bewegt wurde, wie dies in den 24A und 24B eingerichtet ist. In der 25A ist der runde Basisabschnitt des Einlassnockens 45a mit der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 des Zwischenantriebsmechanismus 120 in Kontakt. In diesem Zustand ist der Ansatz 124d, 126d des Schwenknockens 124, 126 nicht mit der Walze 13a des Schwenkarmes 13 in Kontakt, sondern ein runder Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126 ist mit der Walze 13a in Kontakt. Daher ist das Einlassventil 12a, 12b in dem geschlossenen Zustand oder in der geschlossenen Position. Der runde Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126, der mit der Walze 13a gemäß der 25A in Kontakt ist, ist von dem Ansatz 124d, 126d, verglichen mit dem Pfeil in der 24A, geringfügig entfernt. Dies ist dadurch begründet, dass das Läuferzahnrad 128 in der Richtung R innerhalb des Zwischenantriebsmechanismus 120 geringfügig bewegt wurde, so dass die Phasendifferenz oder der Phasenwinkel zwischen der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 und dem Ansatz 124d, 126d des Schwenknockens 124, 126 reduziert wurde.
Wenn der Ansatz 45b des Einlassnockens 45a die Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 nach unten drückt, wenn sich die Einlassnockenwelle 45 dreht, dann wird die Schwenkbewegung von dem Eingabeabschnitt 122 zu dem Schwenknocken 124, 126 über das Läuferzahnrad 128 in dem Zwischenantriebsmechanismus 120 übertragen, so dass der Schwenknocken 124, 126 in einer derartigen Richtung schwenkt, dass der Ansatz 124d, 126d nach unten bewegt wird.
In dem Zustand gemäß 25A ist die Walze 13a des Schwenkarmes 13 mit dem runden Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126 in Kontakt, der von dem Ansatz 124d, 126d geringfügig entfernt angeordnet ist, wie dies vorstehend beschrieben ist. Daher startet das Schwenken des Schwenknockens 124, 126, die Walze 13a des Schwenkarmes 13 ist nicht in einem unmittelbaren Kontakt mit der gekrümmten Nockenfläche 124e, 126e, die an dem Ansatz 124d, 126d ausgebildet ist, aber sie bleibt in einem Kontakt mit dem runden Basisabschnitt für eine Weile. Nach einer Weile gelangt die gekrümmte Nockenfläche 124e, 126e mit der Walze 13a in Kontakt und drückt die Walze 13a des Schwenkarmes 13 nach unten, wie dies in der 25B gezeigt ist. Infolge dessen pendelt der Schwenkarm 13 um seinen körpernahen Endabschnitt 13c. Da die Walze 13a des Schwenkarmes 13 anfänglich geringfügig von dem Ansatz 124d, 126d entfernt angeordnet ist, ist daher der Flächeninhalt der Nockenfläche 124e, 126e entsprechend reduziert, der mit der Walze 13a in Kontakt ist, und der Pendelwinkel des Schwenkarms 13 ist außerdem reduziert. Infolge dessen ist der Betrag reduziert, durch den der entfernte Endabschnitt 13d des Schwenkarms 13 das Schaftende 12c des Einlassventils 12a, 12b nach unten drückt, was bedeutet, dass der Hubbetrag des Einlassventils 12a, 12b reduziert ist. Somit öffnet das Einlassventil 12a, 12b den Einlassanschluss 14a, 14b, während ein Hubbetrag vorgesehen wird, der kleiner ist als der vorstehend beschriebene maximale Betrag.
Die 26A und 26B zeigen Betriebszustände des Zwischenantriebsmechanismus 120, nachdem der Kolben 100b des Hubänderungsaktuators 100 in die Richtung R von der Position weiterbewegt wurde, die in den 25A und 25B eingerichtet ist.
In der 26A ist der runde Basisabschnitt des Einlassnockens 45a mit der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 des Zwischenantriebsmechanismus 120 in Kontakt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ansatz 124d, 126d des Schwenknockens 124, 126 nicht mit der Walze 13a des Schwenkarmes 13 in Kontakt, aber ein runder Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126 ist mit der Walze 13a in Kontakt. Daher ist das Einlassventil 12a, 12b in dem geschlossenen Zustand. Der runde Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126, der mit der Walze 13a gemäß der 26A in Kontakt ist, ist von dem Ansatz 124d, 126d, verglichen mit dem Pfeil in der 25A, weiter entfernt angeordnet. Dies ist dadurch begründet, dass das Läuferzahnrad 128 in die Richtung R innerhalb des Zwischenantriebsmechanismus 120 bewegt wurde, wie dies vorstehend beschrieben ist, so dass die Phasendifferenz oder der Phasenwinkel zwischen der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 und dem Ansatz 124d, 126d des Schwenknockens 124, 126 weiter reduziert wurde.
Wenn der Ansatz 45b des Einlassnockens 45a die Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 nach unten drückt, wenn sich die Einlassnockenwelle 45 dreht, dann wird die Schwenkbewegung von dem Eingabeabschnitt 122 zu dem Schwenknocken 124, 126 über das Läuferzahnrad 128 in den Zwischenantriebsmechanismus 120 übertragen, so dass der Schwenknocken 124, 126 in eine derartige Richtung schwenkt, bei der Ansatz 124d, 126d nach unten bewegt wird.
In dem Zustand gemäß der 26A ist die Walze 13a des Schwenknockens 13 mit dem runden Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126 in Kontakt, der von dem Ansatz 124d, 126d beträchtlich entfernt angeordnet ist, wie dies vorstehend beschrieben ist. Nachdem das Schwenken des Schwenknockens 124, 126 gestartet wurde, wird daher die Walze 13a des Schwenkarmes 13 nicht unmittelbar mit der gekrümmten Nockenfläche 124e, 126e in Kontakt gebracht, die an dem Ansatz 124d, 126d ausgebildet ist, sondern sie bleibt in Kontakt mit den runden Basisabschnitt für eine Weile. Nach einer Weile gelangt die gekrümmte Nockenfläche 124e, 126e mit der Walze 13a in Kontakt, und sie drückt die Walze 13a des Schwenkarmes 13 nach unten, wie dies in der 26B gezeigt ist. Somit pendelt der Schwenkarm 13 um seinen körpernahen Endabschnitt 13c. Da die Walze 13a des Schwenkarmes 13 anfänglich beträchtlich von dem Ansatz 124d, 126d entfernt angeordnet ist, ist der Flächeninhalt der Nockenfläche 124e, 126e weiter reduziert, die mit der Walze 13a in Kontakt gelangt, und der Pendelwinkel des Schwenkarmes 13 ist ebenfalls weiter reduziert. Folglich ist der Betrag beträchtlich reduziert, durch den der entfernte Endabschnitt 13d des Schwenkarmes 13 das Schaftende 12c des Einlassventils 12a, 12b nach unten drückt, was bedeutet, dass der Hubbetrag des Einlassventils 12a, 12b beträchtlich reduziert ist. Somit öffnet das Einlassventil 12a, 12b geringfügig den Einlassanschluss 14a, 14b, während ein Hubbetrag vorgesehen wird, der weitaus kleiner ist als der vorstehend beschriebene maximale Betrag.
Die 27A und 27B zeigen vertikale Querschnittsansichten entsprechend der 23. Die 27A und 27B zeigen Betriebszustände des Zwischenantriebsmechanismus 120, nachdem der Kolben 100b des Hubänderungsaktuators 100 in die Richtung R zu der am stärksten zurückgezogenen Position bewegt wurde (das heißt am weitesten weg von dem Zylinderblock 8 gemäß der 22).
In der 27A ist der runde Basisabschnitt des Einlassnockens 45a mit der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 des Zwischenantriebsmechanismus 120 in Kontakt. Dabei ist der Ansatz 124d, 126d des Schwenknockens 124, 126 nicht mit der Walze 13a des Schwenkarmes 13 in Kontakt, aber ein runder Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126 ist mit der Walze 13a in Kontakt. Daher ist das Einlassventil 12a, 12b in dem geschlossenen Zustand. Der runde Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126, der mit der Walze 13a gemäß der 27A in Kontakt ist, ist weit von dem Ansatz 124d, 126d entfernt. Dies ist dadurch begründet, dass das Läuferzahnrad 128 mit dem maximalen Maß in die Richtung R innerhalb des Zwischenantriebsmechanismus 120 bewegt wurde, wie dies vorstehend beschrieben ist, so dass die Phasendifferenz oder der Phasenwinkel zwischen der Walze 122f des Eingabeabschnitts 122 und dem Ansatz 124d, 126d des Schwenknockens 124, 126 minimiert ist.
Wenn der Ansatz 45b des Einlassnockens 45a die Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 nach unten drückt, wenn sich die Einlassnockenwelle 45 dreht, dann wird die Schwenkbewegung von dem Eingabeabschnitt 122 zu dem Schwenknocken 124, 126 über das Läuferzahnrad 128 in dem Zwischenantriebsmechanismus 120 übertragen, so dass der Schwenknocken 124, 126 in eine derartige Richtung schwenkt, dass sich der Ansatz 124d, 126d nach unten bewegt.
In dem Zustand gemäß der 27A ist die Walze 13a des Schwenkarmes 13 mit dem runden Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126 in Kontakt, der von dem Ansatz 124d, 126d weit entfernt ist, wie dies vorstehend beschrieben ist. Während der gesamten Zeitperiode des Schwenkvorganges des Schwenknockens 124, 126 verbleibt daher die Walze 13a des Schwenkarmes 13 in Kontakt mit dem runden Basisabschnitt des Schwenknockens 124, 126, ohne dass sie mit der gekrümmten Nockenfläche 124e, 126e in Kontakt ist, die an dem Ansatz 124d, 126d ausgebildet ist. Auch wenn der Ansatz 45b des Einlassnockens 45a die Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 mit dem maximalen Maß nach unten drückt, wird die gekrümmte Nockenfläche 124e, 126e nämlich nicht zum Herunterdrücken der Walze 13a des Schwenkarmes 13 verwendet. Daher pendelt der Schwenkarm 13 nicht um seinen körpernahen Endabschnitt 13c und der Betrag wird zu Null, durch den der entfernte Endabschnitt 13d des Schwenkarmes 13 das Schaftende 12c des Einlassventils 12a, 12b nach unten drückt, was bedeutet, dass der Hubbetrag des Einlassventils 12a, 12b gleich Null ist. Somit wird der Einlassanschluss 14a, 14b durch das Einlassventil 12a, 12b geschlossen gehalten.
Durch das Einstellen der Position des Kolbens 100b des Hubänderungsaktuators 100 gemäß der vorstehenden Beschreibung kann der Hubbetrag der Einlassventile 12a, 12b kontinuierlich eingestellt werden, damit er sich gemäß einem ausgewählten Hubmuster ändert, die in der 28 angegeben sind. Der Hubänderungsaktuator 100, die Steuerwelle 132, das Läuferzahnrad 128, die schraubenförmigen Nuten 122b des Eingabeabschnittes 122 und die schraubenförmigen Nuten 124b, 126b der Schwenknocken 124, 126 bilden nämlich eine Zwischenwinkeländerungsvorrichtung, die zum Ändern des Winkels oder der Phasendifferenz zwischen der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 und dem Ansatz 124d, 126d des Schwenknockens 124, 126 geeignet ist.
Der Drehphasendifferenzänderungsaktuator 104 wird nun unter Bezugnahme auf die 29 und 30 beschrieben. Der Phasendifferenzänderungsaktuator 104 ist so angeordnet, dass das Drehmoment von der Kurbelwelle 142 zu der Einlassnockenwelle 45 über den Aktuator 104 übertragen werden kann. Der Phasendifferenzänderungsaktuator 104 kann die Drehphasendifferenz zwischen der Einlassnockenwelle 45 und der Kurbelwelle 142 ändern.
Die 29 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht, und die 30 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in der 29. Darüber hinaus zeigt die Querschnittsansicht der 29 einen inneren Rotor 234 und dessen dazugehörige Bauteile entlang einer Linie B-B in der 30.
Die vertikalen Wandabschnitte 136, 138, 139 des Zylinderkopfes 8, die in der 4 gezeigt sind, dienen als Gleitlager für die Einlassnockenwelle 45. Somit stützt der vertikale Wandabschnitt 139 des Zylinderkopfes 8 mit einer Lagerkappe 230 ein Gelenk 45c der Einlassnockenwelle 45 drehbar, wie dies in der 29 gezeigt ist. Der innere Rotor 234, der an einer entfernten Endseite der Einlassnockenwelle 45 durch eine Schraube 232 gesichert ist, wird von einer Drehung relativ zu der Einlassnockenwelle 45 durch einen Schlagstift (nicht gezeigt) abgehalten, so dass sich der innere Rotor 234 zusammen mit der Einlassnockenwelle 45 dreht. Der innere Rotor 234 hat eine Vielzahl Flügel 236, die an seiner Außenumfangsfläche ausgebildet sind.
Eine Steuerkette 224a ist an einem entfernten Endabschnitt der Einlassnockenwelle 45 so vorgesehen, dass die Steuerkette 224a relativ zu der Einlassnockenwelle 45 drehbar ist. Die Steuerkette 224a hat eine Vielzahl Außenzähne 224b, die an ihrem Außenumfang ausgebildet sind. Eine Seitenplatte 238, ein Hauptkörper 240 und eine Abdeckung 242, die allesamt Bauteile eines Gehäuses bilden, sind in dieser Reihenfolge an einer entfernten Endseite der Steuerkette 224a angebracht, und sie sind an der Steuerkette 224a durch Schrauben 244 so befestigt, dass sich die Seitenplatte 238, der Hauptkörper 240 und die Abdeckung 242 zusammen mit der Steuerkette 224a drehen.
Die Abdeckung 242 ist zum Abdecken von entfernten Endseiten des Gehäusekörpers 240 und des inneren Rotors 234 vorgesehen. Der Hauptkörper 24 ist so angeordnet, dass er den inneren Rotor 234 aufnimmt, und er hat eine Vielzahl Vorsprünge 246, die an seiner Innenumfangsfläche ausgebildet sind.
Einer von den Flügels 236 des inneren Rotors 234 hat ein Durchgangsloch 248, das sich in die Richtung der Achse der Einlassnockenwelle 45 erstreckt. Ein Sperrstift 250, der innerhalb des Durchgangsloches 248 bewegbar angeordnet ist, hat ein Aufnahmeloch 250a, das darin ausgebildet ist. Eine Feder 254 ist in dem Aufnahmeloch 250a zum Drücken des Sperrstiftes 250 zu der Seitenplatte 238 vorgesehen. Wenn der Sperrstift 250 einem Stopperloch 252 zugewandt ist, das in der Seitenplatte 238 ausgebildet ist, dann tritt der Sperrstift 250 in das Stopperloch 252 durch die Vorspannkraft der Feder 254 ein und gelangt mit diesem in Eingriff, um so die Position des inneren Rotors 234 relativ zu der Seitenplatte 238 in der Umfangsrichtung zu fixieren oder zu sperren. Infolge dessen wird eine Drehung des Innenrotors 234 relativ zu dem Hauptkörper 240 des Gehäuses begrenzt oder unterbunden, und daher sind die Einlassnockenwelle 45, die an dem inneren Rotor 234 fixiert ist, und die Steuerkette 224a, die an dem Gehäuse fixiert ist, dazu geeignet, dass sie sich zusammen als eine Einheit drehen, während die relative Positionsbeziehung zwischen ihnen aufrecht erhalten wird.
Der innere Rotor 234 hat eine Ölnut 256, die an einer entfernten Endseite davon ausgebildet ist. Die Ölnut 256 ist mit einem Langloch 258 in Verbindung, das in der Abdeckung 242 ausgebildet ist, und zwar durch das Durchgangsloch 248. Die Ölnut 256 und das Langloch 258 dienen zum Auslassen von Luft oder von Öl, die/das um den entfernten Endabschnitt des Sperrstiftes 250 in dem Durchgangsloch 248 vorhanden ist, und zwar zu der Außenseite des Aktuators 104.
Wie dies in der 30 gezeigt ist, hat der innere Rotor 234 eine zylindrische Nabe 260, die sich an einem mittleren Abschnitt des Rotors 234 befindet, und Flügel 236, wie zum Beispiel vier Flügel 236, die in gleichen Intervallen von 90° so ausgebildet sind, dass sie sich radial von der Nabe 260 nach außen erstrecken.
Der Hauptkörper 240 des Gehäuses hat vier Vorsprünge 246, die an seiner Innenumfangsfläche im wesentliche in gleichen Intervallen wie die Flügen 236 ausgebildet sind. Die Flügel 236 sind jeweils in vier Aussparungen 262 eingefügt, die zwischen den Vorsprüngen 246 ausgebildet sind. Eine Außenumfangsfläche von jedem Flügen 236 ist mit einer Innenumfangsfläche einer entsprechenden Aussparung 262 in Kontakt. Außerdem ist eine entfernte Endseite von jedem Vorsprung 246 mit einer Außenumfangsfläche der Nabe 260 in Kontakt. Durch diese Anordnung wird jede Aussparung 262 durch den entsprechenden Flügel 236 so geteilt, dass eine erste Öldruckkammer 264 und eine zweite Öldruckkammer 266 an den entgegengesetzten Seiten von jedem Flügel 236 in der Drehrichtung ausgebildet werden. Jeder dieser Flügel 236 ist zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen 246 bewegbar. Somit wird eine relative Drehung des inneren Rotors 234 bezüglich des Gehäuses 240 innerhalb eines Bereiches oder Feldes zugelassen, der/das durch zwei Grenzpositionen definiert ist, an denen jeder Flügel 236 an dem entsprechenden gegenüberliegenden Vorsprung 24 anschlägt.
Wenn die Ventilzeitgebung vorzurücken ist, dann wird das Hydrauliköl jeder ersten Öldruckkammer 264 zugeführt, die sich an einer Seite von jedem Flügel 236 befindet, die hinter dem Flügel 236 bei Betrachtung in der Drehrichtung der Steuerkette 224a ist (wie dies durch einen Pfeil in der 30 angegeben ist). Wenn die Ventilzeitgebung zu verzögern ist, dann wird das Hydrauliköl andererseits jeder zweiten Öldruckkammer 266 zugeführt, die sich an der anderen Seite von jedem Flügel 236 befindet, die vor dem Flügel 236 bei Betrachtung in der Drehrichtung ist. Die vorstehend genannte Drehrichtung der Steuerkette 224a wird nachfolgend als eine "Zeitgebungsvorrückungsrichtung" bezeichnet, und die Richtung entgegen dieser Drehrichtung wird als eine "Zeitgebungsverzögerungsrichtung" bezeichnet.
Eine Nut 268 ist in einem entfernten Endabschnitt von jedem Flügel 236 ausgebildet, und eine Nut 270 ist in einem entfernten Endabschnitt von jedem Vorsprung 246 ausgebildet. Eine Dichtplatte 272 und eine Blattfeder 274 zum Drücken der Dichtplatte 272 sind innerhalb der Nut 268 von jedem Flügel 236 angeordnet. In ähnlicher Weise sind eine Dichtplatte 276 und eine Blattfeder 278 zum Drücken der Dichtplatte 276 innerhalb der Nut 270 von jedem Vorsprung 246 angeordnet.
Der Sperrstift 250 dient zum Unterbinden einer relativen Drehung zwischen dem inneren Rotor 234 und dem Gehäuse 240, zum Beispiel, wenn die Kraftmaschine gestartet wird oder wenn die ECU 60 die Hydraulikdrucksteuerung nicht gestartet hat. Wenn nämlich der Hydraulikdruck in den ersten Öldruckkammern 264 Null beträgt oder nicht ausreichend angehoben wurde, dann bewirkt ein Kurbelvorgang zum Starten der Kraftmaschine, dass der Sperrstift 250 eine Position erreicht, bei der der Sperrstift 250 in das Stopperloch 252 eintreten kann, so dass der Sperrstift 250 in das Stopperloch 252 eintritt und mit diesem in Eingriff gelangt, wie dies in der 29 gezeigt ist. Wenn der Sperrstift 250 mit dem Stopperloch 252 in Eingriff ist, dann wird die Drehung des inneren Rotors 234 relativ zu dem Gehäuse 240 unterbunden, und der innere Rotor 234 und das Gehäuse 240 können sich zusammen als eine Einheit drehen.
Der Sperrstift 250, der mit dem Stopperloch 252 im Eingriff ist, wird dann gelöst, wenn der dem Aktuator 104 zugeführte Hydraulikdruck ausreichend angehoben wurde, so dass der Hydraulikdruck von der zweiten Öldruckkammer 266 zu einem ringartigen Ölraum 282 über einen Ölkanal 280 zugeführt wird. Wenn nämlich der dem ringartigen Ölraum 282 zugeführte Hydraulikdruck angehoben wird, dann wird der Sperrstift 250 aus dem Stopperloch 252 gegen die Vorspannkraft der Feder 254 gedrückt und gelangt somit von dem Stopperloch 252 außer Eingriff. Der Hydraulikdruck wird außerdem von der ersten Öldruckkammer 264 dem Stopperloch 252 über einen anderen Ölkanal 284 zugeführt, um so den Stopperstift 250 in dem Nicht-Eingriffs- oder gelösten Zustand sicher zu halten. Durch den so aus dem Stopperloch 252 außer Eingriff stehenden Sperrstift 250 können sich das Gehäuse 240 und der innere Rotor 234 relativ zueinander drehen, so dass die Drehphase des inneren Rotors 234 relativ zu dem Gehäuse 240 dadurch eingestellt werden kann, dass der Hydraulikdruck gesteuert wird, der zu den ersten Öldruckkammern 264 und den zweiten Öldruckkammern 266 zugeführt wird.
Als nächstes wird nun unter Bezugnahme auf die 29 eine Ölzuführungs-/Auslassstruktur zum Zuführen oder Auslassen des Hydrauliköles zu bzw. von jeder ersten Öldruckkammer 264 und zweiten Öldruckkammer 266 beschrieben.
Der vertikale Wandabschnitt 139 des Zylinderkopfes 8, der als ein Gleitlager ausgebildet ist, hat einen ersten Ölkanal 286 und einen zweiten Ölkanal 288, die darin ausgebildet sind. Der erste Ölkanal 286 ist mit einem Öldurchlass 294 verbunden, der innerhalb der Einlassnockenwelle 45 ausgebildet ist, und zwar über ein Ölloch 292 und eine Ölnut 290, die sich über den gesamten Umfang der Einlassnockenwelle 45 erstreckt. Ein Ende von dem Öldurchlass 294, das von dem Ölloch 292 entfernt ist, münden in einen ringartigen Raum 296. Vier Öllöcher 298, die sich im allgemeinen radial durch die Nabe 260 erstrecken, verbinden den ringartigen Raum 296 mit der entsprechenden ersten Öldruckkammer 264, und sie ermöglichen eine Zufuhr des Hydrauliköles in dem ringartigen Raum 296 zu den ersten Öldruckkammern 264.
Der zweite Ölkanal 288 ist mit einer Ölnut 300 in Verbindung, die über den gesamten Umfang der Einlassnockenwelle 45 ausgebildet ist. Die Ölnut 300 ist mit einer ringartigen Ölnut 310 verbunden, die in der Steuerkette 224a ausgebildet ist, und zwar über ein Ölloch 302, einen Öldurchlass 304, ein Ölloch 306 und eine Ölnut 308, die in der Einlassnockenwelle 45 ausgebildet sind. Die Seitenplatte 238 hat vier Öllöcher 312, die jeweils an einer Stelle münden, die an einer Seitenfläche eines entsprechenden Vorsprunges 246 angrenzen, wie dies in den 29 und 30 gezeigt ist. Jedes Ölloch 312 verbindet die Ölnut 310 mit einer entsprechenden zweiten Öldruckkammer 266, und es ermöglicht eine Zufuhr des Hydraulikdruckes von der Ölnut 310 zu der entsprechenden zweiten Öldruckkammer 266.
Der erste Ölkanal 286, die Ölnut 290, das Ölloch 292, der Öldurchlass 294, der ringartige Raum 296 und jedes Ölloch 298 bilden einen Ölkanal zum Zuführen von Öl in eine entsprechende erste Öldruckkammer 264. Der zweite Ölkanal 288, die Ölnut 300, das Ölloch 302, der Öldurchlass 304, das Ölloch 306, die Ölnut 308, die Ölnut 310 und jedes Ölloch 312 bilden einen Ölkanal zum Zuführen des Hydrauliköls in eine entsprechende zweite Öldruckkammer 266. Die ECU 60 treibt das zweite Ölsteuerventil 102 so an, dass die Hydrauliköle gesteuert werden, die auf die ersten Öldruckkammern 264 und auf die zweiten Öldruckkammern 266 über diese Ölkanäle aufgebracht werden.
Der Flügel 236 mit dem Durchgangsloch 248 ist mit dem Ölkanal 284 ausgebildet, wie dies in der 30 gezeigt ist. Der Ölkanal 284 ist mit der ersten Öldruckkammer 264 mit dem Stopperloch 252 in Verbindung, und er ermöglicht eine Zufuhr des Hydraulikdruckes zu der ersten Öldruckkammer 264, der außerdem zu dem Stopperloch 252 zugeführt wird, um so den gelösten Zustand des Sperrstiftes 250 aufrecht zu erhalten, wie dies vorstehend beschrieben ist.
In dem Durchgangsloch 248 ist der ringartige Ölraum 282 zwischen dem Sperrstift 250 und dem Flügel 236 ausgebildet. Der ringartige Ölraum 282 ist mit der zweiten Öldruckkammer 266 über den Ölkanal 280 in Verbindung, wie dies in der 30 gezeigt ist, und er ermöglicht eine Zufuhr des Hydraulikdruckes zu der zweiten Öldruckkammer 266, der außerdem zu dem ringartigen Ölraum 282 zugeführt wird, damit der Sperrstift 250 von dem Stopperloch 252 außer Eingriff gelangt oder gelöst wird, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Wie dies in der 29 gezeigt ist, hat das zweite Ölsteuerventil 102 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das erste Ölsteuerventil 98, das vorstehend beschrieben ist.
Wenn ein Elektromagnetsolenoid 102k des zweiten Ölsteuerventils 102 in einem entregten Zustand ist, dann wird das Hydrauliköl von der Ölwanne 144 zu den zweiten Öldruckkammern 266 über den zweiten Ölkanal 288, die Ölnut 300, das Ölloch 302, den Öldurchlass 304, das Ölloch 306, die Ölnut 308, die Ölnut 310 und die verschiedenen Öllöcher 312 zugeführt. Darüber hinaus kehrt das Hydrauliköl von den ersten Öldruckkammern 264 zu der Ölwanne 144 zurück über die verschiedenen Öllöcher 298, den ringartigen Raum 296, den Öldurchlass 294, das Ölloch 292, den Ölkanal 290 und den ersten Ölkanal 286. Infolge dessen werden der innere Rotor 234 und die Einlassnockenwelle 85 relativ zu der Steuerkette 224a in einer Richtung entgegen der Drehrichtung gedreht oder umgedreht. Die Einlassnockenwelle 45 wird nämlich hinsichtlich ihrer Zeitgebung verzögert.
Wenn in umgekehrter Weise der Elektromagnetsolenoid 102k erregt ist, dann wird das Hydrauliköl von der Ölwanne 144 zu den ersten Öldruckkammern 264 über den ersten Ölkanal 286, den Ölkanal 290, das Ölloch 292, den Öldurchlass 294, den ringartigen Raum 296 und die verschiedenen Öllöcher 298 zugeführt. Darüber hinaus kehrt das Hydrauliköl von den zweiten Öldruckkammern 266 zu der Ölwanne 144 über die verschiedenen Öllöcher 312, die Ölnut 310, die Ölnut 308, das Ölloch 306, den Öldurchlass 304, das Ölloch 302, die Ölnut 300 und den zweiten Ölkanal 288 zurück. Infolge dessen werden der innere Rotor 234 und die Einlassnockenwelle 45 relativ zu der Steuerkette 224a in der selben Richtung wie die Drehrichtung gedreht. Die Einlassnockenwelle 45 wird nämlich hinsichtlich der Zeitgebung vorgerückt. Falls die Einlassnockenwelle 45 hinsichtlich der Zeitgebung von jenem Zustand vorgerückt wird, der in der 30 gezeigt ist, dann werden die Einlassnockenwelle 45 und der innere Rotor 234 zum Beispiel in einen Zustand versetzt, der in der 31 gezeigt ist.
Falls die in den Elektromagnetsolenoid 102k eingespeiste elektrische Stromstärke so gesteuert wird, dass eine Bewegung des Hydrauliköls unterbunden wird, dann wird das Hydrauliköl weder den ersten Öldruckkammern 264 noch den zweiten Öldruckkammern 266 zugeführt und auch nicht aus diesen ausgelassen, und das Hydrauliköl, das gegenwärtig in den ersten Öldruckkammern 264 und den zweiten Öldruckkammern 266 vorhanden ist, wird gehalten. Infolge dessen sind die Positionen des inneren Rotors 234 und der Einlassnockenwelle 45 relativ zu der Steuerkette 224a fixiert. Zum Beispiel ist der Betriebszustand fixiert, er in der 30 oder in der 31 gezeigt ist, und die Einlassnockenwelle 45, die in diesem Zustand gehalten wird, wird durch das aufgenommene Drehmoment von der Kurbelwelle 142 gedreht.
Die Art und Weise zum Steuern der Ventilzeitgebung der Einlassventile unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Bauart der Kraftmaschine. Zum Beispiel wird die Einlassnockenwelle 45 hinsichtlich der Zeitgebung verzögert, um dadurch die Öffnungs- und Schließzeitgebung der Einlassventile 12a, 12b während eines Betriebes mit niedriger Drehzahl und während Betrieben mit hoher Last und hoher Drehzahl der Kraftmaschine 2 zu verzögern. Die Einlassnockenwelle 45 wird hinsichtlich der Zeitgebung vorgerückt, um dadurch die Öffnungs- und Schließzeitgebung der Einlassventile 12a, 12b während Betrieben bei hoher Last und mittlerer Drehzahl und während eines Betriebes bei mittlerer Last der Kraftmaschine 2 vorzurücken. Die Art und Weise der Ventilzeitgebungssteuerung hat die Absicht, stabile Kraftmaschinenbetriebe dadurch zu erreichen, dass das Überlappen der Ventile während Betrieben mit niedriger Drehzahl der Kraftmaschine 2 reduziert wird, und dass der Wirkungsgrad verbessert wird, durch den ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in die Brennkammern 10 eingesaugt wird, in dem die Schließzeitgebung der Einlassventile 12a, 12b während den Betrieben mit hoher Last und hoher Drehzahl der Kraftmaschine 2 zeitlich verzögert wird. Während den Betrieben bei hoher Last und mittlerer Drehzahl oder während den Betrieben bei mittlerer Last der Kraftmaschine 2 wird darüber hinaus die Öffnungszeitgebung der Einlassventile 12a, 12b vorgerückt, um das Überlappen der Ventile zu verstärken, wodurch der Pumpenverlust reduziert wird und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert wird.
Als nächstes wird eine Ventilantriebssteuerung beschrieben, die durch die ECU 60 zum Steuern der Einlassventile 12a, 12b ausgeführt wird. Die 32 zeigt ein Flussdiagramm einer Ventilantriebssteuerroutine, gemäß der die Ventilantriebssteuerung durchgeführt wird. Diese Steuerroutine wird in bestimmten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt.
Die Ventilantriebssteuerroutine gemäß der 32 wird bei einem Schritt S110 gestartet, um einen Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetrag oder eine Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsposition ACCP zu lesen, die auf der Grundlage eines Signals von dem Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetragssensor 76 erhalten wird, um eine Einlassluftmenge GA zu lesen, die auf der Grundlage eines Signals von dem Lufteinlassmengensensor 84 erhalten wird, und um eine Kraftmaschinendrehzahl NE zu lesen, die auf der Grundlage eines Signals von dem Kurbelwinkelsensor 82 erhalten wird, und um diese in einem Arbeitsbereich des RAM 65 zu speichern. Der Steuerfluss schreitet zu einem Schritt S120, um eine Soll-Versetzung Lt der Steuerwelle 132 in deren axialer Richtung festzulegen, und zwar auf der Grundlage des Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetrages ACCP, der bei dem Schritt S110 gelesen wird. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Soll-Versetzung Lt unter Verwendung einer eindimensionalen Abbildung bestimmt, wie in der 33 angegeben ist, bei der geeignete Werte empirisch bestimmt werden und im Voraus in dem ROM 66 gespeichert werden Die Soll-Versetzung Lt des Zwischenbehälters 32 wird nämlich auf einen kleineren Wert festgelegt, wenn sich der Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetrag ACCP vergrößert. Wie dies vorstehend beschrieben ist, verringert sich der Hubbetrag der Einlassventile 12a, 12b bei einer Vergrößerung der Versetzung der Steuerwelle 132. Somit gibt die Abbildung gemäß der 33 an, dass der Hubbetrag der Einlassventile 12a, 12b auf einen größeren Wert festgelegt wird, wenn sich der Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetrag ACCP vergrößert, was zu einer Vermehrung der Lufteinlassmenge GA führt.
Als nächstes schreitet der Steuerfluss zu einem Schritt S130, um eine geeignete Abbildung aus einer Vielzahl von Abbildungen des Soll-Zeitgebungsvorrückungswertes θt auszuwählen, die in dem ROM 66 gespeichert sind, und zwar gemäß der Soll-Versetzung Lt der Steuerwelle 132, wie dies in der 34 gezeigt ist. Die Abbildungen des Soll-Zeitgebungsvorrückungswertes θt können im Voraus durch empirisches Bestimmen von geeigneten Soll- Zeitgebungsvorrückungswerten θt bezüglich der Lufteinlassmenge GA und der Kraftmaschinendrehzahl NE für jedes Feld oder jeden Bereich der Sollversetzung Lt vorbereitet werden. Die daraus resultierenden Abbildungen werden in dem ROM 66 gespeichert.
Diese Abbildungen für eine Bauart der Kraftmaschine unterscheiden sich von jenen für eine andere Bauart der Kraftmaschine. Im allgemeinen kann jedoch die Ventilüberlappung in verschiedenen Betriebsbereichen der Kraftmaschine unterschiedlich eingestellt werden, wie dies anhand eines Beispieles in der 35 gezeigt ist. Wenn nämlich (1) die Kraftmaschine in einem Leerlaufbereich betrieben wird (das heißt während eines Leerlaufs der Kraftmaschine), dann wird die Ventilüberlappung eliminiert, um dadurch zu verhindern, dass Abgase zu den Brennkammern zurückkehren, so dass der Kraftmaschinenbetrieb aufgrund einer stabilen oder zuverlässigen Verbrennung stabilisiert wird, die in den Brennkammern erreicht wird. (2) Wenn die Kraftmaschine in einem Bereich bei niedriger Last betrieben wird, dann wird die Ventilüberlappung minimiert, um dadurch zu verhindern, dass Abgase zu den Brennkammern zurückkehren, so dass der Kraftmaschinenbetrieb bei einer stabilen Verbrennung stabilisiert wird. (3) Wenn die Kraftmaschine in einem Bereich bei mittlerer Last betrieben wird, dann wird die Ventilüberlappung geringfügig verstärkt, um so die innere EGR-Rate zu vergrößern und den Pumpenverlust zu reduzieren. (4) Wenn die Kraftmaschine in einem Bereich bei hoher Last und mittlerer Drehzahl betrieben wird, dann wird die Ventilüberlappung maximiert, um so den volumetrischen Wirkungsgrad zu verbessern und das Drehmoment zu erhöhen. (5) Wenn die Kraftmaschine in einem Bereich bei hoher Last und hoher Drehzahl betrieben wird, dann wird die Ventilüberlappung auf mittel bis groß gesteuert, um so den volumetrischen Wirkungsgrad zu verbessern.
Nachdem eine geeignete Abbildung des Soll-Zeitgebungsvorrückungswertes θt entsprechend der Soll-Versetzung Lt ausgewählt wurde, die bei dem Schritt S210 festgelegt wird, dann schreitet der Steuerfluss zu einem Schritt S140, um einen Soll-Zeitgebungsvorrückungswert θt des Drehphasendifferenzänderungsaktuators 104 auf der Grundlage der Lufteinlassmenge GA und der Kraftmaschinendrehzahl NE sowie auf der Grundlage der ausgewählten zweidimensionalen Abbildung festzulegen. Somit ist die Ventilantriebssteuerroutine bei der Ausführung des Schrittes S140 einmal beenden. Danach werden die Schritte S110 bis S140 bei nachfolgenden Steuerzyklen wiederholt ausgeführt, so dass die geeignete Soll-Versetzung Lt und der Soll-Zeitgebungsvorrückungswert θt wiederholt aktualisiert und eingerichtet werden.
Unter Verwendung der Soll-Versetzung Lt, die bei der vorstehend beschriebenen Steuerung bestimmt wird, führt die ECU 60 eine Ventilhubänderungssteuerungsroutine aus, die in der 36 dargestellt ist. Diese Steuerroutine wird in bestimmten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt.
Die Routine gemäß der 36 wird bei einem Schritt S210 gestartet, um eine Ist-Versetzung Ls der Steuerwelle 132 zu lesen, die durch ein Signal von dem Wellenpositionssensor 90 dargestellt wird, und diese wird in einem Arbeitsbereich des RAM 64 gespeichert.
Als nächstes schreitet der Steuerfluss zu einem Schritt 220, um eine Abweichung ΔL der Ist-Versetzung Ls von der Soll-Versetzung Lt gemäß einem Ausdruck (1) folgendermaßen zu berechnen: ΔL ← Lt – Ls (1)
Der Steuerfluss schreitet dann zu einem Schritt S230, um eine PID-Regelungsberechnung auf der Grundlage der Abweichung ΔL durchzuführen, die gemäß der vorstehenden Beschreibung bestimmt wird, um eine Pulsdauer Lduty eines Signals zu berechnen, das auf den Elektromagnetsolenoid 98k des ersten Ölsteuerventils 98 aufgebracht wird, damit sich die Ist-Versetzung Ls der Soll-Versetzung Lt annähert. Der Steuerfluss schreitet zu einem Schritt S240, um die Pulsdauer Lduty zu der Antriebsschaltung 96 abzugeben, so dass ein Signal mit der Pulsdauer Lduty auf den Elektromagnetsolenoid 98k des ersten Ölsteuerventils 98 aufgebracht wird. Die Steuerroutine wird bei der Ausführung des Schrittes S240 einmal beendet. Dann werden die vorstehend beschriebenen Schritte S210 bis S240 in nachfolgenden Zyklen erneut wiederholt ausgeführt. Auf diese Art und Weise wird das Hydrauliköl zu dem Hubänderungsaktuator 100 über das erste Ölsteuerventil 98 so zugeführt, dass die Soll-Versetzung Lt erzielt wird.
Darüber hinaus steuert die ECU 60 unter Verwendung des Soll-Zeitgebungsvorrückungswertes θt eine Drehphasendifferenz zwischen der Kurbelwelle 142 und der Einlassnockenwelle 45 gemäß einer Steuerroutine, die in dem Flussdiagramm der 37 dargestellt ist. Diese Steuerroutine wird in bestimmten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt.
Die Steuerroutine wird bei einem Schritt S310 gestartet, um einen Ist-Zeitgebungsvorrückungswert θs gestartet, um einen Ist-Zeitgebungsvorrückungswert θs der Einlassnockenwelle 45 zu lesen, der aus der Beziehung zwischen einem Signal von dem Nockenwinkelsensor 92 und einem Signal von dem Kurbelwinkelsensor 82 bestimmt wird, und um diesen in einen Arbeitsbereich des RAM 64 zu speichern.
Als nächstes wird ein Schritt S320 ausgeführt, um eine Abweichung Δθ zwischen dem Soll-Zeitgebungsvorrückungswert θt und dem Ist-Zeitgebungsvorrückungswert θs gemäß einem Ausdruck (2) folgendermaßen zu berechnen: Δθ ← θt – θs (2)
Dann schreitet der Steuerfluss zu einem Schritt S330, um eine PID-Regelungsberechnung auf der Grundlage der Abweichung Δθ durchzuführen, die bei dem Schritt S320 erhalten wird, um so eine Pulsdauer θduty eines Signals zu berechnen, das auf den Elektromagnetsolenoid 102k des zweiten Ölsteuerventils 102 aufgebracht wird, so dass sich der Ist-Zeitgebungsvorrückungswert θs dem Soll-Zeitgebungsvorrückungswert θt annähert. Dann wird ein Schritt S340 ausgeführt, um die Pulsdauer θduty zu der Antriebsschaltung 96 abzugeben, so dass ein Signal mit der Pulsdauer θduty auf den Elektromagnetsolenoid 102k des zweiten Ölsteuerventils 102 aufgebracht wird. Die Steuerroutine wird bei der Ausführung des Schrittes S340 einmal beendet. Dann werden die vorstehend beschriebenen Schritte S310 bis S340 in nachfolgenden Zyklen erneut wiederholt ausgeführt. Auf diese Art und Weise wird das Hydrauliköl dem Phasendifferenzänderungsaktuator 104 über das zweite Ölsteuerventil 102 zugeführt, um so den Soll-Zeitgebungsvorrückungswert θt zu erreichen.
Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß der vorstehenden Beschreibung erzielt die folgenden Vorteile oder Wirkungen.

(1) Jeder Zwischenantriebsmechanismus 120 hat den Eingabeabschnitt 122 und die Schwenknocken 124, 126 als Abgabeabschnitte. Wenn der Eingabeabschnitt 122 durch den Einlassnocken 45a angetrieben wird, dann treiben die Schwenknocken 124, 126 die Einlassventile 12a, 12b über die Schwenkarme 13 an.

Der Zwischenantriebsmechanismus 120 ist durch da Stützrohr 130 schwenkbar gestützt, welches eine andere Welle als die Einlassnockenwelle 45 ist, die mit den Einlassnocken 45a versehen ist. Daher können der Hubbetrag und der Arbeitswinkel der Einlassventile 12a, 12b mit dem Betriebszustand des Einlassnockens 45a durch die Schwenknocken 124, 126 und die Schwenkarme 13 übereinstimmen, wobei der Einlassnocken 45a mit dem Eingabeabschnitt 122 in Kontakt ist und diesen antreibt, ohne dass ein langer und komplizierter Hebelmechanismus zum Verbinden des Einlassnockens 45a mit dem Zwischenantriebsmechanismus 120 erforderlich ist.
Der relative Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt 122 und den Schwenknocken 124, 126 von jedem Zwischenantriebsmechanismus 120 kann durch den Hubänderungsaktuator 100, die Steuerwelle 132, das Läuferzahnrad 128, die schraubenförmigen Nuten 122b des Eingabeabschnittes 122 und die schraubenförmigen Nuten 124b, 126b der Schwenknocken 124, 126 geändert werden. Insbesondere ist die relative Winkel- oder Phasendifferenz zwischen den Ansätzen 124d, 126d, die an den Schwenknocken 124, 126 ausgebildet sind, und der Walze 122f des Eingabeabschnittes 122 variabel gestaltet. Daher kann der Start des Hubvorganges der Einlassventile 12a, 12b, der gemäß dem Betriebszustand des Einlassnockens 45a auftritt, hinsichtlich seiner Zeitgebung vorgerückt oder verzögert werden. Somit können der Hubbetrag und der Arbeitswinkel der Einlassventile 12a, 12b, die gemäß dem Betrieb oder dem Antrieb des Einlassnockens 45a übereinstimmen, in geeigneter Weise eingestellt werden.
Somit können der Hubbetrag und der Arbeitswinkel der Ventile durch einen relativ einfachen Aufbau geändert werden, der dazu geeignet ist, den relativen Winkel der Schwenknocken 124, 126 hinsichtlich des Eingabeabschnittes 122 zu ändern, ohne dass ein langer und komplizierter Hebelmechanismus verwendet wird. Es ist somit möglich, einen variablen Ventilantriebsmechanismus vorzusehen, der mit verbesserter Zuverlässigkeit arbeitet.

(2) Die Schwenknocken 124, 126 von jedem Zwischenantriebsmechanismus 120 treiben die Ventile über die Walzen 13a der Schwenkarme 13 an. Mit diesem Aufbau kann der Reibungswiderstand reduziert werden, der dann auftritt, wenn der Einlassnocken 45a die Einlassventile 12a, 12b über den Zwischenantriebsmechanismus 120 antreibt, und daher kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
(3) Der Eingabeabschnitt 122 von jedem Zwischenantriebsmechanismus 120 ist mit einer Walze 122f versehen, die zwischen den entfernten Endabschnitten der Arme 122c, 122d angeordnet ist. Da die Walze 122f mit dem Einlassnocken 45a in Kontakt ist, ist der Reibungswiderstand weiter reduziert, der dann auftritt, wenn der Einlassnocken 45a die Einlassventile 12a, 12b über den Zwischenantriebsmechanismus 120 antreibt, und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann weiter verbessert werden.
(4) Der Zwischenantriebsmechanismus 120 ist mit einem Läuferzahnrad 128 versehen, das in der axialen Richtung durch den Hubänderungsaktuator 100 bewegt wird. Durch diesen Aufbau wird der Eingabeabschnitt 122 durch einen Nutenmechanismus geschwenkt, der durch die schraubenförmigen Eingabenuten 128a des Läuferzahnrades 128 und die schraubenförmigen Nuten 122b des Eingabeabschnittes 122 ausgebildet ist. Darüber hinaus werden die Schwenknocken 124, 126 durch einen Nutenmechanismus geschwenkt, der durch die schraubenförmigen Abgabenuten 128c, 128e des Läuferzahnrades 128 und die schraubenförmigen Nuten 124b, 126b der Schwenknocken 124, 126 ausgebildet ist. Somit wird eine relative Schwenkbewegung zwischen dem Eingabeabschnitt 122 und den Schwenknocken 124, 126 verwirklicht.

Da die relative Winkel- oder Phasendifferenz zwischen dem Eingabeabschnitt 122 und den Schwenknocken 124, 126 mittels des Nutenmechanismus geändert oder verändert werden kann, können der Hubbetrag und der Arbeitswinkel der Ventile geändert werden, ohne dass ein komplizierter Aufbau erforderlich ist. Dem entsprechend gewährleistet der variable Ventilantriebsmechanismus eine ausreichend hohe Betriebszuverlässigkeit.

(5) Jeder Zwischenantriebsmechanismus 120 hat einen einzigen Eingabeabschnitt 122 und eine Vielzahl Schwenknocken (zwei Nocken 124, 126 bei diesem Ausführungsbeispiel). Die Schwenknocken 124, 126 treiben die gleiche Anzahl an Einlassventilen 12a, 12b an, die für den selben Zylinder 2a vorgesehen sind. Somit ist ausschließlich ein Einlassnocken 45a zum Antreiben einer Vielzahl von Einlassventilen 12a, 12b erforderlich, die für jeden Zylinder 2a vorgesehen sind, was zu einer vereinfachten Struktur der Einlassnockenwelle 45 führt.
(6) Der Hubänderungsaktuator 100 kann die relative Winkel- oder Phasendifferenz zwischen dem Eingabeabschnitt 122 und den Schwenknocken 124, 126 des Zwischenantriebsmechanismus 120 kontinuierlich ändern. Da der relative Winkel kontinuierlich oder stetig geändert werden kann, können der Hubbetrag und der Arbeitswinkel der Einlassventile 12a, 12b auf beliebige gewünschte Werte festgelegt werden, die für den Betriebszustand der Kraftmaschine 2 noch genauer geeignet sind. Somit kann die Lufteinlassmenge mit verbesserter Genauigkeit gesteuert werden.
(7) Die Einlassnockenwelle 45 ist mit dem Phasendifferenzänderungsaktuator 104 versehen, der die Phasendifferenz der Einlassnockenwelle 45 relativ zu der Kurbelwelle 15 kontinuierlich ändern kann. Daher ist es möglich, die Ventilzeitgebung der Einlassventile 12a, 12b mit hoher Genauigkeit gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine 2 vorzurücken und zu verzögern, und außerdem ist es möglich, den Hubbetrag und den Arbeitswinkel gemäß der vorstehenden Beschreibung zu ändern. Dem entsprechend wird die Kraftmaschinenantriebssteuerung mit weiter verbesserter Genauigkeit bewirkt.
(8) Durch Ausführen des Schrittes S120 bei der Ventilantriebssteuerroutine gemäß der 32 und durch Ausführen der Steuerroutine gemäß der 36 zum Ändern des Hubbetrages wird der Hubbetrag der Einlassventile 12a, 12b gemäß der Betätigung des Beschleunigungspedals 74 durch den Fahrer geändert, um so die Lufteinlassmenge zu steuern. Somit kann die Lufteinlassmenge ohne Verwendung eines Drosselventils eingestellt werden, und daher hat die Kraftmaschine 2 einen vereinfachten Aufbau und ein reduziertes Gewicht.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Auslassventile 16a, 16b durch die Auslassnocken 46a in einfacher Weise über die Schwenkarme 14 angetrieben, wie dies in der 2 gezeigt ist, so dass weder der Hubbetrag noch der Arbeitswinkel der Ventile 16a, 16b eingestellt wird. Jedoch können der Hubbetrag und der Arbeitwinkel der Auslassventile 16a, 16b ebenfalls eingestellt werden, um so verschiedene Steuervorgänge durchzuführen, wie zum Beispiel eine Abgasströmungssteuerung und eine Steuerung zum Rückführen von Abgas für eine interne EGR. Es kann nämlich ein Zwischenantriebsmechanismus 520 zwischen jedem Auslassnocken 46a und entsprechenden Schwenkarmen 14 vorgesehen werden, wie dies in der 38 gezeigt ist, und der Hubbetrag und der Arbeitswinkel der Auslassventile 16a, 16b können gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine 2 eingestellt werden, indem ein neu vorgesehener Hubänderungsaktuator (nicht gezeigt) verwendet wird. Darüber hinaus kann ebenfalls ein Drehwinkeländerungsaktuator für die Auslassnockenwelle 46 vorgesehen werden, um so die Ventilzeitgebung der Auslassventile 16a, 16b einzustellen.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Steuerwelle 132 innerhalb des Stützrohres 130 aufgenommen, und die gesamte Struktur des Zwischenantriebsmechanismus 120 wird durch das Stützrohr 130 gestützt. Jedoch ist es auch möglich, ausschließlich eine Steuerwelle 532 ohne ein Stützrohr vorzusehen, so dass die Steuerwelle 532 außerdem als ein Stützrohr dient, wie dies in der 39A gezeigt ist. Hierbei dient die Steuerwelle 532 zum Versetzen oder zum Bewegen eines Läuferzahnrades 528 in der axialen Richtung, und sie dient außerdem zum Stützen der gesamten Struktur des Zwischenantriebsmechanismus 520, wie dies in der 39B gezeigt ist. In diesem Fall wird die Steuerwelle 532 über Gleitlager an einem Zylinderkopf so gestützt, dass sie in der axialen Richtung verschiebbar ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind der Eingabeabschnitt 122 und die Schwenknocken 124, 126 des Zwischenantriebsmechanismus Seite an Seite angeordnet, wobei ihre entsprechenden Endseiten miteinander in Kontakt sind. Statt dessen kann der Zwischenantriebsmechanismus so aufgebaut sein, wie dies in der 40 gezeigt ist, um noch zuverlässiger das Eintreten von Fremdkörpern in den Zwischenantriebsmechanismus zu verhindern. Insbesondere sind ausgesparte Eingriffsabschnitte 522m in den entgegengesetzten Endabschnitten eines Eingabeabschnittes 522 ausgebildet, und vorstehende Eingriffsabschnitte 524m, 526m sind in offenen Endabschnitten der Schwenknocken 524 bzw. 526 ausgebildet. Die vorstehenden Eingriffsabschnitte 524m, 526m sind jeweils in die ausgesparten Eingriffsabschnitte 522m gepasst. Diese Eingriffsabschnitte sind relativ zueinander verschiebbar, so dass der Eingabeabschnitt 522 und die Schwenknocken 524, 526 relativ zueinander schwenken oder drehen können. Die ausgesparten und vorstehenden Eingriffsabschnitte können umgekehrt sein.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind der erste Schwenknocken 124 und der zweite Schwenknocken 126 mit dem Läuferzahnrad 128 über die schraubenförmigen Nuten mit gleichen Schraubenwinkeln gekoppelt, so dass der Hubbetrag und der Arbeitswinkel der beiden Einlassventile 12a, 12b von jedem Zylinder 2a durch den selben Grad geändert oder verändert werden. Alternativ können die schraubenförmigen Nuten des ersten Schwenknockens 124 und die schraubenförmigen Nuten des zweiten Schwenknockens 126 unterschiedliche Winkel aufweisen, und die ersten schraubenförmigen Abgabenuten 128c und die zweiten schraubenförmigen Abgabenuten 128e des Läuferzahnrades 128 können gemäß jenen Nuten des ersten und des zweiten Schwenknockens 124 bzw. 126 ausgebildet sein, so dass die beiden Einlassventile des selben Zylinders mit unterschiedlichen Hubbeträgen und unterschiedlichen Arbeitswinkeln betrieben werden. Durch dies Anordnung können unterschiedliche Einlassluftmengen bei unterschiedlichen Zeitgebungen von den beiden Einlassventilen in die entsprechende Brennkammer eingeführt werden, so dass eine Drehströmung, wie zum Beispiel ein Wirbel, in der Brennkammer ausgebildet werden kann. Auf diese Art und Weise kann die Brenncharakteristik so verbessert werden, dass die Kraftmaschinenleistung verbessert wird.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung bewirken Unterschiede der Winkel der schraubenförmigen Nuten des ersten und des zweiten Schwenknockens Unterschiede hinsichtlich des Hubbetrages und des Arbeitswinkels zwischen den beiden Einlassventilen des selben Zylinders. Jedoch können Unterschiede hinsichtlich des Hubbetrages und des Arbeitswinkels zwischen den Ventilen auch dadurch verwirklicht werden, dass Unterschiede in der Phase zwischen den Ansätzen 124d, 126d der Schwenknocken 124, 126 vorgesehen werden, oder dass Unterschiede der Form der Nockenflächen 124e, 126e der Ansätze 124d, 126d vorgesehen werden.
Außerdem kann bei dem Zwischenantriebsmechanismus 120 des ersten Ausführungsbeispiels ein relativer Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt 122 und zumindest einem der Ansätze 124d, 126d der Schwenknocken 124, 126 auf einen konstanten Wert aufrecht erhalten werden. In diesem Fall kann eine relative Phasendifferenz zwischen dem Eingabeabschnitt 122 und dem verbleibenden Abgabeabschnitt variabel gestaltet werden, sofern letzterer vorhanden ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Hubbetrag der Einlassventile gesteuert, um die Lufteinlassmenge in die Kraftmaschine ohne Drosselventil einzustellen. Jedoch ist die Erfindung auch auf eine Kraftmaschine anwendbar, die mit einem Drosselventil ausgestattet ist. Zum Beispiel kann der Zwischenantriebsmechanismus zum Beispiel zum Einstellen der Ventilzeitgebung verwendet werden, da der Arbeitswinkel dadurch geändert wird, dass der Zwischenantriebsmechanismus eingestellt wird, und die Ventilzeitgebung wird durch Ändern des Arbeitswinkels eingestellt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind Schwenkarme 13 zwischen jedem Zwischenantriebsmechanismus 120 und den entsprechenden Einlassventilen 12a, 12b angeordnet. Jedoch kann eine Anordnung verwendet werden, wie diese in den 41A bis 44B gezeigt ist, bei dem ein Schwenknocken 626 eines Zwischenantriebsmechanismus 620 mit einer Ventilhubvorrichtung 613 in Kontakt ist und diese antreibt, die ein Einlassventil 612 öffnet oder schließt. Die 41A, 42A, 43A und 44A zeigen die Betriebszustände des Ventilantriebsmechanismus, wenn das Einlassventil 612 geschlossen ist. Die 41B, 42B, 43B und 44B zeigen die Betriebszustände des Ventilantriebsmechanismus, wenn das Einlassventil 612 geöffnet ist. Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Ansatz 626d des Schwenknockens 626 mit einer konvexen Form gekrümmt, und eine gekrümmte Fläche 626e des Ansatzes 626d ist in einem Gleitkontakt mit einer oberen Seite 613a der Ventilhubvorrichtung 613. Ein Läuferzahnrad und ein Nutenmechanismus innerhalb des Zwischenantriebsmechanismus 620 sind im wesentlichen gleich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dieser Anordnung kann der relative Winkel zwischen einem Eingabeabschnitt 622 und dem Schwenknocken 626 dadurch geändert werden, dass das Läuferzahnrad in der axialen Richtung bewegt wird. Der relative Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt 622 und dem Schwenknocken 626 gemäß den 41A und 41B sorgt für den maximalen Hubbetrag und den größten Arbeitswinkel. Wenn sich der relative Phasenwinkel von dem Zustand gemäß den 41A und 41B zu den Zuständen gemäß den 42A und 42B, den 43A und 43B sowie den 44A und 44B in dieser Reihenfolge verringert, dann werden der Hubbetrag und der Arbeitswinkel durch die Verringerung des relativen Phasenwinkels reduziert. In dem Zustand gemäß den 44A und 44B werden der Hubbetrag und der Arbeitswinkel zu Null, und das Einlassventil 612 wird geschlossen gehalten, auch falls sich ein Einlassnocken 645a dreht, der an einer Einlasswelle 645 vorgesehen ist. Diese Anordnung sorgt im wesentlichen für die gleichen Vorteile (1) und (3) bis (8), wie diese im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden.
Darüber hinaus kann eine Anordnung verwendet werden, wie diese in den 45A bis 48B gezeigt ist, bei der ein Schwenknocken 726 eines Zwischenantriebsmechanismus 720 mit einer Walze 726e mit einer Ventilhubvorrichtung 713 zum Öffnen und zum Schließen eines Einlassventils 712 in Kontakt ist. Die 45A, 46A, 47A und 48A zeigen die Betriebszustände des Ventilantriebsmechanismus, wenn das Einlassventil 712 geschlossen ist. Die 45B, 46B, 47B und 48B zeigen die Betriebszustände des Ventilantriebsmechanismus, wenn das Einlassventil 712 geöffnet ist. Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Ansatz 726d des Schwenknockens 726 an dessen entferntem Ende mit der Walze 726e versehen, und der Schwenknocken 726 schlägt an der Walze 726e auf eine obere Seite 713a der Ventilhubvorrichtung 713 an. Ein Läuferzahnrad und ein Nutenmechanismus innerhalb des Zwischenantriebsmechanismus 720 sind im wesentlichen gleich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Durch diese Anordnung kann die relative Phasendifferenz zwischen einem Eingabeabschnitt 722 und dem Schwenknocken 726 geändert werden, indem das Läuferzahnrad in die axiale Richtung bewegt wird. Der relative Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt 722 und dem Schwenknocken 726, der in den 45A und 45B gezeigt ist, sorgt für den maximalen Hubbetrag und den größten Arbeitswinkel. Wenn sich der relative Winkel von dem Zustand gemäß den 45A und 45B zu den Zuständen gemäß den 46A und 46B, 47A und 47B sowie den 48A und 48B in dieser Reihenfolge verringert, dann werden der Hubbetrag und der Arbeitswinkel durch die Verringerung des relativen Winkels reduziert. In dem Zustand gemäß den 48A und 48B werden der Hubbetrag und der Arbeitswinkel zu Null, und das Einlassventil 712 wird geschlossen gehalten, auch wenn sich ein Einlassnocken 745a dreht, der an einer Einlasswelle 745 vorgesehen ist. Diese Anordnung sorgt im wesentlichen für die gleichen Vorteile (1) und (3) bis (8), die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Da der Schwenknocken 726 das Einlassventil 712 über die Walze 726e antreibt, die an dem entfernten Ende des Ansatzes 726d vorgesehen ist, wird darüber hinaus der Reibungswiderstand weiter reduziert, der dann auftritt, wenn der Einlassnocken 745a das Einlassventil 712 über den Zwischenantriebsmechanismus 720 antreibt, und daher kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
Darüber hinaus kann eine Anordnung verwendet werden, die in den 49A bis 52B gezeigt ist, bei der ein Schwenknocken 826 eines Zwischenantriebsmechanismus 820 ein Einlassventil 812 dadurch antreibt, dass er mit einer Walze 813a in Kontakt gelangt, die an einer Ventilhubvorrichtung 813 zum Öffnen und zum Schließen des Einlassventils 812 vorgesehen ist. Die 49A, 50A, 51A und 52A zeigen die Betriebszustände des Ventilantriebsmechanismus, wenn das Einlassventil 812 geschlossen ist. Die 49B, 50B, 51B und 52B zeigen die Betriebszustände des Ventilantriebsmechanismus, wenn das Einlassventil 812 geöffnet ist. Die Ventilhubvorrichtung 813 ist an ihrem oberen Abschnitt mit der Walze 813a versehen. Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Ansatz 826d des Schwenknockens 826 mit einer konkaven Form an dessen körpernahem Abschnitt und mit einer konvexen Form an dessen entferntem Abschnitt gekrümmt, und die gekrümmte Fläche 826e des Ansatzes 826 schlägt an die Walze 813a der Ventilhubvorrichtung 813 an. Ein Läuferzahnrad und ein Nutenmechanismus innerhalb des Zwischenantriebsmechanismus 820 sind im wesentlichen gleich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Durch diese Anordnung kann der relative Winkel zwischen einem Eingabeabschnitt 822 und dem Schwenknocken 826 geändert werden, indem das Läuferzahnrad in die axiale Richtung bewegt wird. Der relative Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt 822 und dem Schwenknocken 826, der in den 49A und 49B gezeigt ist, sorgt für den maximalen Hubbetrag und den größten Arbeitswinkel. Wenn sich der relative Winkel von den Zuständen gemäß den 49A und 49B zu den Zuständen gemäß den 50A und 50B, den 51A und 51B sowie den 52a und 52B in dieser Reihenfolge verringert, dann werden der Hubbetrag und der Arbeitswinkel durch die Verringerung des relativen Winkels reduziert. In dem Zustand gemäß den 52A und 52B werden der Hubbetrag und der Arbeitswinkel zu Null, und das Einlassventil 712 wird geschlossen gehalten, auch wenn sich ein Einlassnocken 845a dreht, der an einer Einlasswelle 845 vorgesehen ist. Diese Anordnung sorgt im wesentlichen für die gleichen Vorteile (1) und (3) bis (8), die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel vorstehend beschrieben sind.
Während der hydraulisch betätigte Hubänderungsaktuator 100 zum Bewegen der Steuerwelle in den axialen Richtungen bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, kann statt dessen ein elektrisch angetriebener Aktuator, wie zum Beispiel ein Schrittmotor oder dergleichen, verwendet werden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der relative Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt und den Schwenknocken dadurch geändert, dass die Steuerwelle in der axialen Richtung bewegt wird. Alternativ kann hydraulisch betätigter Aktuator in einem Zwischenantriebsmechanismus so vorgesehen sein, dass der relative Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt und den Schwenknocken dadurch geändert wird, dass ein regulierter Hydraulikdruck dem Zwischenantriebsmechanismus zugeführt wird. Es ist auch möglich, einen elektrisch betätigten Aktuator bei einem Zwischenantriebsmechanismus so vorzusehen, dass der relative Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt und den Schwenknocken dadurch geändert wird, dass ein elektrisches Signal gesteuert wird, das auf den Aktuator aufgebracht wird.
Während jeder Zwischenantriebsmechanismus mit einem Eingabeabschnitt und zwei Schwenknocken bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, kann die Anzahl der Nocken ebenfalls 1 oder größer als 2 sein.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele oder Aufbauten beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die Erfindung vielfältige Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdecken. Während die verschiedenen Bauelemente der bevorzugten Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen beispielhaft gezeigt sind, sind zusätzlich andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehrerer, weniger oder ausschließlich eines einzigen Bauelementes ebenfalls innerhalb des Umfanges der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Es ist ein variabler Ventilantriebsmechanismus einer Brennkraftmaschine vorgesehen, mit einer Nockenwelle (45, 46), die mit einer Kurbelwelle (15) der Kraftmaschine wirkend verbunden ist, so dass die Nockenwelle durch die Kurbelwelle gedreht wird, mit einem Schwenknocken (45a, 46a), der and er Nockenwelle vorgesehen ist, und mit einer Zwischenantriebsmechanismus (120, 520, 620, 720, 820), der zwischen der Nockenwelle und einem Einlass- oder Auslassventil der Kraftmaschine angeordnet ist. Der Zwischenantriebsmechanismus ist an einer Welle (130) schwenkbar gestützt, die sich von der Nockenwelle unterscheidet, und erhalt einen Eingabeabschnitt (122, 522, 622, 722, 822), der so betreibbar ist, dass er durch den Schwenknocken der Nockenwelle angetrieben wird und einen Abgabeabschnitt (124, 126, 524, 626, 726, 826), der so betreibbar ist, dass er das Ventil dann antreibt, wenn der Eingabeabschnitt durch den Schwenknocken angetrieben wird. Der variable Ventilantriebsmechanismus hat des weiteren eine Zwischenwinkeländerungsvorrichtung (100, 132, 128, 122b, 124b, 126b) zum ändern eines relativen Winkels zwischen dem Eingabeabschnitt und dem Abgabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus.

Claims

Variabler Ventilantriebsmechanismus einer Brennkraftmaschine (2), die eine Ventilcharakteristik eines Einlassventils 812a, 12b) oder eines Auslassventils (16a, 16b) der Brennkraftmaschine ändern kann, mit: einer Nockenwelle (45, 46), die mit einer Kurbelwelle (15) der Kraftmaschine wirkend verbunden ist, so dass die Nockenwelle durch die Kurbelwelle gedreht wird; einem Schwenknocken (45a, 46a), der an der Nockenwelle (45, 46) vorgesehen ist; einem Zwischenantriebsmechanismus (120) einschließlich eines Eingabeabschnittes (122, 522, 622, 722, 822), der so betreibbar ist, dass er durch den Schwenknocken der Nockenwelle angetrieben wird, und eines Abgabeabschnittes (124, 126, 524, 526, 626, 726, 826), der so betreibbar ist, dass er das Ventil dann antreibt, wenn der Eingabeabschnitt durch den Schwenknocken angetrieben wird, wobei der Zwischenantriebsmechanismus zwischen der Nockenwelle (45, 46) und dem Ventil (16a, 16b) angeordnet ist; und einer Zwischenwinkeländerungseinrichtung (100, 132, 128, 122b, 124, 126b) zum Ändern eines relativen Winkels zwischen dem Eingabeabschnitt und dem Abgabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus, wobei der Zwischenantriebsmechanismus (120, 520, 620, 720, 820) an einer einzigen Welle (130) schwenkbar gestützt ist, die sich von der Nockenwelle unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgabeabschnitt einen Schwenknocken (124, 126, 524, 526, 626, 726, 826) aufweist, der einen Ansatz (124d, 126d, 626d, 726d, 826d) aufweist, und dass die Zwischenwinkeländerungseinrichtung so betreibbar ist, dass sie den relativen Winkel zwischen dem Ansatz des Schwenknockens und dem Eingabeabschnitt ändert.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung den relativen Winkel zwischen dem Ansatz des Schwenknockens und dem Eingabeabschnitt so ändert, dass ein Hubbetrag des Ventils durch den Ansatz eingestellt werden kann, der sich gemäß dem Eingabeabschnitt bewegt, welcher durch den Schwenknocken angetrieben wird.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung den relativen Winkel zwischen dem Ansatz des Schwenknockens und dem Eingabeabschnitt so ändert, dass ein Arbeitswinkel des Ventils durch den Ansatz eingestellt werden kann, der sich gemäß dem Eingabeabschnitt bewegt, welcher durch den Schwenknocken angetrieben wird.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, des weiteren mit einer Walze (13a, 726e, 813a), die zwischen dem Schwenknocken und dem Ventil angeordnet ist, wobei eine Antriebskraft von dem Schwenknocken zu dem Ventil über die Walze übertragen wird.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß Anspruch 4, des weiteren mit einem Schwenkarm (14), der die Walze (13a) aufweist, wobei der Schwenkarm zwischen dem Schwenknocken und dem Ventil so angeordnet ist, dass eine Antriebskraft von dem Schwenknocken zu dem Ventil über den Schwenkarm übertragen wird.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Eingabeabschnitt ein Paar Arme (122c, 122d) sowie einen Kontaktabschnitt (122f) aufweist, der an entfernten Endabschnitten der Arme vorgesehen ist, wobei der Kontaktabschnitt mit den Schwenknocken in Kontakt ist, um eine Antriebskraft von dem Schwenknocken derart aufzunehmen, dass die Antriebskraft zu dem Abgabeabschnitt übertragen wird, um so das Ventil anzutreiben.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß Anspruch 6, wobei der Kontaktabschnitt eine Walze (122f) aufweist, die zwischen den Armen angeordnet ist, wobei die Walze in einem Rollkontakt mit dem Schwenknocken ist, um eine Antriebskraft von dem Schwenknocken aufzunehmen.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung folgendes aufweist: ein Läuferzahnrad (128, 528), das einen ersten Nutensatz (128a) und einen zweiten Nutensatz (128c, 128e) aufweist, die unterschiedliche Winkel hinsichtlich einer Achse des Läuferzahnrades bilden, wobei das Läuferzahnrad in einer axialen Richtung des Zwischenantriebsmechanismus bewegbar ist; einen Eingabegewindeabschnitt (122b), der in dem Eingabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus vorgesehen ist, wobei der Eingabegewindeabschnitt mit dem ersten Nutensatz des Läuferzahnrades derart in Eingriff ist, dass der Eingriffsabschnitt relativ zu dem Läuferzahnrad drehbar ist, wenn sich das Läuferzahnrad in der axialen Richtung bewegt; einen Abgabegewindeabschnitt (124b, 126b), der in dem Abgabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus vorgesehen ist, wobei der Abgabegewindeabschnitt mit dem zweiten Nutensatz des Läuferzahnrades derart in Eingriff ist, dass der Abgabeabschnitt relativ zu dem Läuferzahnrad drehbar ist, wenn sich das Läuferzahnrad in der axialen Richtung bewegt; und eine Versetzungseinstelleinrichtung (100) zum Einstellen einer Versetzung des Läuferzahnrades in der axialen Richtung.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung folgendes aufweist: Eingabenuten (122b), die in dem Eingabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus vorgesehen sind; Abgabenuten (124b, 126b), die in dem Abgabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus vorgesehen sind, wobei die Abgabenuten mit einem anderen Winkel als die Eingabenuten ausgebildet sind, und zwar hinsichtlich einer Achse des Zwischenantriebsmechanismus; ein Läuferzahnrad (128), das mit den Eingabenuten und den Abgabenuten im Eingriff ist und das in einer axialen Richtung des Zwischenantriebsmechanismus bewegbar ist, wobei das Läuferzahnrad eine Drehung des Eingabeabschnittes relativ zu dem Abgabeabschnitt zulässt, wenn sich das Läuferzahnrad in der axialen Richtung bewegt; und eine Versetzungseinstelleinrichtung (100) zum Einstellen einer Versetzung des Läuferzahnrades in der axialen Richtung.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Zwischenantriebsmechanismus einen einzigen Eingabeabschnitt (122) und eine Vielzahl Abgabeabschnitte (124, 126) aufweist, deren Anzahl gleich jener der Einlassventile oder Auslassventile ist, die bei dem selben Zylinder vorgesehen sind, wobei die Abgabeabschnitte dazu geeignet sind, die Einlassventile bzw. Auslassventile anzutreiben.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß Anspruch 10, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung folgendes aufweist: ein Läuferzahnrad (128), das eine Vielzahl Nutensätze (128a, 128c, 128e) aufweist, deren Anzahl gleich einer Gesamtzahl des Eingabeabschnittes und der Abgabeabschnitte ist, wobei das Läuferzahnrad in einer axialen Richtung des Zwischenantriebsmechanismus bewegbar ist; einen Eingabegewindeabschnitt (122b), der in dem Eingabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus vorgesehen ist, wobei der Eingabegewindeabschnitt mit einem entsprechenden Nutensatz von der Vielzahl Nutensätze des Läuferzahnrades im Eingriff ist, so dass der Eingabeabschnitt relativ zu dem Läuferzahnrad drehbar ist, wenn sich das Läuferzahnrad in der axialen Richtung bewegt; einen Abgabegewindeabschnitt (124b, 126b), der in jedem Abgabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus vorgesehen ist, wobei der Abgabegewindeabschnitt mit einem entsprechenden Nutensatz von den verbleibenden Nutensätzen des Läuferzahnrades im Eingriff ist, so dass der Abgabeabschnitt relativ zu dem Läuferzahnrad drehbar ist, wenn sich das Läuferzahnrad in der axialen Richtung bewegt; und eine Versetzungseinstelleinrichtung (100) zum Einstellen einer Versetzung des Läuferzahnrades in der axialen Richtung.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß Anspruch 10, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung folgendes aufweist Eingabenuten (122b), die in dem Eingabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus vorgesehen sind; Abgabenuten (124b, 126b), die in jedem Abgabeabschnitt des Zwischenantriebsmechanismus vorgesehen sind, wobei die Abgabenuten mit einem anderen Winkel als die Eingabenuten ausgebildet sind, und zwar hinsichtlich einer Achse des Zwischenantriebsmechanismus; ein Läuferzahnrad (128), das mit den Eingabenuten und den Abgabenuten in Eingriff gelangt, und das in einer axialen Richtung des Zwischenantriebsmechanismus bewegbar ist, wobei das Läuferzahnrad eine Drehung des Eingabeabschnittes relativ zu jedem Abgabeabschnitt zulässt, wenn sich das Läuferzahnrad in der axialen Richtung bewegt; und eine Versetzungseinstelleinrichtung (100) zum Einstellen einer Versetzung des Läuferzahnrades in der axialen Richtung.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung so betreibbar ist, dass sie den relativen Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt und jedem Abgabeabschnitt so ändert, dass die Abgabeabschnitte entsprechend dem jeweiligen Einlass- oder Auslassventil unterschiedliche Phasendifferenzen relativ zu dem Eingabeabschnitt aufweisen.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß Anspruch 13, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung den relativen Winkel zwischen dem Eingabeabschnitt und zumindest einem der Abgabeabschnitte auf einen konstanten Wert aufrecht erhält.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung dazu geeignet ist, den relativen Winkel zwischen den Eingabe- und Abgabeabschnitten des Zwischenantriebsmechanismus kontinuierlich zu ändern.
Variabler Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, des weiteren mit einer Drehwinkeländerungseinrichtung (104) zum Ändern eines Drehwinkels der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle, so dass die Ventilzeitgebung des Einlass- oder des Auslassventils und auch ein Hubbetrag oder ein Arbeitswinkel des Ventils variabel gestaltet werden.
Lufteinlassmengen-Steuergerät einer Brennkraftmaschine, mit einem variablen Ventilantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Zwischenwinkeländerungseinrichtung so angetrieben wird, dass ein relativer Winkel zwischen den Eingabe- und Abgabeabschnitten des Zwischenantriebsmechanismus in Abhängigkeit von einer Lufteinlassmenge geändert wird, die für die Brennkraftmaschine erforderlich ist.