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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor
und eine elektromagnetisch angetriebene Ventilbetätigungsvorrichtung
nach dem einleitenden Teil von Anspruch 1 umfasst.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Ein
Ventilbetätigungssystem
für einen
Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug des vorgenannten Typs wird zum
Beispiel in
US 5.669.341 offenbart.
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In
den letzten Jahren wurden verschiedene Kraftfahrzeugventilbetätigungsvorrichtungen
vorgelegt und entwickelt, von denen jede elektromagnetisch betätigte Ventileinheiten
zum elektromagnetischen Öffnen
und Schließen
von Einlass- und Auslassventilen aufweist. Solche Kraftfahrzeugventilbetätigungsvorrichtungen
mit elektromagnetisch betätigten
Ventileinheiten werden in den vorläufigen Veröffentlichungen der japanischen
Patente Nr. 61-247807, 7-324609 und 9-256825 offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die Öffnungs-
und Schließvorgänge eines Auslassventils
neigen beide dazu, durch Restdruck im Zylinder beeinflusst zu werden,
der noch in der Verbrennungskammer verbleibt, wenn das Auslassventil
am Ende des Arbeitshubs geöffnet
wird und wenn das Auslassventil am Ende des Auspuffhubs geschlossen
wird. Andererseits wirkt nur ein Ansaugdruck mit einem vergleichsweise
niedrigen Druckniveau auf ein Einlassventil. Nach dem oben besprochenen
Gesichtspunkt hat der Erfinder der Erfindung festgestellt, dass
es zu wünschen
ist, im Vergleich zu einer elektromagnetisch betätigten Auslassöffnungs-Ventileinheit
nur eine elektromagnetisch betätigte
Einlassöffnungs-Ventileinheit
klein zu bemessen. Bisher waren eine Spezifikation (Größe und Typ) einer
elektromagnetisch betätigten
Einlassventileinheit und eine Spezifikation einer elektromagnetisch betätigten Auslassventileinheit
zueinander identisch, wodurch die Gesamtgröße eines Motorzylinderkopfes
in einer senkrechten Richtung des Motors sowie in einer Richtung
seiner Breite vergrößert wird.
Als Folge muss eine Motorhaubenlinie so konstruiert werden, dass
sie höher
ist. Das verringert die Konstruktionsflexibilität bei einem begrenzten Raum
des Motors. Außerdem
nutzt die elektromagnetisch betätigte
Einlassventileinheit dieselben groß bemessenen elektromagnetischen
Spulen wie die elektromagnetisch betätigte Auslassventileinheit,
was zu einem Anstieg des Verbrauchs elektrischer Leistung führt.
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Entsprechend
besteht eine Hauptaufgabe der Erfindung darin, eine Ventilbetätigungsvorrichtung
eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors mit elektromagnetisch betätigten Ventileinheiten
bereitzustellen, die die vorgenannten Nachteile nach dem Stand der
Technik vermeidet.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine klein bemessene
Ventilbetätigungsvorrichtung
eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors mit elektromagnetisch betätigten Ventileinheiten
bereitzustellen, die sich kompakt in die Nähe eines Zylinderkopfes konstruieren
lässt und
den Verbrauch elektrischer Leistung verringern kann.
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Um
die vorgenannten und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung
zu erfüllen,
stellt Anspruch 1 ein geeignetes Fahrzeug bereit, das einen Verbrennungsmotor
und eine elektromagnetisch angetriebene Ventilbetätigungsvorrichtung
umfasst. Das Fahrzeug nach Anspruch 1 umfasst:
eine erste Ventilbetätigungseinheit,
die so eingerichtet ist, dass sie mit einem Einlassventil verbunden
ist, das sich in einem Zylinderkopf befindet;
wobei die erste
Ventilbetätigungseinheit
einen ersten mit Flansch versehenen Kolben, der mit einem Ventilschaft
des Ansaugventils verbunden ist und einen mit Flansch versehenen
Abschnitt hat,
ein erstes Paar elektromagnetischer Spulen,
die jeweils beiden Flächen
des mit Flansch versehenen Abschnitts des ersten mit Flansch versehenen
Kolbens zugewandt sind, und
ein erstes Paar Spulen-Federn umfasst,
die den Ventilschaft des Einlassventils permanent in eine Richtung
zum Öffnen
des Einlassventils bzw. in eine Richtung zum Schließen des
Einlassventils spannen, wobei das erste Paar Spulen-Federn mit dem
ersten Paar elektromagnetischer Spulen zusammenwirkt, um das Ansaugventil
durch elektromagnetische Kraft und Federspannung elektromagnetisch
zu öffnen und
zu schließen;
eine
zweite Ventilbetätigungseinheit,
die so eingerichtet ist, dass sie mit einem Auslassventil verbunden
ist, das sich in dem Zylinderkopf befindet, wobei die zweite Ventilbetätigungseinheit
einen
zweiten mit Flansch versehenen Kolben, der mit einem Ventilschaft
des Auslassventils verbunden ist und einen mit Flansch versehenen
Abschnitt hat,
ein zweites Paar elektromagnetischer Spulen,
die jeweils beiden Flächen
des mit Flansch versehenen Abschnitts des zweiten mit Flansch versehenen
Kolbens zugewandt sind, und
ein zweites Paar Spulen-Federn
umfasst, die den Ventilschaft des Auslassventils permanent in eine Richtung
zum Öffnen
des Auslassventils bzw. in eine Richtung zum Schließen des
Auslassventils spannen, wobei das zweite Paar Spulen-Federn mit
dem zweiten Paar elektromagnetischer Spulen zusammenwirkt, um das
Auslassventil durch elektromagnetische Kraft und Federspannung elektromagnetisch zu öffnen und
zu schließen,
wobei das Fahrzeug dadurch gekennzeichnet ist, dass
die erste
Ventilbetätigungseinheit
verglichen mit der zweiten Ventilbetätigungseinheit relativ klein
bemessen ist, so dass eine Federhöhe jeder des ersten Paars von
Spulen-Federn auf einen kleineren Wert eingestellt ist, indem eine
Federspannung jeder des ersten Paars von Spulen-Federn auf einen
niedrigeren Wert eingestellt wird als der jeder des zweiten Paars
von Spulen-Federn, und so dass ein Spulen-Außendurchmesser sowie eine Spulenhöhe jeder des
ersten Paars elektromagnetischer Spulen beide verringert werden,
indem eine Anzahl von Wicklungen jeder des ersten Paars elektromagnetischer Spulen
verringert wird und eine Stärke
der elektromagnetischen Kraft, die von jeder des ersten Paars elektromagnetischer
Spulen erzeugt wird, im Vergleich zu jeder des zweiten Paars elektromagnetischer
Spulen abgeschwächt
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine als Querschnitt
ausgeführte Ansicht,
die eine erste Ausführung
der Ventilbetätigungsvorrichtung
der Erfindung in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor, der in
Bezug auf die x-Achse eines Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) quer
platziert ist, darstellt.
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2 ist eine als Querschnitt
ausgeführte Ansicht,
die eine zweite Ausführung
der Ventilbetätigungsvorrichtung
der Erfindung in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor, der in
Bezug auf die x-Achse des Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) quer
platziert und zur Vorderseite hin gekippt ist, darstellt.
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3 ist eine als Querschnitt
ausgeführte Ansicht,
die eine dritte Ausführung
der Ventilbetätigungsvorrichtung
der Erfindung in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor, der in
Bezug auf die y-Achse des Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) längs platziert
und zu einer Seite des Fahrzeugs hin gekippt ist, darstellt.
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4 ist eine als Querschnitt
ausgeführte Ansicht,
die eine vierte Ausführung
der Ventilbetätigungsvorrichtung
der Erfindung in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor in V-Form,
der in Bezug auf die y-Achse eines Fahrzeug-Achsensystems (x, y,
z) längs
platziert ist, darstellt.
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5 ist eine grafische Darstellung,
die das Verhältnis
zwischen einer Auslassventilöffnungszeit (EVO),
einer Einlassventilöffnungszeit
(IVO) und einem Zylinderinnendruck in der Verbrennungskammer zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Nimmt
man nun Bezug auf die Zeichnungen und im Besonderen auf 1, wird die elektromagnetisch
angetriebene Ventilbetätigungsvorrichtung der
Erfindung in einem Reihen-Verbrennungsmotor, der in Bezug auf die
x-Achse eines Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) quer eingebaut ist;
veranschaulicht. Wie aus 1 ersichtlich,
ist ein durch das Referenzzeichen 1 bezeichneter Zylinderkopf
mit einer Lufteinlassöffnung
(einfach eine Einlassöffnung)
(2) und einer Luftauslassöffnung (einfach eine Auslassöffnung)
(4) ausgebildet. In dem Zylinderkopf (1) befindet
sich ein Einlassventil (3) zum Öffnen und Schließen der
Einlassöffnung
(2), während
sich in dem Zylinderkopf (1) ein Auslassventil (5)
zum Öffnen
und Schließen
der Auslassöffnung
(4) befindet. Bei der in 1 gezeigten
ersten Ausführung
ist der Motor quer auf seinem Motorlager platziert, so dass die
Einbauseite des Einlassventils (3) zur Vorderseite des
Fahrzeugs gerichtet ist, während
die Einbauseite des Auslassventils (5) zur Rückseite
des Fahrzeugs gerichtet ist. Die Ventilbetätigungsvorrichtung der ersten
Ausführung
besitzt eine Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (10)
(siehe vordere Hälfte
des Zylinderkopfes (1)) und eine Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) (siehe hintere Hälfte
des Zylinderkopfes (1)). Die Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) wird zum elektromagnetischen öffnen und Schließen des
Einlassventils (3) bereitgestellt, während die Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) zum elektromagnetischen Öffnen und Schließen des
Auslassventils (5) bereitgestellt wird.
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Die
Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) umfasst einen Kontakt (3b), der auf den Ventilschaft
(3a) des Einlassventils (3) gepasst ist, eine
mit Flansch versehene Kolbeneinheit (11) mit einer Kolbenstange
(oder einer Kolbenhaltestange) (12), deren unteres Ende
sich in anstoßendem
Eingriff mit dem Kontakt (3b) befindet, obere und untere elektromagnetische
Spulen (13 und 14), die auf eine Weise koaxial
um die Kolbenstange (12) herum angeordnet sind, dass sie
jeweils der oberen und unteren planen Fläche des mit Flansch versehenen
Abschnitts der mit Flansch versehenen Kolbeneinheit (11)
zugewandt sind, eine untere Spulen-Feder-Einheit (15),
die den Ventilschaft (3a) permanent in eine Richtung zum
Schließen
des Einlassventils (3) spannt, und eine obere Spulen-Feder-Einheit
(16), die den Ventilschaft (3a) permanent in eine
Richtung zum Öffnen
des Einlassventils (3) spannt. Die untere Spulen-Feder-Einheit
(15) umfasst eine gewundene Schraubendruckfeder und einen
Federhalter, der fest mit dem Ventilschaft (3a) zum Halten
eines Endes (eines oberen Endes) der gewundenen Schraubendruckfeder
verbunden ist. Das andere Ende (ein unteres Ende) der gewundenen
Schraubendruckfeder der unteren Spulen-Feder-Einheit (15)
sitzt auf einem Federsitz (nicht nummeriert), der an dem Zylinderkopf
befestigt ist. Andererseits befindet sich die obere Spulen-Feder-Einheit (16)
auf eine solche Weise an dem oberen Ende der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10), dass sie permanent das obere Ende der Kolbenstange
(12) in der Öffnungsrichtung des
Einlassventils (3) federbelastet. Genauer gesagt um fasst
die obere Spulen-Feder-Einheit (16) eine gewundene Schraubendruckfeder
und einen Federhalter (nicht nummeriert), der fest mit dem obersten Ende
der Kolbenstange (12) zum Halten eines Endes (eines unteren
Endes) der gewundenen Schraubendruckfeder verbunden ist, und ein
zylindrisches hohles Federgehäuse
(nicht nummeriert), das als Federsitz für das andere Ende (ein oberes
Ende) der gewundenen Schraubendruckfeder dient. Wenn die untere
elektromagnetische Spule (14) der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) aktiviert ist, wird der mit Flansch versehene Abschnitt
des mit Flansch versehenen Kolbens (11) durch Anzugskraft
(elektromagnetisch erzeugte elektromagnetische Kraft), die durch
die erregte Spule (14) erzeugt wird, nach unten in eine
axiale Richtung der Kolbenstange (12) angezogen, was zur
Folge hat, dass das Einlassventil (3) geöffnet wird.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die obere elektromagnetische Spule
(13) der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (10)
aktiviert wird, der mit Flansch versehene Abschnitt des mit Flansch versehenen
Kolbens (11) durch Anzugskraft, die durch die erregte Spule
(13) erzeugt wird, nach oben in die andere axiale Richtung
der Kolbenstange (12) angezogen, was zur Folge hat, dass
das Einlassventil (3) geschlossen wird. Die Schraubendruckfeder der
unteren Spulen-Feder-Einheit (15) wird zum Halten des geschlossenen
Zustands des Einlassventils (3) bereitgestellt, während die
Schraubendruckfeder der oberen Spulen-Feder-Einheit (16)
zum Halten des geöffneten
Zustands des Einlassventils (3) bereitgestellt wird. Die
obere elektromagnetische Spule (13) besitzt denselben Standard
(dieselbe Spezifikation, das heißt dieselbe Anzahl von Drahtwicklungen und
die nominale Größe (Innen-
und Außendurchmesser)
des Drahts) wie die untere elektromagnetische Spule (14),
während
die gewundene Schraubenfeder der unteren Spulen-Feder-Einheit (15)
denselben Standard (dieselbe Spezifikation, das heißt dieselbe
Federsteife und dieselbe Federgröße und dieselben
Federabmessungen) aufweist wie die der oberen Spulen-Feder-Einheit
(16). Die elektromagnetischen Spulen (13, 14)
und die Spulen-Feder-Einheiten (15, 16) wirken
miteinander zusammen, um das Einlassventil (3) durch elektromagnetische
Kraft und Federspannung elektromagnetisch zu öffnen und zu schließen.
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Andererseits
umfasst die Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (20)
einen Kontakt (5b), der auf den Ventilschaft (5a)
des Auslassventils (5) gepasst ist, eine mit Flansch versehene
Kolbeneinheit (21) mit einer Kolbenstange (oder einer Kolbenhaltestange)
(22), deren unteres Ende sich in anstoßendem Eingriff mit dem Kontakt
(5b) befindet, obere und untere elektromagnetische Spulen
(23 und 24), die auf eine Weise koaxial um die
Kolbenstange (22) herum angeordnet sind, dass sie jeweils
der oberen und unteren planen Fläche
des mit Flansch versehenen Abschnitts der mit Flansch versehenen
Kolbeneinheit (21) zugewandt sind; eine untere Spulen-Feder-Einheit
(25), die den Ventilschaft (5a) permanent in eine
Richtung zum Schließen
des Auslassventils (5) spannt, und eine obere Spulen-Feder-Einheit (26),
die den Ventilschaft (5a) permanent in eine Richtung zum Öffnen des
Auslassventils (5) spannt. Die untere Spulen-Feder-Einheit
(25) umfasst eine gewundene Schraubendruckfeder und einen
Federhalter, der fest mit dem Ventilschaft (5a) zum Halten eines
Endes (eines oberen Endes) der gewundenen Schraubendruckfeder verbunden
ist. Das andere Ende (ein unteres Ende) der gewundenen Schraubendruckfeder
der unteren Spulen-Feder-Einheit (25) sitzt auf einem Federsitz
(nicht nummeriert), der an dem Zylinderkopf befestigt ist. Die obere
Spulen-Feder-Einheit
(26) befindet sich auf eine solche Weise an dem oberen
Ende der Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (20),
dass sie permanent das obere Ende der Kolbenstange (22)
in der Öffnungsrichtung
des Auslassventils (5) federbelastet. Genauer gesagt umfasst
die obere Spulen-Feder-Einheit (26) eine gewundene Schraubendruckfeder
und einen Federhalter (nicht nummeriert), der fest mit dem obersten
Ende der Kolbenstange (22) zum Halten eines Endes (eines
unteren Endes) der gewundenen Schraubendruckfeder verbunden ist, und
ein zylindrisches hohles Federgehäuse (nicht nummeriert), das
als Federsitz für
das andere Ende (ein oberes Ende) der gewundenen Schraubendruckfeder
dient. Wenn die untere elektromagnetische Spule (24) der
Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) aktiviert ist, wird der mit Flansch versehene Abschnitt
des mit Flansch versehenen Kolbens (21) durch Anzugskraft,
die durch die erregte Spule (24) erzeugt wird, nach unten
in eine axiale Richtung der Kolbenstange (22) angezogen,
was zur Folge hat, dass das Auslassventil (5) geöffnet wird.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die obere elektromagnetische Spule
(23) der Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (20)
aktiviert wird, der mit Flansch versehene Abschnitt des mit Flansch
versehenen Kolbens (21) durch Anzugskraft, die durch die
erregte Spule (23) erzeugt wird, nach oben in die andere
axiale Richtung der Kolbenstange (22) angezogen, was zur
Folge hat, dass das Auslassventil (5) geschlossen wird.
Die Schraubendruckfeder der unteren Spulen-Feder-Einheit (25)
wird zum Halten des geschlossenen Zustands des Auslassventils (5)
bereitgestellt, während
die Schraubendruckfeder der oberen Spulen-Feder-Einheit (26)
zum Halten des geöffneten Zustands
des Auslassventils (5) bereitgestellt wird. Die obere elektromagnetische
Spule (23) besitzt denselben Standard (dieselbe Spezifikation,
das heißt dieselbe
Anzahl von Drahtwicklungen und die nominale Größe (Innen- und Außendurchmesser)
des Drahts) wie die untere elektromagnetische Spule (24),
während
die gewundene Schraubendruckfeder der unteren Spulen-Feder-Einheit
(25) denselben Standard (dieselbe Spezifikation, das heißt dieselbe Federsteife
und dieselbe Federgröße und dieselben Federabmessungen)
aufweist wie die der oberen Spulen-Feder-Einheit (26).
Die elektromagnetischen Spulen (23, 24) und die
Spulen-Feder-Einheiten (25, 26) wirken miteinander
zusammen, um das Auslassventil (5) durch elektromagnetische
Kraft und Federspannung elektromagnetisch zu öffnen und zu schließen.
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Nimmt
man nun Bezug auf 5,
wird dort das Diagramm eines Zylinderinnendrucks gezeigt, der grafisch
gegenüber
dem Kurbelwinkel dargestellt ist. In 5 bezeichnet
EVO eine Auslassventilöffnungszeit
des Auslassventils (5), IVO bezeichnet eine Einlassventilöffnungszeit
des Einlassventils (3), PE entspricht einem Druckniveau
von Restdruck, der noch in der Verbrennungskammer verbleibt und
auf den Ventilkopf des Auslassventils (5) wirkt, wenn das Auslassventil
(5) am Ende des Arbeitshubs (vor UT) geöffnet wird, und PI entspricht
einem Druckniveau von Einlassdruck, der auf den Ventilkopf des Einlassventils
(3) wirkt, wenn das Einlassventil (3) zu Beginn des
Ansaughubs (am OT) geöffnet
wird. Wie an der grafischen Darstellung von 5 zu erkennen ist, empfängt der
Ventilkopf des Auslassventils (5) den Restdruck PE (mit
einem vergleichsweise hohen Druckniveau), der am Ende des Arbeitshubs
in der Verbrennungskammer verbleibt. Wie oben besprochen, müssen, um
das Auslassventil (5) korrekt zufriedenstellend zu öffnen und
zu schließen,
die gewundenen Schraubendruckfedern der Spulen-Feder-Einheiten (25, 26),
die in der Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (20)
enthalten sind, so konstruiert sein, dass sie eine ausreichende
Federspannung erzeugen, um die resultierende Kraft des Restdrucks
im Zylinder PE, eine Reibungskraft (der Widerstand gegen Gleitbewegung
der Kolbenstange (22), die in den Innenumfängen der
beiden elektromagnetischen Spulen (23 und 24)
hin- und hergeht, und der Widerstand gegen Hin- und Herbewegung des
Ventilschafts (5a) des Auslassventils (5)), zu überwinden.
Um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die im Wesentlichen
der Stärke
der Federspannung der gewundenen Schraubendruckfeder der Spulen-Feder-Einheiten
(25, 26) entspricht, verwendet jede der elektromagnetischen
Spulen (23 und 24) eine große Anzahl von Wicklungen. Als
Folge ist die Größe der Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) im Vergleich zu der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) groß.
Andererseits öffnet
das Einlassventil (3) zu einem Zeitpunkt, wenn der Rest druck
in der Verbrennungskammer fällt und
der Zylinderinnendruck somit fast den Einlassdruck PI (Einlasskrümmerdruck)
erreicht. Mit anderen Worten: Es ist möglich, das Einlassventil (3) durch
eine Federspannung zu öffnen,
die geringfügig größer als
eine Reibungskraft (der Widerstand gegen Gleitbewegung der Kolbenstange
(12), die in den Innenumfängen der beiden elektromagnetischen
Spulen (13 und 14) hin- und hergeht, und der Widerstand gegen
Hin- und Herbewegung des Ventilschafts (3a)) ist. Aus den
oben dargelegten Gründen
ist eine Federspannung (oder eine Federsteife oder eine Federkonstante)
von jeder der gewundenen Schraubendruckfedern der Spulen-Feder-Einheiten
(15 und 16), die in der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) enthalten sind, so konstruiert, dass sie niedriger
ist als die von jeder der gewundenen Schraubendruckfedern der Spulen-Feder-Einheiten
(25 und 26), die in der Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) enthalten sind. Mit anderen Worten: Die Vorbelastung
von jeder der Spulen-Feder-Einheiten (15, 16)
der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (10)
ist in einem solchen Ausmaß auf
ein niedrigeres Niveau als die von jeder der Spulen-Feder-Einheiten
(25, 26) der Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) eingestellt, dass die Vorbelastung der Einlassventilseiten-Spulen-Feder-Einheit
den Widerstand gegen Gleitbewegung der Kolbenstange (12),
die in den Innenumfängen
der beiden elektromagnetischen Spulen (13 und 14)
hin- und hergeht, und den Widerstand gegen Hin- und Herbewegung des
Ventilschafts (3a) überwindet.
Als Folge ist unter einer Vorbelastungsbedingung, bei der die Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) und die Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) an dem Zylinderkopf installiert sind, die axiale Länge (oder
die Federhöhe)
von jeder der Einlassventilseiten-Spulen-Federn (15, 16) kürzer als
die von jeder der Auslassventilseiten-Spulenfedern (25, 26).
Um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die im Wesentlichen
der Stärke
der Federspannung der gewundenen Schraubendruckfedern der Einlassventilseiten-Spulen-Feder-Einheiten (15, 16)
entspricht, verwendet jede der elektromagnetischen Spulen (13 und 14)
eine kleine Anzahl von Wicklungen, wodurch, im Vergleich zu jeder
der elektromagnetischen Spulen (23 und 24) der
Auslassventilseite, eine relativ verringerte elektromagnetische
Kraft erzeugt wird. Die verringerte Anzahl von Wicklungen von jeder
der Spulen (13, 14), die in der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) enthalten sind, führt
zu einer stärker
verringerten Höhe
der elektromagnetischen Spule sowie zu einem stärker verringerten Außendurchmesser
der elektromagnetischen Spule. Als Folge davon wird die Gesamtgröße (die
Gesamthöhe und
der Außendurchmesser)
der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (10)
im Vergleich zu der der Auslassventilsei ten-Ventilbetätigungseinheit
(20) verringert. Nach der elektromagnetisch angetriebenen
Ventilbetätigungsvorrichtung
der ersten Ausführung
ist, wenn man die Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (10)
mit der Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (20)
vergleicht, die Federhöhe
(die axiale Länge)
von jeder der gewundenen Schraubendruckfedern der Spulen-Feder-Einheiten
(15, 16) so bemessen, dass sie relativ kurz ist und
die Spulenhöhe
und der Spulendurchmesser von jeder der Spulen (13, 14)
sind beide so bemessen, dass sie relativ klein sind. Dies ermöglicht ein
kleines Bemessen der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10). Dies gestattet kompaktes Konstruieren der Umgebung
des Zylinderkopfes (1). Dies verbessert außerdem die
Konstruktionsflexibilität
bei der Motorenmontage (den Grad an Freiheit bei der Motorengestaltung).
Zusätzlich
ist jede der elektromagnetischen Spulen (13 und 14)
unter angemessener Berücksichtigung
der relativ verringerten Größe (der verringerten
Federspannung oder der verringerten Federsteife) von jeder der Spulen-Federn
(15, 16) so klein bemessen, dass ihre elektromagnetische
Kraft im Vergleich zu der jeweiligen Spule (23, 24),
die in der Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (20) enthalten
ist, verringert oder abgeschwächt
wird. Dies verringert den Verbrauch von elektrischer Leistung. Bei
der ersten Ausführung
wird die elektromagnetisch angetriebene Ventilbetätigungsvorrichtung der
Erfindung auf einen Fall eines quer montierten Verbrennungsmotors
angewendet, bei dem die relativ klein bemessene Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) der Vorderseite des Fahrzeugs zugewandt ist und die
relativ groß bemessene
Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) der Rückseite
des Fahrzeugs zugewandt ist. Die Höhe vom Boden zu dem obersten
Ende der vorderen Hälfte des
Zylinderkopfes, dessen oberstes Ende durch die Spitze der Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) bestimmt wird, ist im Vergleich zu der Höhe vom Boden
zu dem obersten Ende der hinteren Hälfte des Zylinderkopfes etwas
verringert. Dies erleichtert eine gekippte Nase des Fahrzeugs (siehe
die in 1 gezeigte gekippte
Haubenlinie einer Motorenhaube (30) des quer montierten
Motors) und erhöht außerdem den
Grad an Freiheit beim Modellieren des Vorderabschnitts der Fahrzeugkarosserie.
Die Gestaltung der elektromagnetisch angetriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung
der ersten Ausführung (wobei
die relativ klein bemessene Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) der Vorderseite des Fahrzeugs zugewandt ist und die
relativ groß bemessene
Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit (20)
der Rückseite
des Fahrzeugs zugewandt ist), wie in 1 zu
sehen, ist in einem besonderen Fall nützlich, bei dem der Motor,
wie in 1 gezeigt, in einem
aufrechten Zustand oder in einem nach hinten gekippten Zustand (nicht
gezeigt) quer montiert ist. Mit anderen Worten: Die Gestaltung der
Ventilbetätigungsvorrichtung
der ersten Ausführung
ist für
einen besonderen Fall nützlich,
dass der Motor in dem aufrechten Zustand quer montiert ist, so dass
die Motormittellinie (angezeigt durch eine Punkt-Strich-Linie in 1) des Verbrennungsmotors
zu der z-Achse des Fahrzeug-Achsensystems
(x, y, z) im Wesentlichen parallel ist. Die Gestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung
der ersten Ausführung
ist außerdem
für einen
besonderen Fall nützlich,
dass der Motor in dem nach hinten gekippten Zustand quer montiert
ist, so dass die Motormittellinie des Verbrennungsmotors gegenüber der
z-Achse des Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) nach hinten geneigt
ist.
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Nimmt
man nun Bezug auf 2,
wird dort die zweite Ausführung
der elektromagnetisch angetriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung in Verbindung mit
einem Reihen-Verbrennungsmotor, der in Bezug auf die x-Achse des
Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) quer montiert ist, gezeigt. Im
Gegensatz zu der elektromagnetisch angetriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung
der ersten Ausführung
(1) ist bei der elektromagnetisch
angetriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung
der zweiten Ausführung
die relativ klein bemessene Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) an der hinteren Hälfte
des Zylinderkopfes (1) installiert, so dass die Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) der Rückseite
des Fahrzeugs zugewandt ist, während
die relativ groß bemessene Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) an der vorderen Hälfte
des Zylinderkopfes (1) installiert ist, so dass die Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) der Vorderseite des Fahrzeugs zugewandt ist. Wie in 2 gezeigt, ist der Motor
um einen nach vorn geneigten Winkel θ1 nach
vorn geneigt. Bei der zweiten Ausführung sind die relativ klein
bemessenen Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheiten (10)
in Bezug auf die x-Achse des Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) quer
montiert und an der hinteren Hälfte
des Zylinderkopfes (1) platziert und somit ist es möglich, einen
Einlasskrümmer (nicht
gezeigt) gerade zu richten. Dies erleichtert die Gestaltung des
Ansaugsystems und verringert außerdem
den Widerstand gegen den Mengenfluss von angesaugter Frischluft,
wodurch die Motorleistung (im Besonderen die Motorleistungsabgabe)
gesteigert wird. Im Falle der in 2 gezeigten
elektromagnetisch angetriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung der zweiten
Ausführung
ist die relativ groß bemessene
Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) auf eine solche Weise quer an der vorderen Hälfte des
Zylinderkopfes (1) platziert, dass sie der Vorderseite
des Fahrzeugs zugewandt ist, aber der Motor ist um den Neigungswinkel θ1 nach vorn geneigt. Die nach vorn geneigte Motorenkonstruktion
trägt zur Verringerung
der Höhe
vom Boden zu dem obersten Ende der vorderen Hälfte des Zylinderkopfes (d.
h. die Höhe
vom Boden zu der Haubenlinie) bei und ermöglicht somit die Konstruktion
mit geneigter Nase. Zusätzlich
verringert die nach vorn geneigte Motorenkonstruktion die Höhe vom Boden
zu einem Auspuffkrümmer
(nicht gezeigt) des quer platzierten Motors. Dies verringert die
Länge des
Auslasssystems zwischen dem Auspuffkrümmer und einer Abgasemissionsbegrenzungsvorrichtung
(nicht gezeigt), wodurch Temperaturanstiegskennlinien der Abgasemissionsbegrenzungsvorrichtung
verbessert werden und folglich die Abgasemissionsleistung verbessert wird.
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Nimmt
man nun Bezug auf 3,
wird dort die dritte Ausführung
der elektromagnetisch angetriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung in Verbindung mit
einem Reihen-Verbrennungsmotor, der in Bezug auf die y-Achse des
Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) längs montiert ist, gezeigt.
Wie in 3 zu sehen, ist
bei der elektromagnetisch angetriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung
der dritten Ausführung
der Motor um einen quergeneigten Winkel θ2 zu
einer Seite hin geneigt (das heißt zu einer Seite der Installation des
Auslassventils (5)), so dass die Höhe (H1)
vom Boden zu dem obersten Ende der relativ groß bemessenen Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(20) im Wesentlichen der Höhe (H1)
vom Boden zu dem obersten Ende der relativ klein bemessenen Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheit
(10) entspricht. Selbst in dem Fall, dass die Ventilbetätigungsvorrichtung
der Erfindung auf den längs
platzierten Motor angewendet wird, trägt die oben besprochene quergeneigte
Motorengestaltung (des quergeneigten Winkels θ2)
zur Verringerung der Gesamthöhe
H1 des Zylinderkopfes (1) vom Boden
bei. Dies erhöht
den Grad an Freiheit beim Modellieren des Vorderabschnitts (der
die Motorhaube (30) umfasst) der Fahrzeugkarosserie.
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Nimmt
man Bezug auf 4, wird
dort die vierte Ausführung
der elektromagnetisch angetriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung in Verbindung
mit einem Verbrennungsmotor des V-Typs gezeigt, der in Bezug auf
die y-Achse des Fahrzeug-Achsensystems (x, y, z) längs montiert
ist und bei dem die Motorenzylinder in zwei Reihen angeordnet sind,
die sich in einem Winkel befinden (siehe die beiden in 4 gezeigten Zylinderblöcke (6, 6)).
Bei der Ventilbetätigungsvorrichtung
der vierten Ausführung
befinden sich die relativ klein bemessenen Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheiten
(10, 10), die an den beiden Zylinderköpfen (1, 1)
installiert sind, an der Innenseite des V-Motors (das heißt die Innenhälften der
beiden Zylinderköpfe,
wobei diese Innenhälften
einander zugewandt sind), während
sich die relativ groß bemessenen
Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheiten
(20, 20), die an den beiden Zylinderköpfen (1, 1)
installiert sind, an der Außenseite
des V-Motors (das heißt
die Außenhälften der
beiden Zylinderköpfe,
wobei diese Außenhälften voneinander weggewandt
sind) befinden. Wie in 4 deutlich
zu sehen, sind bei der vierten Ausführung die relativ klein bemessenen
Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheiten
(10, 10) an den jeweiligen Innenhälften der
beiden in V-Form eingerichteten Zylinderköpfe (1, 1)
montiert. Bei dieser Anordnung kann das Ansaugsystem einfach in
der Nähe
der Mitte des V-Motors angeordnet oder konzentriert werden. Dies
erleichtert die Gestaltung des Ansaugsystems. Zusätzlich entspricht
die Höhe
vom Boden zu dem obersten Ende von jeder der relativ klein bemessenen
Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheiten
(10, 10) der Gesamthöhe H2 der
Zylinderköpfe
(1, 1) vom Boden, wodurch die Höhe H2 der Zylinderköpfe (1, 1)
wirksam verringert wird. Dies erhöht den Grad an Freiheit beim
Modellieren des Vorderabschnitts (der die Motorhaube (30)
umfasst) der Fahrzeugkarosserie und erhöht die Konstruktionsflexibilität. Bei der
in 4 gezeigten Ausführung können, obwohl
die relativ klein bemessenen Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheiten
(10, 10) an der Innenseite der V-Anordnung angeordnet
sind, die relativ groß bemessenen
Auslassventilseiten-Ventilbetätigungseinheiten (20, 20)
an der Innenseite der V-Anordnung angeordnet werden, während die
relativ klein bemessenen Einlassventilseiten-Ventilbetätigungseinheiten
(10, 10) an der Außenseite des V-Motors angeordnet
werden. Bei dieser Modifizierung besteht eine Tendenz, dass die
Höhe H2 vom Boden zu den Spitzen der Zylinderköpfe (1, 1)
im Vergleich zu dem in 4 gezeigten
Beispiel etwas hoch sind. An Stelle davon besitzt die Modifizierung
den Vorteil verringerter Gesamtbreite des V-Motors.
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Während das
Vorgenannte eine Beschreibung der durch die Erfindung ausgeführten bevorzugten
Ausführungen
ist, ist verständlich,
dass die Erfindung nicht auf die hierin gezeigten und beschriebenen
besonderen Ausführungen
beschränkt
ist, sondern verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang dieser
Erfindung, wie sie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen.