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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein variables Ventilsteuerzeitensystem für ein Fahrzeug und insbesondere auf ein variables Ventilsteuerzeitensystem, das eine Motorleistung maximieren kann, indem eine Öffnungs/Schließzeit eines Einlassventils gemäß einer Motordrehzahl justiert wird.
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(b) Beschreibung des Stands der Technik
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Wie es in 4 gezeigt ist, umfasst ein Ventilbetätigungsmechanismus für Einlass- und Auslassventile für einen Motor eine Einlassnockenwelle 101 und eine Auslassnockenwelle 103, die unabhängig vorgesehen sind, um das jeweilige Einlass- und Auslassventil in einer zeitlichen Weise zu öffnen und zu schließen.
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Weiterhin wird die Auslassnockenwelle 103 durch eine Leistung angetrieben, die von einer Kurbelwelle 105 übertragen wird, und die Eingangsnockenwelle 101 wird durch eine Leistung angetrieben, die von der Auslassnockenwelle 103 über eine Kette 107 übertragen wird.
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Hier werden das Einlass- und das Auslassventil in einer zeitlichen Weise durch die Einlassnockenwelle 101 und die Auslassnockenwelle 103 geschlossen. Dies wird als Ventilsteuerzeit bezeichnet, wobei das Einlassventil im allgemeinen vor einem Einlasshub geöffnet wird (d. h. vor einem oberen Totpunkt), und geschlossen wird, nachdem der Einlasshub vervollständigt ist (d. h. nach dem unteren Totpunkt), und das Auslassventil wird vor einem Auslasshub geöffnet (d. h. vor einem unteren Totpunkt) und wird kurz nach dem Startpunkt des Einlasshubs nach dem Endpunkt des Auslasshubs geschlossen (d. h. nach dem oberen Totpunkt).
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Zusätzlich ist eine Ventilüberschneidungszeit zwischen dem Endpunkt des Auslasshubs und dem Startpunkt des Einlasshubs vorhanden, während derer sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil offen ist, um vollständig das verbrannte Gas auszublasen und die Beschickungseffizienz des Gemisches zu erhöhen.
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Bei der herkömmlichen Ventilsteuerzeitgebung wird, obwohl ein Überschneidungswinkel gleichmäßig ist, die Überschneidungszeit bei einem Bereich hoher Drehzahl des Motors jedoch reduziert, und wird bei einem Bereich niedriger Drehzahl erhöht. Das heißt, die Überschneidungszeit wird entsprechend der Motordrehzahl variiert. Insbesondere in dem hohen Drehzahlbereich, da die Überschneidungszeit zu kurz ist, kann das angesaugte Gemisch das verbrannte Gas nicht ausreichend aus der Brennkammer verdrängen. Das heißt, der herkömmliche Ventilbetätigungsmechanismus kann seine Funktion nicht gut ausführen.
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Zusätzlich ist die Kette gestaltet, dass sie Vibrationen von der Kurbelwelle und der Nockenwelle unterworfen ist, dass laterale Vibration erzeugt wird, was einen Stoßlärm mit einer Kettenführung und einem Kettenradzahl bewirkt.
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Derartige Ventilsteuerzeitensysteme sind z. B. in den Druckschriften
DE 44 29 071 A1 (Vorrichtung zum Spannen und Verstellen eines als Kette ausgebildeten Umschlingungsgetriebes) und
US 5 297 508 A (Variable camshaft drive system for internal combustion engine) offenbart und im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorliegender Erfindung gewürdigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben stehenden Probleme zu lösen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein variables Ventilsteuerzeitensystem vorzusehen, das die Motorleistung maximieren kann, indem geeignet eine Öffnungs/Schließ-Steuerzeit eines Einlassventils gemäß einer Motordrehzahl angepasst wird.
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Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein variables Ventilsteuerzeitensystem vorzusehen, das einen Stoßlärm zwischen einer Kette und einer Kettenführung durch Absorbieren lateraler Vibration der Kette verhindern kann.
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Um die oben stehenden Aufgaben zu erzielen, sieht die vorliegende Erfindung ein variables Ventilsteuerzeitensystem für ein Fahrzeug vor, das eine Eingangsnockenwelle zum Betätigen eines Einlassventils, eine Auslassnockenwelle zum Betätigen eines Auslassventils, ein Einlassnockenkettenrad, das auf der Einlassnockenwelle montiert ist, ein Auslassnockenkettenrad, das auf der Auslassnockenwelle montiert ist, eine Kette, die das Einlassnockenkettenrad und das Auslassnockenkettenrad verbindet, und Mittel zum Variieren von Phasen der Einlass- und Auslassnockenwelle umfasst, indem gemäß einer Motordrehzahl die Kette gedrückt und gezogen wird, um das Einlass- und Auslassnockenkettenrad um einen vorbestimmten Winkel zu drehen, wobei sie sich in einer senkrechten Richtung in Bezug auf eine Längsrichtung der Kette bewegt, wobei die Mittel zum Variieren umfassen: ein Hilfskettenrad, das zwischen dem Einlass- und dem Auslassnockenkettenrad vorgesehen ist und mit der Kette in Eingriff steht, und Mittel zum Bewegen des Hilfskettenrads in einer senkrechten Richtung in Bezug auf eine Längsrichtung der Kette, um die Kette in der senkrechten Richtung zu drücken und zu ziehen, wobei die Phasenwinkel der Einlass- und Auslassnockenwellen variiert werden.
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Erfindungsgemäß umfassen die Mittel zum Bewegen einen Gleitbalken zum rotatorischen Lagern des Hilfskettenrads, wobei der Gleitbalken verschiebbar in einem Hohlraum angebracht ist, der in einem Zylinderkopf geformt ist, und obere und untere Ölkammern mit seinen Enden gegen den Hohlraum definiert, wobei jede der oberen und unteren Ölkammern mit einer Ölpumpe verbunden ist und einem Ölbehälter durch Einlass- und Auslassöldurchgänge, die in dem Zylinderkopf jeweils geformt sind, erste und zweite Rückschlagventile, die jeweils in den Einlassöldurchgängen angebracht sind, die mit der oberen und unteren Ölkammer in Verbindung stehen, wobei die Rückschlagventile die Zufuhr von Öl von der Ölpumpe zu den Ölkammern erlauben und die Zufuhr von Öl von den Ölkammern zu der Ölpumpe nicht zulassen, erste und zweite Magnetventile, die jeweils auf den Auslassöldurchgängen angebracht sind, die mit den oberen und unteren Ölkammern in Verbindung stehen, wobei die ersten und zweiten Magnetventile selektiv die Auslassöldurchgänge öffnen und schließen, und eine elektrische Steuereinheit zum Steuern der ersten und zweiten Magnetventile gemäß der Motordrehzahl, um selektiv die Auslassöldurchgänge zu öffnen und zu schließen und dabei den Gleitbalken entlang des Hohlraums zu verschieben.
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Der Hohlraum ist vorzugsweise mit mindestens einem Bereich größeren Durchmessers versehen, in dem ein Vorsprung, der auf dem Gleitbalken geformt ist, vorgesehen ist, um die Verschiebebewegung des Gleitbalkens auf eine vorbestimmte Länge zu begrenzen.
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Der Gleitbalken ist ferner bevorzugt mit einem Führungsloch versehen, das Hilfskettenrad ist drehbar in dem Führungsloch durch eine Welle gelagert, und ein Lager ist zwischen der Welle und dem Hilfskettenrad angebracht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären:
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1 ist eine Querschnittsansicht eines variablen Ventilsteuerzeitensystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II aus 1;
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3 ist eine Querschnittsansicht eines eingekreisten Bereichs A aus 1; und
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4 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Ventilbetätigungsmechanismus.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im einzelnen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt ein variables Ventilsteuerzeitensystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Bei dem erfinderischen variablen Ventilsteuerzeitensystem sind eine Auslassnockenwelle 1 zum Betätigen eines Auslassventils (nicht gezeigt) und eine Einlassnockenwelle 3 zum Betätigen eines Einlassventils (nicht gezeigt) getrennt geformt. Auf den Auslass- und Einlassnockenwellen 1 und 3 sind jeweilige Auslass- und Einlassnockenkettenräder 5 und 7 montiert, die miteinander durch eine Kette 9 verbunden sind, um eine rotatorische Leistung der Auslassnockenwelle 1 zur Einlassnockenwelle 3 zu übertragen.
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Zwischen den Auslass- und Einlassnockenkettenräder 5 und 7 ist ein Hilfskettenrad 11 drehbar angebracht und mit der Kette 9 in Eingriff. Ein Gleitbalken 15 ist verschiebbar über oberen und unteren Hohlräumen 28 und 28' eines Zylinderkopfs 13 angebracht, wobei er obere und untere Ölkammern 17 und 19 in dem Zylinderkopf 13 definiert.
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Der Gleitbalken 15, wie es in 2 gezeigt ist, ist mit einem Führungsloch 21 in seinem mittleren Bereich versehen, so dass das Hilfskettenrad 11 drehbar auf dem Gleitbalken 15 durch eine Welle 23 montiert sein kann. Vorzugsweise ist ein Lager 25 zwischen der Welle 23 und dem Hilfskettenrad 11 angebracht.
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Die oberen und unteren Ölkammern 17 und 19 stehen mit einer Ölpumpe durch Einlassöldurchgänge 27 und 27' jeweils in Verbindung. Rückschlagventile 29 und 29' sind in den Einlassöldurchgängen 27 und 27' so angebracht, dass Öl nur in einer Richtung von der Ölpumpe zu den oberen und unteren Kammern 17 und 19 zugeführt werden kann. Das heißt, wie es in 3 gezeigt ist, es enthält jedes der Rückschlagventile 29 und 29', eine Rückschlagkugel 31, die in dem Öldurchgang 7 vorgesehen ist, ein Ventilgehäuse 33, das so angebracht ist, dass es die Rückschlagkugel 31 umfasst, und ein Führungselement 35, das im Inneren des Ventilgehäuses 33 angebracht ist, um die Rückschlagkugel 31 zu führen. Eine Vielzahl von Öllöchern 37 ist auf dem Ventilgehäuse 33 geformt. Die Rückschlagkugel 31 ist durch ein elastisches Element 39 vorgespannt, das zwischen einer inneren Wand des Ventilgehäuses 37 und der Rückschlagkugel 31 angebracht ist, in einer Richtung, in der der Öldurchgang blockiert ist, wenn das Öl nicht von der Ölpumpe zur Kammer zugeführt wird.
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Es wird wieder auf 1 Bezug genommen. Die obere und untere Ölkammer 17 und 19 stehen weiter mit einem Ölbehälter durch Auslassöldurchgänge 41 und 41' in Verbindung, und Magnetventile 43 und 43' sind jeweils in den Auslassöldurchgängen 41 und 41' vorgesehen, so dass Öl von innerhalb den Ölkammern 17 und 19 zu dem Ölbehälter ausgelassen wird.
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Das heißt, wie es in 3 gezeigt ist, es ist eine Auslasskammer 45, die mit dem Auslassöldurchgang 41' in Verbindung steht, in dem Zylinderkopf 13 geformt, und ein Ventilkolben 49 ist auf einer Betätigungsstange 51 eines Magneten 53 vorgesehen, der durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) gesteuert wird. Der Ventilkolben 49 ist in Richtung auf eine Auslassdurchgangsblockierposition durch ein elastisches Element 47 vorgespannt.
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Es wird wieder auf 1 Bezug genommen. Der obere und untere Hohlraum 28 und 28' ist jeweils mit Bereichen größeren Durchmessers 55 und 55' versehen, und Führungsvorsprünge 57 und 57' sind auf dem Gleitbalken 15 geformt, so dass sie bewegbar in den Breitenrichtungen größeren Durchmessers 55 und 55' jeweils sind. Die Bereiche größeren Durchmessers 55 und 55' wirken als Stopper, auf denen die Führungsvorsprünge 57 und 57' der Gleitstücke gefangen werden, so dass der Gleitbalken 15 nicht über die Ölauslassdurchgänge 41 und 41' gleitet.
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Der Betrieb des oben beschriebenen variablen Ventilsteuerzeitensystems wird unten stehend im einzelnen beschrieben.
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Wenn ein Signal, dass die Motordrehzahl in einem vorbestimmten unteren/mittleren Drehzahlbereich (rpm) ist, von einem Motordrehzahlsensor (nicht gezeigt) zur ECU übertragen wird, steuert die ECU die Magnetventile 43 und 43', so dass der Auslassöldurchgang 41 geschlossen wird und der Auslassöldurchgang 41' geöffnet wird. Entsprechend wird das Öl, das von der Ölpumpe zur unteren Ölkammer 19 durch den Einlassöldurchgang 27' zugeführt wird, zu dem Ölbehälter durch den Auslassöldurchgang 41' ausgelassen.
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Daher wird der Gleitbalken 15 nach unten bewegt, dass er den Auslassöldurchgang 41' blockiert, dann gestoppt durch das in Verbindung bringen des Bereichs größeren Durchmessers 55' und des Vorsprungs 57'. Zu diesem Zeitpunkt wirkt Öldruck, der durch Öl geformt wird, das in die untere Ölkammer 19 durch Blockieren des Auslassöldurchgangs 41' gefüllt ist, als ein Absorber gegen die Verschiebebewegung des Gleitbalkens 15.
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Durch die Bewegung nach unten des Gleitbalkens 15 spannt das Hilfskettenrad 11 zwischen den Einlass- und Auslassnockenkettenrädern 7 und 5 die Kette 9 nach unten vor, dass sie die Einlass- und Auslassnockenkettenräder 7 und 5 in entgegengesetzten Richtungen dreht, als eine Folge dessen Phasenwinkel der Einlass- und Auslassnockenkettenräder 7 und 5 variiert werden, so dass das Öffnen und Schließen des Einlassventils in Bezug auf das Öffnen/Schließen des Auslassventils verzögert wird, was die Ventilüberschneidung reduziert, in der das Einlass- und das Auslassventil gleichzeitig offen sind.
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Wenn ein Signal, das die Motordrehzahl in einem vorbestimmten hohen Drehzahlbereich ist, vom Motordrehzahlsensor (nicht gezeigt) zur ECU übertragen wird, steuert die ECU die Magnetventile 43 und 43', so dass der Auslassöldurchgang 41 geöffnet wird und der Auslassöldurchgang 41' geschlossen wird. Entsprechend wird das Öl, das von der Ölpumpe zur oberen Ölkammer 17 durch den Einlassöldurchgang 27 zugeführt wird, zu dem Ölbehälter durch den Auslassöldurchgang 41 ausgegeben. Daher wird der Gleitbalken 15 nach oben bewegt, um den Auslassöldurchgang 41 zu blockieren, dann gestoppt durch das Zusammenbringen des Bereichs größeren Durchmessers 55 und des Vorsprungs 57. An diesem Punkt wirkt Öldruck, der durch Öl geformt wird, das in der oberen Ölkammer 17 durch Blockieren des Auslassöldurchgangs 41 eingefüllt ist, als ein Absorber gegen die Verschiebebewegung des Gleitbalkens 15.
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Durch die Bewegung nach oben des Gleitbalkens 15 spannt das Hilfskettenrad 11 zwischen dem Einlass- und dem Auslassnockenkettenrad 7 und 5 die Kette 9 nach oben vor, dass sie das Einlass- und das Auslassnockenkettenrad 7 und 5 in einer entgegengesetzten Richtung dreht, als eine Folge dessen ein Phasenwinkel des Einlass- und des Auslassnockenkettenrads 7 und 5 variiert wird, so dass das Öffnen/Schließen des Auslassventils in Bezug auf das Öffnen/Schließen des Einlassventils verzögert wird, was die Ventilüberschneidung erhöht, um die Motorleistung zu verbessern, indem der Füllungsgrad des Zylinders verbessert wird.
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Beim oben stehenden wirkt das Hilfskettenrad 11 als eine Kettenführung. Daher wird bei der vorliegenden Erfindung kein zusätzliches Führungselement benötigt. Die laterale Vibration, die von der Nockenwelle und der Kurbelwelle übertragen wird, wird durch den Öldruck der oberen und unteren Kammern 17 und 19 absorbiert, wenn der Gleitbalken 15 bewegt wird.
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Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail oben stehend beschrieben worden sind, sollte deutlich verstanden werden, dass viele Variationen und/oder Modifikationen der grundlegenden erfinderischen Konzepte, die hier beschrieben worden sind und den Fachleuten im gegenwärtigen Stand der Technik deutlich sind, noch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.
