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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Auspuffsteuerventil mit einem
Ventilgehäuse
und einem Ventilkörper,
der drehbar in einer Ventilkammer des Ventilgehäuses aufgenommen ist, um zum
Steuern des Abgasstroms mit dem Ventilgehäuse zusammenzuwirken, wobei
ein Getriebeelement zum drehenden Antrieb einer Ventilwelle des
Ventilkörpers
an einem zur Außenseite
des Ventilkörpers
vorstehenden Außenende
der Ventilwelle sitzt.
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Herkömmlich ist
in einem Auspuffsteuerventil der oben erwähnten Art ein System bekannt,
in dem eine Lagerbüchse
zum drehbaren Lagern einer Ventilwelle sowie ein Dichtungselement,
das der Lagerbüchse
benachbart ist und in engem Kontakt mit einer Außenumfangsfläche der
Ventilwelle steht, in einem Ventilgehäuse angebracht sind (siehe
beispielsweise
JP-63-212728
A ).
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Das
herkömmliche
Auspuffsteuerventil hat die Nachteile, dass, weil eine Lagerbüchse und
ein Dichtungselement, die jeweils ausschließlich die oben erwähnten Funktionen
haben, angebracht sind, die Anzahl der Bauteile groß ist und,
insbesondere das Dichtungselement teuer ist, was eine Kostenminderung
erschwert.
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Aus
der
US 4 795 420 A ist
ein Auspuffsteuerventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt,
welches aber keine Feder aufweist.
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Aus
der
US 4 363 309 A ist
ein Auspuffsteuerventil bekannt, wo eine den Ventilkörper gegen eine
Dichtung vorspannende Feder zwischen einem die Ventilwelle drehend
antreibenden Getriebeelement und einer Lagerbüchse jeweils direkt abgestützt ist.
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Aus
der
DE 44 39 705 A1 ist
ein Auspuffsteuerventil bekannt, dessen Ventilkörper aus Titan hergestellt
ist.
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Aus
der
DE 11 10 947 A ist
eine Auspuffklappe bekannt, deren Lagerbüchse aus Kohlenstoffmaterial
hergestellt ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Auspuffsteuerventil anzugeben, das
bei niedrigen Kosten mit einer geringen Anzahl an Bauteilen auskommt,
indem eine Lagerbüchse
mit einer Dichtungsfunktion bereitgestellt wird.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt ein Auspuffsteuerventil
gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen.
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Das
Auspuffsteuerventil enthält
ein Ventilgehäuse
und einen Ventilkörper,
der drehbar in einer Ventilkammer des Ventilgehäuses aufgenommen ist, um mit
dem Ventilgehäuse
zum Steuern des Abgasstroms zusammenzuwirken, wobei ein Getriebeelement
zum drehenden Antrieb einer Ventilwelle des Ventilkörpers an
einem zur Außenseite
des Ventilkörpers
vorstehenden Außenende
der Ventilwelle sitzt, wobei eine Lagerbüchse zum drehbaren Lagern einer
Außenumfangsfläche der
Ventilwelle durch ihre Innenumfangsfläche und zum drehbaren Lagern
einer Endfläche
des Ventilkörpers
durch ihre Endfläche in
dem Ventilgehäuse
angebracht ist, und wobei der Ventilkörper durch eine Feder vorgespannt
ist, um einen Druckkontakt-Dichtzustand zwischen den gegenüberliegenden
Endflächen
der Lagerbüchse
und des Ventilkörpers
herzustellen.
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In
der später
beschriebenen Ausführung
entspricht das oben erwähnte
Getriebeelement einer Abtriebsrolle.
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Nach
dem ersten Aspekt kann eine Lagerbüchse nicht nur die Lagerfunktion übernehmen, sondern
auch eine Dichtfunktion. Daher kann ein Abgasaustritt aus der Umgebung
der Ventilwelle verhindert werden, ohne dass ein gesondertes Dichtungselement
vorgesehen wird, und dies kann zur Kostenminderung beitragen, weil
keine teueren Dichtungselemente erforderlich sind und die Anzahl
der Bauteile reduziert ist.
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Da
ferner keine Dichtungselemente verwendet werden, lässt sich
eine in ihrer axialen Richtung lang ausgeführte Lagerbüchse verwenden, und die Lagerwelle
kann mit einer großen
Fläche
gelagert werden, was eine große
Lagertragfähigkeit
gewährleistet.
Daher kann die Lagerbüchse
sehr haltbar sein, obwohl sie eine Last direkt von einer auf die Ventilwelle
aufgesetzten Abtriebsrolle aufnimmt.
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Bevorzugt
ist nach einem zweiten Aspekt die oben erwähnte Lagerbüchse aus einem nicht metallischen
Material gebildet.
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Nach
diesem zweiten Aspekt kann die Lagerbüchse eine gute Dichtfunktion
ausüben
und kann Schwingungen in axialer Richtung des Ventilkörpers absorbieren,
die durch Abgaspulsieren entstehen, um hierdurch das Entstehen eines
abnormalen Geräusches
zu unterdrücken.
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Gemäß Anspruch
3 ist der Ventilkörper
zusammen mit seinen Ventilwellen aus Titanmaterial gebildet, was
zu einer Gewichtsminderung des Ventilkörpers und somit des Auspuffsteuerventils
beitragen kann. Obwohl das den gesamten Ventilkörper bildende Titanmaterial
ein aktives Material ist und eine starke Verschleißtendenz
hat, gestattet die Verwendung der aus Kunststoffmaterial gebildeten
Lagerbüchsen
gute Drehgleiteigenschaften zwischen den Ventilwellen und den Lagerbüchsen auch
bei hohen Temperaturen. Zusammen mit der Gewichtsminderung des Ventilkörpers ermöglicht dies
eine wirkungsvolle Verbesserung der Ansprecheigenschaften des Ventilkörpers auf
das Antriebsdrehmoment.
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Nachfolgend
wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten
Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Kraftrads, deren Motor ein Einlasssteuerventil
und ein Auspuffsteuerventil aufweist;
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2 eine
vertikal geschnittene Seitenansicht eines Hauptteils der Einlasssteuervorrichtung;
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3 eine
Darstellung des Betriebs gemäß 2;
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4 eine
Schnittansicht entlang Linie 4-4 von 2;
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5 eine
Schnittansicht entlang Linie 5-5 von 4;
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6 eine
Schnittansicht entlang Linie 6-6 von 4;
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7 eine
Perspektivansicht eines Auspuffsystems;
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8 eine
Seitenansicht der Auspuffsteuervorrichtung;
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9 eine
Schnittansicht entlang Linie 9-9 von 8, die ein
Auspuffsteuerventil in dessen Niederdrehzahl-Steuerstellung zeigt,
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10 eine
Schnittansicht entlang Linie 10-10 von 9;
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11 eine
Schnittansicht entsprechend 9, die das
Auspuffsteuerventil in dessen Mitteldrehzahl-Steuerstellung zeigt;
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12 eine
Schnittansicht entsprechend 9, die das
Auspuffsteuerventil in dessen Hochdrehzahl-Steuerstellung zeigt;
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13 eine
vergrößerte Draufsicht
eines Hauptteils des Auspuffsystems;
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14 eine
Schnittansicht entlang Linie 14-14 von 13;
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15 eine
Schnittansicht entlang Linie 15-15 von 14;
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16 eine
Schnittansicht entlang Linie 16-16 von 13;
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17 eine
Schnittansicht entlang Linie 17-17 von 16;
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18 eine
Draufsicht einer Antriebsvorrichtung für ein Einlasssteuerventil und
das Auspuffsteuerventil;
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19 eine
Schnittansicht entlang Linie 19-19 von 18; und
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20 eine
Schnittansicht entlang Linie 20-20 von 18.
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In 1 umfasst
ein Fahrzeuggrundrahmen 2 eines Kraftrads 1 ein
linkes/rechtes Paar von Hauptrahmen 4, 4, die
an ihren Vorderenden ein Kopfrohr 3 aufweisen, die nach
unten hin geneigt sind und deren Hinterenden miteinander verbunden
sind, sowie eine Sitzschiene 5, die mit den Hinterenden der
Hauptrahmen 4, 4 verbunden ist und nach hinten oben
ansteigt. Ein Vierzylinder-Reihenmotor En ist an dem Hauptrahmenpaar 4, 4 angebracht.
Der Motor En ist so angebracht, dass sein Zylinderblock 8 und
sein Zylinderkopf 9 ein wenig nach vorne geneigt sind und
der Zylinderkopf 9 zwischen den Hauptrahmen 4, 4 sitzt.
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Eine
Frontgabel 6f zum Lagern eines Vorderrads 9f über eine
Welle ist lenkbar mit dem Kopfrohr 3 verbunden. Eine ein
Hinterrad 7r tragende hintere Gabel 6r ist vertikal
schwenkbar mit einem hinteren Teil eines Kurbelgehäuses 10 des
Motors En durch eine Schwenkwelle 11 verbunden. Eine hintere Dämpfereinheit 12 ist
zwischen die hintere Gabel 6r und die Hauptrahmen 4, 4 eingesetzt.
Eine Ausgangswelle 13 des Motors En, die an der Vorderseite der
Schwenkwelle 11 angebracht ist, treibt das Hinterrad 7r durch
eine Kettengetriebevorrichtung 14 an.
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Ein
Kraftstofftank 15 ist an dem Hauptrahmen 4, 4 angebracht.
Ein Tandemhauptsitz 16 ist auf die Sitzschiene 5 aufgesetzt.
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Ein
Einlasssystem In des Motors En, das einen Luftfilter 17 und
einen Drosselkörper 18 aufweist, ist
an der Oberseite des Zylinderkopfs 9 derart angeordnet,
dass es mit dem Kraftstofftank 15 abgedeckt wird. Ein Auspuffsystem
Ex des Motors En, das Auspuffrohre 51a bis 51d sowie
einen Auspufftopf 54 umfasst, ist so angeordnet, dass es
von der Vorderseite des Zylinderkopfs 3 und des Zylinderblocks 8 durch die
Unterseite des Kurbelgehäuses 10 und
schräg nach
oben verläuft.
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Zunächst wird
das Einlasssystem In des Motors En anhand der 1-6 beschrieben.
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Wie
in den 1-4 gezeigt, sind vier Drosselkörper 18, 18 ...
entsprechend den vier Zylindern des Motors mit dem Zylinderkopf 9 des
Motors En verbunden. Lufttrichter 21, 21 ... sind
mit einem Einlass eines Einlasswegs 18a der Drosselkörper 18, 18 ...
verbunden. Ein Filtergehäuse 22 des
Luftfilters 11 zur Aufnahme aller Lufttrichter 21, 21 ...
ist an die vier Drosselkörper 18, 18 ...
angesetzt. Das Filtergehäuse 22 umfasst
eine untere Gehäusehälfte 22b, die
an den Drosselkörpern 18, 18 ...
angebracht ist, sowie eine obere Gehäusehälfte 22a, die durch
kleine Schrauben 27 mit der unteren Gehäusehälfte 22b trennbar
verbunden ist. Eine Filterelement-Halteplatte 25 zum Unterteilen
des Innenraums des Filtergehäuses 22 in
eine untere nicht saubere Kammer 23 und eine obere saubere
Kammer 24 ist zwischen den Gehäusehälften 22a und 22b aufgenommen.
Ein Filterelement 26 ist in ein Aufnahmeloch 25a in
der Filterelement-Halteplatte 25 eingesetzt.
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Eine
Lufteinlassöffnung 28 zum Öffnen der nicht
sauberen Kammer 23 zur Atmosphäre ist an einer Seite der unteren
Gehäusehälfte 22b vorgesehen.
Die Lufttrichter 21, 21 ... sind so angeordnet, dass
sie eine Bodenwand der unteren Gehäusehälfte 22b durchdringen,
und ihre Einlässe öffnen sich
in die saubere Kammer 24. Daher wird, bei Betrieb des Motors
En, Luft, die durch die Lufteinlassöffnung 28 in die nicht
saubere Kammer 23 strömt,
durch das Filterelement 26 gefiltert, wird in die saubere
Kammer 24 hineingelassen, strömt in die Lufttrichter 21 und die
Drosselkörper 18 und
wird in den Motor En mit einer Strömungsrate gesaugt, die durch
die Drosselventile 29 in Drosselkörpern 18 gesteuert
ist. Bei diesem Vorgang wird Kraftstoff zu einer Einlassöffnung des
Motors En aus einem Kraftstoffeinspritzventil 32 eingespritzt,
das an einer Seitenwand jedes der Drosselkörper 18 sitzt.
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Die
Drosselventile 29 aller Drosselkörper 18 besitzen Ventilwellen 29a,
die zum gemeinsamen Betrieb miteinander verbunden sind, und sie
werden von einem Drosselgriff, der an einem Lenkergriff des Kraftrad 1 sitzt,
durch eine Rolle 30, die an der Außenseite der Ventilwelle 29a angebracht
ist, und einem mit der Rolle 30 verbundenen Betätigungskabel 31 geöffnet und
geschlossen.
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Die
untere Gehäusehälfte 22b ist
integral mit einer Trennwand 34 versehen, um einen Zwischenabschnitt
der nicht sauberen Kammer 23 in eine untere querschnittskleine
Passage 33a und eine obere querschnittsgroße Passage 33b zu
trennen. Ein Einlasssteuerventil 35 zum Öffnen und
Schließen
der querschnittsgroßen
Passage 33b ist durch eine Welle an der Trennwand 34 gelagert.
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Das
Einlasssteuerventil 35 umfasst eine Ventilplatte 36 und
eine Ventilwelle 37, die integral mit einem Seitenende
der Ventilplatte 36 ausgebildet ist. Die Trennwand 34 ist
mit einem Lager 38 versehen, um einen Endabschnitt der
Ventilwelle 37 drehbar zu lagern, sowie einem linken/rechten
Paar von Lagern 39, 39 um den anderen Endabschnitt
der Ventilwelle 37 drehbar zu lagern.
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Wie
in 3 gezeigt, wird das Einlasssteuerventil 35 zwischen
einer ersten Einlasssteuerstellung A (siehe 2), in der
die Endspitze der Ventilplatte 36 in Kontakt mit einer
Deckfläche
der querschnittsgroßen
Passage 33b ist, um die querschnittsgroße Passage 33b vollständig zu
schließen,
und einer zweiten Einlasssteuerstellung B, in der die Ventilplatte 36 parallel
zur Trennwand 34 angeordnet ist, um die Passage 33b vollständig zu öffnen, gedreht.
Im dargestellten Fall beträgt
der Drehwinkel etwa 45°.
In der zweiten Einlasssteuerstellung B des Einlasssteuerventils 35 ist
die Ventilplatte 36 schräg angeordnet, wobei ihre Endspitze
zur stromaufwärtigen
Seite der querschnittsgroßen
Passage 33b ausgerichtet ist, und die Ventilplatte 36 durch
den Einlassunterdruck des Motors En zur Schließrichtung vorgespannt wird.
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Eine
Rückstellfeder 41 zum
Vorspannen der Ventilplatte 36 in Schließrichtung,
nämlich
zur ersten Einlasssteuerstellung A hin, durch einen Hebel 40,
ist mit dem Hebel 40 verbunden, der integral mit einem Endabschnitt
der Ventilwelle 37 ausgebildet ist. Eine Abtriebsrolle 46,
die durch ein erstes Übertragungskabel 75a mit
einer Antriebsrolle 73 eines Aktuators 71 (später beschrieben)
zwischen dem Lagerpaar 39, 39 verbunden ist, ist
auf den anderen Endabschnitt der Ventilwelle 37 aufgesetzt.
Ein Leerwegmechanismus 42 zum Kuppeln der Abtriebsrolle 46 mit
der Ventilwelle 37 ist zwischen der Abtriebsrolle 46 und
der Ventilwelle 37 vorgesehen. Der Leerwegmechanismus 42 umfasst
einen Übertragungsstift 43,
der an einer Seiten fläche
der Ventilwelle 37 vorsteht, eine bogenförmige Nut 44,
die in einer Innenumfangsfläche
der Abtriebsrolle 46 ausgebildet ist und sich in der Umfangsrichtung
zum Eingriff des Übertragungsstifts 43 erstreckt,
sowie eine Leerwegfeder 45, die die Abtriebsrolle 46 zur
ersten Einlasssteuerstellung A des Einlasssteuerventils 35 hin
vorspannt. Der Mittelwinkel der Bogennut 44 ist größer festgelegt
als ein Öffnungs-
und Schließwinkel
des Einlasssteuerventils 35, so dass, wenn die Abtriebsrolle 46 von
einer eingefahrenen Stellung in die Öffnungsrichtung des Einlasssteuerventils 35 gedreht wird,
nämlich
zur zweiten Einlasssteuerstellung B hin, eine Endfläche der
Bogennut 44 im Kontakt mit dem Übertragungsstift 43 kommt,
um eine Bewegung des Einlasssteuerventils 35 zur zweiten
Einlasssteuerstellung B hin einzuleiten, nachdem ein vorbestimmter
Spielwinkel α durchlaufen
ist.
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Nachfolgend
wird das Auspuffsystem Ex des Motors En im Detail anhand der 1 und 7-17 beschrieben.
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Zuerst
werden, in 1 und 7, vier
parallele Zylinder des Motors En von der linken Seite des Fahrzeugs
ausgehend als erste bis vierte Zylinder 50a bis 50d bezeichnet.
Die Zündfolge
der Zylinder ist erster Zylinder 50a, zweiter Zylinder 50b,
vierter Zylinder 50d und dritter Zylinder 50c.
Erste bis vierte Auspuffrohre 51a bis 51d, die
den jeweiligen ersten bis vierten Zylindern 50a bis 50d entsprechen,
sind mit einer Vorderseite des Zylinderkopfs 3 verbunden. Abgasrohre 51a bis 51d erstrecken
sich von einer Vorderseite des Motors En nach unten und sind an
einer tieferliegenden Stelle nach hinten gebogen. Unter dem Motor
En sind das erste und das vierte Abgasrohr 51a und 51d an
der linken und rechten Seite nebeneinander angeordnet, und das zweite
und das dritte Abgasrohr 51b und 51c sind unter
dem ersten und vierten Abgasrohr nebeneinander angeordnet. Eine
Auspuffsteuervorrichtung 55 ist an einem Zwischenabschnitt
der Auspuffrohre 51a bis 51d vorgesehen.
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Wie
in 8-12 gezeigt, umfasst das Auspuffsteuerventil 55 ein
gemeinsames Ventilgehäuse 56,
das in dem Zwischenabschnitt der ersten bis vierten Auspuffrohre 51a bis 51d angeordnet
ist, sowie einen Ventilkörper 57,
der in dem Ventilgehäuse 56 angebracht
ist. Die stromaufwärtige
Seite und die stromabwärtige
Seite der ersten bis vierten Abgasrohre 51a bis 51d sind
jeweils mit vorderen und hinteren Flanschen 56A, 56B verbunden,
die an Vorder- und Hinterenden des Ventilgehäuses 56 vorgesehen
sind. Das Ventilgehäuse 56 ist
mit Paaren von Einlassöffnungen 56A, 56A und
Auslassöffnungen 56b, 56b versehen,
die sich zu jeder Endseite der vorderen und hinteren Flansche 56A, 56B öffnen und mit
stromaufwärtigen
und stromabwärtigen
Rohren des ersten und des vierten Abgasrohrs 51d, 51d übereinstimmen.
Ein zylindrisches Ventilelement 56c ist zwischen den Einlassöffnungen 56a, 56a und
den Auslassöffnungen 56b, 56b vorgesehen
und erstreckt sich in Richtung orthogonal zur Achslinie jeder Öffnung.
Ein Paar von Verbindungsöffnungen 56d, 56d ist
zwischen dem vorderen und hinteren Flansch 56A, 56B ausgebildet
und stimmt mit den stromaufwärtigen
und stromabwärtigen
Rohren des zweiten und dritten Abgasrohrs 51b, 51c überein.
Ein Paar von Verbindungslöchern 56e, 56e zur
Verbindung der Verbindungsöffnungen 56d, 56d mit
der Ventilkammer 56c ist an der Oberseite der Verbindungsöffnungen 56d, 56d vorgesehen.
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Ein
Ende der Ventilkammer 56c ist mit einer Endwand verschlossen,
die mit dem Ventilgehäuse 56 integral
ist, und eine Lagerbüchse 59 ist
an der Endwand angebracht. Das andere Ende der Ventilkammer 56c ist
offen, und ein Lagerträger 58 zum Verschließen des
anderen Endes ist durch Bolzen 64 mit dem Ventilgehäuse 56 verbunden.
Der Lagerträger 58 besitzt
eine zur Lagerbüchse 59 koaxiale
Lagerbüchse 60.
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Andererseits
ist der Ventilkörper 57 drehbar in
der Ventilkammer 56c angebracht und ist grundlegend zylinderförmig. Ventilwellen 61, 62,
die integral mit axial ausgerichteten Enden des Ventilkörpers 57 ausgebildet
sind, sind an den Lagerbüchsen 59, 60 drehbar
gelagert, so dass sie zwischen einer Nie derdrehzahl-Steuerstellung
C, einer Mitteldrehzahl-Steuerstellung D und einer Hochdrehzahl-Steuerstellung
E gedreht werden können.
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Insbesondere
steht in diesem Fall die Lagerbüchse 60 in
dem Lagerträger 58 ein
wenig von einer Innenendfläche
des Lagerträgers 58 vor,
um auch eine Endfläche
des Ventilkörpers 57 zu
lagern. Die Lagerbüchse 60 ist
aus einem nicht metallischen Material ausgebildet, das sowohl ausgezeichnete
Lagereigenschaften als auch ausgezeichnete Dichteigenschaften besitzt,
beispielsweise Kohlenstoff-Graphit.
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Das
Ventilgehäuse 56 ist
aus Titanmaterial gebildet, und auch der Ventilkörper 57 ist, zusammen mit
den Ventilwellen 61, 62, aus Titanmaterial gebildet.
Andererseits sind die Lagerbüchsen 59, 60 zum Lagern
der Ventilwellen 61, 62 aus nicht metallischem
Material gebildet, das sowohl ausgezeichnete Lagereigenschaften
als auch ausgezeichnete Dichteigenschaften aufweist, genauer gesagt
einem Kohlenstoffmaterial, beispielsweise Kohlenstoff-Graphit.
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Eine
Abtriebsrolle 67 ist durch eine Mutter 67 an einem
Endabschnitt der Ventilwelle 62 angebracht, der zur Außenseite
des Lagerträgers 58 vorsteht.
Die Abtriebsrolle 67 wird von einer Antriebsrolle 73 des
Aktuators 71 (später
beschrieben) durch zweite und dritte Übertragungskabel 75c angetrieben.
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Die
Abtriebsrolle 67 ist integral mit einem Flanschabschnitt 80 versehen,
der einen ringförmigen
Halte-Vertiefungsabschnitt 80a aufweist, der sich zur Seite
des Lagerträgers 58 öffnet. Ein
ringförmiger Halter 81 und
zwei Druckscheiben 82, 82', die drehbar relativ zu dem Halter 81 gehalten
sind, sind in dem Haltevertiefungsabschnitt 80a aufgenommen. Zwischen
den Druckscheiben 82, 82' und dem Lagerträger 58 ist
eine Axialdruckfeder 83 mit einer bestimmten Last komprimiert
angeordnet, und die Last stellt sicher, dass eine Endfläche des
Ventilkörpers 57 und
eine Endfläche
der Lagerbüchse 60 in
einem Druckkontakt-Dichtzustand gehalten werden. Hierbei entsteht
ein Spalt g zwischen gegenüberliegenden Endflächen einer
Endwand des Ventilgehäuses 56 an
der gegenüberliegenden
Seite des Lagerträgers 58 und
dem Ventilkörper 57,
wobei eine thermische Ausdehnung des Ventilkörpers 57 in der axialen Richtung
durch den Spalt g aufgenommen wird.
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Der
Ventilkörper 57 ist
mit einem Paar von Durchgangslöchern 57a versehen,
die mit der Einlassöffnung 56a und
der Auslassöffnung 56b,
die die Achslinie des Ventilkörpers 57 kreuzen,
sowie mit Verbindungslöchern 57b,
die sich zu einer Seitenfläche
der Durchgangslöcher 57a in
radialer Richtung des Ventilkörpers 57 öffnen, in Übereinstimmung
gebracht werden können.
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In
der Niederdrehzahl-Steuerstellung C des Ventilkörpers 57 (siehe 9 und 10) überlappt das
Verbindungsloch 57b mit der Einlassöffnung 56a des Ventilgehäuses, während eine
Endseite des Durchgangslochs 57a mit dem Vebindungsloch 56e des
Ventilgehäuses 56 überlappt.
Eine Ventilwand 57A des Ventilkörpers 57, die dem
Verbindungsloch 57b gegenübersteht, verschließt die Auslassöffnung 56b.
In der Mitteldrehzahl-Steuerstellung D (siehe 11)
stimmen die Durchgangslöcher 57a mit
den Einlass- und Auslassöffnungen 56a, 56b überein, und
die Ventilwand 57A verschließt das Verbindungsloch 56e.
Eine Außenfläche der
Ventilwand 57A ist mit einem bogenförmigen Vertiefungsabschnitt 57c versehen,
der in der Mitteldrehzahl-Steuerstellung D mit einer Innenumfangsfläche der
Verbindungsöffnung 56d verbunden
ist (siehe 12). In der Hochdrehzahl-Steuerstellung
E stimmen die Durchgangslöcher 57a mit
den Einlass- und Auslassöffnungen 56a, 56b überein,
und das Verbindungsloch 57b stimmt mit dem Verbindungsloch 56e überein.
Daher hat die Mitteldrehzahl-Steuerstellung D von der Hochdrehzahl-Steuerstellung E
des Ventilkörpers 57 einen
Abstand von etwa 180°,
und die Niederdrehzahl-Steuerstellung C befindet sich an einem Mittelpunkt
zwischen den Steuerstellungen D und E.
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In
den 1, 7 und 13 sind,
wo die ersten bis vierten Auspuffrohre 51a bis 51d durch
das Auspuffsteuerventil 55 hindurchgetreten sind, das erste und
das vierte Abgasrohr 51a und 51d mit einem oberen
ersten Abgassammelrohr 52a verbunden, um diese zu sammeln,
während
das zweite und das dritte Abgasrohr 51b, 51c mit
einem unteren ersten Abgassammelrohr 52b verbunden sind,
um diese zu sammeln. Danach sind die Abgassammelrohre 52a, 52b mit
einem zweiten Abgassammelrohr 53 verbunden, um diese zu
sammeln, und ein Auspufftopf 54 ist mit dem Hinterende
des zweiten Abgassammelrohrs 53 verbunden. In diesem Fall
der oberen und unteren ersten Abgassammelrohre 52a, 52b ist
nur das untere erste Abgassammelrohr 52b, das mit der Verbindungsöffnung 56d des
Auspuffsteuerventils 55 verbunden ist, darin mit einem
primären Abgasreiniger 84 versehen,
und das zweite Abgassammelrohr 53 ist mit einem sekundären Abgasreiniger 85 versehen.
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Wie
in den 14 und 15 gezeigt,
ist der primäre
Abgasreiniger 84 nicht auf diesen Typ beschränkt. Im
dargestellten Fall ist der Reiniger 84 aus einem dreifachen
katalytischen Wandler zusammengesetzt, der hauptsächlich aus
einem zylindrischen Katalysatorträger 87 besteht, der
in seiner Umfangswand zahlreiche Durchgangsporen 88 aufweist. Ein
Endabschnitt des Katalysatorträgers 87 ist
durch Schweißung
an der Innenwand des unteren ersten Abgassammelrohrs 52b befestigt,
während
der andere Endabschnitt an der Innenwand durch ein Wärmeisolierelement 89 verschiebbar
gehalten ist, das aus Glaswolle, Stahlwolle oder dergleichen besteht. Ein
zylindrischer adiabatischer Raum 90 ist zwischen dem restlichen
Mittelabschnitt des Katalysatorträgers 87 und dem unteren
ersten Abgassammelrohr 52b ausgebildet. Dies ermöglicht eine
thermische Ausdehnung des primären
Abgasreinigers 84 durch Schlupf zwischen dem primären Abgasreiniger 84 und
dem Wärmeisolierelement 89.
Dies kann ferner die Entstehung thermischer Spannung in dem primären Abgasreiniger 84 und
dem unteren ersten Abgassammelrohr 52b unterdrücken. Durch
das Wärmeisolierelement 89 und
den adiabatischen Raum 90 ist es möglich, die Temperatur des primären Abgasreinigers 84 zu
halten und eine Überhitzung
des unteren ersten Abgassammelrohrs 52b zu verhindern.
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Wie
in den 16 und 17 gezeigt,
umfasst das zweite Abgassammelrohr 53 ein Außenrohr 92,
das mit der stromaufwärtigen
Seite verbunden ist, sowie ein Innenrohr 93, das mit der
stromabwärtigen Seite
verbunden ist, wobei das Innenrohr 93 innerhalb des Außenrohrs 92 mit
einem zylindrischen adiabatischen Raum 94 dazwischen angeordnet
ist. Das stromabwärtige
Ende des Außenrohrs 92 ist
an den Außenumfang
des Innenrohrs 93 geschweißt, und das stromaufwärtige Ende
des Innenrohrs 93 ist an dem Außenrohr 92 über ein
Wärmeisolierelement 95, das
aus Glaswolle, Stahlwolle oder dergleichen gebildet ist, relativ
verschiebbar gehalten. Das zweite Abgassammelrohr 53 ist
an seinem Mittelabschnitt ein wenig gebogen, und ein Führungsring 96,
der das Innenrohr 93 umgibt, ist an dem gebogenen Abschnitt
auf die Innenumfangsfläche
des Außenrohrs 92 geschweißt.
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Der
sekundäre
Abgasreiniger 85 ist ebenfalls nicht auf diesen Typ beschränkt. Im
dargestellten Fall ist er aus einem dreifachen katalytischen Wandler gebildet,
der hauptsächlich
aus einem zylindrischen Katalysatorträger 98 gebildet ist,
der an seiner Umfangswand eine Vielzahl von Durchgangsporen 99 aufweist.
Der Katalysatorträger 98 ist
an einem Mittelabschnitt in axialer Richtung auf das Innenrohr 93 durch
ein Wärmeisolierelement 100 und
einen Haltering 101 aufgesetzt. Das Wärmeisolierelement 100 ist
aus Glaswolle, Stahlwolle oder dergleichen gebildet. Der Haltering 101 ist
durch Überlappungsschweißung gegenüberliegender
Endabschnitte eines Paars von Halbringen 101a, 101b gebildet.
In diesem Fall wird eine Kompressionskraft auf das Wärmeisolierelement 100 ausgeübt, wodurch
eine Reibkraft zum gleitenden Halten des Katalysatorträgers 98 zwischen
dem Wärmeisolierelement 100 und dem
Katalysatorträger 98 erzeugt
wird. Das Innenrohr 93 ist mit einem Paar von Vorsprüngen 93a versehen,
die radial einwärts
und in diametraler Richtung einander gegenüberliegend vorstehen. Die Außenumfangsfläche des
Halterings 101 ist an die Vorsprünge 93a geschweißt. Und
an dem restlichen Abschnitt, außer
den geschweißten
Abschnitten, ist ein adiabatischer Raum 102 zwischen dem
Haltering 101 und dem Innenrohr 93 gebildet. Andere
Abschnitte des Katalysatorträgers 98 als
der durch den Haltering 101 gehaltene Mittelabschnitt sind
von der Innenumfangsfläche
des Innenrohrs 93 ausreichend entfernt, so dass das Abgas
innerhalb und außerhalb des
Katalysatorträgers 98 durch
die Vielzahl von Durchgangsporen 99 frei zirkulieren kann.
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Somit
ist ein Mittelabschnitt des sekundären Abgasreinigers 85 an
dem Innenrohr 93 durch das Wärmeisolierelement 100 und
den Haltering 101 verschiebbar gehalten. Dies ermöglicht eine
thermische Ausdehnung des sekundären
Abgasreinigers 85 durch Schlupf zwischen dem sekundären Abgasreiniger 85 und
dem Haltering 100, und hierdurch kann die Entstehung thermischer
Spannung in dem sekundären
Abgasreiniger 85 und dem Innenrohr 93 unterdrückt werden.
Durch die Anordnung des Wärmeisolierelements 100,
des adiabatischen Raums 102, des Innenrohrs 93 und
des äußeren adiabatischen Raums 94 ist
es möglich,
die Temperatur des sekundären
Abgasreinigers 85 effektiv zu halten und eine Überhitzung
des Außenrohrs 92 zu
verhindern. Zusätzlich
wird der sekundäre
Abgasreiniger 85 in einer Stellung stabil gehalten; in
anderen Stellungen als dem Halteabschnitt kann das Abgas innerhalb
und außerhalb
des Katalysatorträgers 98 durch
die Durchgangsporen 98 hindurch zirkulieren, so dass die
Abgasreinigung effektiv erfolgen kann. Die Differenz zwischen thermischen
Ausdehnungen des Außenrohrs 92 und
des Innenrohrs 93, welches das zweite Abgassammelrohr 53 bildet,
ist durch Schlupf zwischen dem Innenrohr 93, dem Wärmeisolierelement 85 und
dem Außenrohr 92 möglich. Darüber hinaus
verhindern die adiabatischen Räume 94, 102, die
sich doppelt zwischen dem sekundären
Abgasreiniger 85 und dem Außenrohr 92 befinden,
effektiv eine thermische Beschädigung
in Bezug auf den sekundären
Abgasreiniger 85.
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Nachfolgend
wird eine Antriebsvorrichtung des Einlasssteuerventils 35 und
des Auspuffsteuerventils 55 in Bezug auf 1 und
die 18 bis 20 beschrieben.
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Wie
in den 1 und 18 gezeigt, ist an der Oberseite
des Kurbelgehäuses 10 des
Motors En der Aktuator 71, gemeinsam an einem an den Innenflächen des
Hauptrahmens 4 befestigten Trägerpaar 70, 70, über ein
Elastikelement 77 mit einem Bolzen 78 angebracht.
Der Aktuator 71 ist so angeordnet, dass der Abstand von
dem Aktuator 71 zu dem Einlasssteuerventil 35 im
Wesentlichen gleich dem Abstand von dem Aktuator 71 zu
dem Auspuffsteuerventil 55 ist. Im dargestellten Fall besteht
der Aktuator 71 aus einem vorwärts und rückwärts drehbaren Elektromotor.
Die an der Ausgangswelle 72 des Elektromotors angebrachte
Antriebsrolle 73 ist mit einer ersten Kabelnut 73a versehen,
die einen kleinen Durchmesser aufweist, und zweiten und dritten Übertragungskabelnuten 73b, 73c mit
großem
Durchmesser. Ein erstes Übertragungskabel 75a steht
mit der ersten Kabelnut 54a und einer Kabelnut 46a der
Abtriebsrolle 46 (siehe 6) an der
Seite des Einlasssteuerventils 35 in Eingriff. Enden des
ersten Übertragungskabels 75a sind
mit der Antriebs- und
Abtriebsrolle 73, 46 verbunden. Zweite und dritte Übertragungskabel 75b, 75c stehen
mit den zweiten und dritten Kabelnuten 73b, 73c und
einem Paar von Kabelnuten 67b, 67c der Abtriebsrolle 67 (siehe 9) an
der Seite des Auspuffsteuerventils 55 in entgegengesetzte
Umwicklungsrichtungen in Eingriff. Enden der zweiten und dritten Übertragungskabel 75b, 75c sind
mit der Antriebsrolle 73 und der Abtriebsrolle 67 verbunden.
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Eine
mit dem Aktuator 71 verbundene elektronische Steuereinheit 76 unterscheidet
einen Niederdrehzahlbereich, einen Mitteldrehzahlbereich und einen
Hochdrehzahlbereich des Motors En auf der Basis der Drehzahl des
Motors En, eines Verstärker-Unterdrucks
oder dergleichen, die von Sensoren (nicht gezeigt) eingegeben werden,
und steuert den Aktuator 71 auf der Basis der Unterscheidungsergebnisse.
In dem Mitteldrehzahlbereich des Motors En hält der Aktuator 71 die
Antriebsrolle 73 in einer Anfangsstellung a. Im Niederdrehzahlbereich dreht der Aktuator 71 die
Abtriebsrolle 73 in eine erste Antriebsstellung b, die einen Abstand von der Anfangsstellung a hat, um einen vorbestimmten
Winkel entlang einer Rückwärtsdrehrichtung
R. In dem Hochdrehzahlbereich dreht der Aktuator 71 die
Abtriebsrolle 73 in eine zweite Antriebsstellung c, die einen Abstand von der
ersten Antriebsstellung b hat,
um einen vorbestimmten Winkel in Vorwärtsrichtung F durch die Anfangsstellung a hindurch.
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Nachfolgend
wird der Betrieb dieser Ausführung
beschrieben.
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Wenn
im Niederdrehzahlbereich des Motors En die Abtriebsrolle 73 durch
den Aktuator 71 in die erste Antriebsstellung b angetrieben wird, zieht die Antriebsrolle 73 an
den ersten und zweiten Übertragungskabeln 75a, 75b,
wodurch die Abtriebsrolle 46 an der Seite des Einlasssteuerventils 35 um
einen vorbestimmten Winkel in Ventilöffnungsrichtung gedreht wird
(in 6 im Gegenuhrzeigersinn), und die Abtriebsrolle 67 an
der Seite des Auspuffsteuerventils 35 um einen vorbestimmten
Winkel im Gegenuhrzeigersinn in 8 gedreht
wird, mit der Folge, dass der Ventilkörper 57 des Auspuffventils 35 in
die Niederdrehzahl-Steuerstellung C der 9 und 10 gebracht
wird.
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Jedoch
erfolgt die Drehung um den vorbestimmten Winkel der Abtriebsrolle 46 in
dem Leerwegmechanismus 42 im Bereich des Spielwinkels α zwischen
der Abtriebsrolle 73 und dem Einlasssteuerventil 35,
und daher wird die Ventilplatte 36 des Einlasssteuerventils 35 durch
die Spannkraft der Rückstellfeder 41 in
dem in der ersten Einlasssteuerstellung A gehalten.
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In
diesem Zustand des Einlasssteuerventils 35, wie in 2 gezeigt,
ist die querschnittsgroße Passage 33b durch
die Ventilplatte 36 vollständig geschlossen, so dass in
den Motor En angesaugte Luft durch die querschnittskleine Passage 33a fließen muss,
wenn sie durch den Luftfilter 17 hindurchströmt. Daher
wird auch während
Beschleunigungsbetrieb in diesem Niederdrehzahlbereich (wenn das Drosselventil 29 abrupt
geöffnet
wird) eine Verdünnung
des Gasgemisches vermieden, und dem Motor En kann ein geeignet fettes
Gasgemisch zugeführt werden,
wodurch man günstige
Beschleunigungseigenschaften erhält.
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Wenn
andererseits der Ventilkörper 57 des Auspuffsteuerventils 55 in
die Niederdrehzahl-Steuerstellung C der 9 und 10 kommt,
wie oben beschrieben, überlappt
das Verbindungsloch 57b des Ventilkörpers mit der Einlassöffnung 56a des Ventilgehäuses 56,
während
eine Endseite des Durchgangslochs 57a des Ventilkörpers mit
dem Verbindungsloch 56e des Ventilgehäuses 56 überlappt und
die Ventilwand 57A des Ventilkörpers 57 die Auslassöffnung 56b verschließt. Daher
wird Abgas, das von der stromaufwärtigen Seite durch die Einlassöffnung 56a des
Ventilgehäuses 56 in
die Ventilkammer 56c die ersten bis vierten Abgasrohre 51a bis 51d strömt, durch
die Ventilwand 57A des Ventilkörpers 57 blockiert,
so dass es zur Seite der Verbindungsöffnung 56d abgelenkt
wird und sich mit dem Abgas vermischt, da von der stromaufwärtigen Seite
der zweiten und dritten Auspuffrohre 51b, 51c und
durch die Verbindungsöffnung 56d strömt. Wegen
des hierdurch vergrößerten Abgaswiderstands
wird von den Auspuffrohren 51a bis 51d auf den
Motor En ein Abgasdruck ausgeübt,
der für
den Niederdrehzahlbereich geeignet ist. Daher wird, während der
Ventilüberlappungsperiode,
ein Abblasen von Frischgas von den Zylindern 50a bis 50d zum
Auspuffsystem unterbunden, was zu einer Verbesserung der Niederdrehzahl-Ausgangsleistung
beitragen kann.
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Das
durch die Verbindungsöffnung 56d des Ventilgehäuses 56 strömende Abgas
fließt
durch die stromabwärtige
Seite der zweiten und dritten Abgasrohre 51b, 51c in
das untere erste Abgassammelrohr 52b, wo es sich mit einem
anderen Teil des Abgases vermischt und durch den primären Abgasreiniger 84 gereinigt
wird. Daher fließt
die gesamte Abgasmenge von dem Motor En durch den primären Abgasreiniger 84.
Ferner kann der primäre
Abgasreiniger 84 durch Abgaswärme und Reaktionswärme auch
unmittelbar nach dem Start des Motors En schnell aktiviert werden.
Das Abgas, das durch das untere erste Abgassammelrohr 52b hindurchgetreten
ist, strömt
in das zweite Abgassammelrohr 53, wo es durch den sekundären Abgasreiniger 85 weiter
gereinigt wird. Da der sekundäre
Abgasreiniger 85a ebenfalls warm gehalten wird, kann dessen
Aktivierung beschleunigt werden.
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Somit
wird im Niederdrehzahlbereich des Motors En die gesamte Abgasmenge
durch den primären
und den sekundären
Abgasreiniger 84, 85 gereinigt, so dass die Reinigungswirkung
auch dann verbessert werden kann, wenn die Abgastemperatur vergleichsweise
niedrig ist.
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Mittlerweile
wird die stromabwärtige
Seite des ersten und des vierten Auspuffrohrs 51a, 51d durch
die Ventilwand 57A des Ventilkörpers 57 verschlossen,
und das Abgas wird daran gehindert, in das obere erste Abgassammelrohr 52a zu
fließen,
so dass es nicht erforderlich ist, im oberen ersten Abgassammelrohr 52a einen
gesonderten Abgasreiniger vorzusehen.
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Wenn
der Motor En in den Mitteldrehzahlbereich kommt und die Antriebsrolle 73 durch
den Aktuator 71 in die Anfangsstellung a zurückgedreht
wird, lässt
die Antriebsrolle 73 das erste Übertragungskabel 75a los
und zieht an dem dritten Übertragungskabel 75c.
Durch das Loslassen des ersten Übertragungskabels 75a wird
die Abtriebsrolle 46 an der Seite des Einlasssteuerventils 35 nur
in die Anfangsstellung von 6 zurückgedreht,
und zwar unter der Spannkraft der Leerwegfeder 45 im Bereich
des Spielwinkels α,
so dass in der ersten Einlasssteuerstellung A des Einlasssteuerventils 35 keine Änderung
stattfindet.
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Andererseits
wird, durch die Drehung der Abtriebsrolle 67 an der Seite
des Auspuffsteuerventils 35 durch den Zug an dem dritten Übertragungskabel 75c,
der Ventilkörper 57 in
die Mitteldrehzahl-Steuerstellung D von 9 gebracht.
Im Ergebnis stimmen, wie oben beschrieben, die Durchgangslöcher 57a des
Ventilkörpers 57 mit
den Einlass- und Auslassöffnungen 56a, 56b überein,
und die Ventilwand 57A verschließt das Verbindungsloch 56e,
so dass die ersten bis vierten Abgasrohre 51a bis 51d in
einem einzeln durchleitenden Zustand sind. Insbesondere stimmen
die Durchgangslöcher 57a des
Ventilkörpers 57 mit
dem ersten und dem vierten Abgasrohr 51a, 51d über die
Einlassöffnung 56a und
die Auslassöffnung 56b überein,
so dass die Leitungen des ersten und des vierten Abgasrohrs 51a, 51d über ihre Gesamt länge mit
einem gleichmäßigen Querschnitt versehen
werden können.
Die bogenförmigen
Vertiefungsabschnitte 57c der Außenfläche der Ventilwand 57A des
Ventilkörpers 57,
die den Verbindungslöchern 56e des
Ventilgehäuses 56 gegenüberstehen, schließen sich
an die Innenumfangsfläche
der Verbindungsöffnung 56d an,
die ursprünglich
mit den Leitungen des zweiten und dritten Auspuffrohrs 51b, 51c in Übereinstimmung
waren. Daher können
die Leitungen des zweiten und dritten Auspuffrohrs 51b, 51c über ihre
Gesamtlänge
mit einem gleichmäßigen Querschnitt
versehen werden. Entsprechend ist es in den ersten bis vierten Auspuffrohren 51a bis 51d möglich, durch
Nutzung der Gesamtlängen
der Auspuffrohre einen wirkungsvollen Abgasträgheitseffekt und/oder einen
Abgaspulsiereffekt zu erhalten. Die effektive Rohrlänge jedes
der Auspuffrohre 51a bis 51d ist nämlich von
dem Motor En zu den oberen und unteren ersten Abgassammelrohren 52a, 52b maximal,
und die maximalen Rohrlängen
sind so festgelegt, dass der Abgasträgheitseffekt und/oder der Abgaspulsationseffekt
die Volumeneffizienz des Motors En in den mittleren Drehzahlbereich
verbessert. Daher ist es möglich,
die Mitteldrehzahl-Ausgangsleistung des Motors En zu verbessern.
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Wenn
ferner der Motor En in den Hochdrehzahlbereich kommt und die Antriebsrolle 73 durch den
Aktuator 71 zur zweiten Antriebsstellung c angetrieben wird, zieht die Antriebsrolle 73 starr
an den ersten und zweiten Übertragungskabeln 75a, 75b. Durch
das weite Ziehen an dem ersten Übertragungskabel 75a wird
die Abtriebsrolle 76 an der Seite des Einlasssteuerventils 35 weit über den
Spielwinkel α hinaus
in eine Ventilöffnungsrichtung
gedreht, wobei eine Endwand der Bogennut 44 in Kontakt
mit dem Übertragungsstift 43 des
Einlasssteuerventils 35 gebracht wird und die Ventilplatte 36 des
Einlasssteuerventils 35 in die zweite Einlasssteuerstellung
B von 3 gebracht wird.
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Durch
das weite Ziehen an dem zweiten Übertragungskabel 75b wird
die Abtriebsrolle 67 an der Seite des Auspuffsteuerventils 35 von
der Mitteldrehzahl-Steuerstellung D über die Niederdrehzahl-Steuerstellung
C um etwa 180° gedreht,
wobei der Ventilkörper 57 in
die Hochdrehzahlstellung E von 12 gebracht
wird.
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Wenn
die Ventilplatte 36 des Einlasssteuerventils 35 die
zweite Einlasssteuerstellung B erreicht, wie in 3 gezeigt, öffnet die
Ventilplatte 36 die querschnittsgroße Passage 33b vollständig, so
dass in den Motor En gesaugte Luft durch sowohl die querschnittsgroße Passage 33b als
auch die querschnittskleine Passage 33a strömen kann,
wenn sie durch die Luftfilter 17 fließt. Daher wird der Ansaugwiderstand
reduziert und wird die Volumeneffizienz des Motors En verbessert,
was zu einer Verbesserung der Hochdrehzahl-Ausgangsleistung beiträgt.
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Wenn
andererseits der Ventilkörper 57 des Auspuffsteuerventils 55 die
Hochdrehzahl-Steuerstellung E von 12 erreicht,
stimmen die Durchgangslöcher 57a des
Ventilkörpers 57 mit
den Einlass- und Auslassöffnungen 56a, 56b des
Ventilgehäuses 56 überein,
und die Verbindungslöcher 57b des
Ventilkörpers 57 stimmen
mit den Verbindungslöchern 56e des
Ventilgehäuses 56 überein,
wie oben beschrieben. Obwohl die Verbindungszustände der ersten bis vierten
Auspuffrohre 51a bis 51d nicht verändert sind,
werden die Mittelabschnitte des ersten und des vierten Auspuffrohrs 51a, 51d und
des zweiten und dritten Auspuffrohrs 51b, 51c jeweils über die Durchgangslöcher 56e, 56e und 57b, 57b verbunden.
Im Ergebnis ist die effektive Rohrlänge jedes der Auspuffrohre 51a, 51d von
dem Motor En zu dem Auspuffsteuerventil 55 minimal. Die
minimalen effektiven Rohrlängen
sind so festgelegt, dass der Abgasträgheitseffekt und/oder der Abgaspulsationseffekt die
Volumeneffizienz des Motors En im Hochdrehzahlbereich verbessert,
wodurch es möglich
wird, die Hochdrehzahl-Ausgangsleistung des Motors En zu verbessern.
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In
den Mitteldrehzahl- bis Hochdrehzahl-Betriebsbereichen des Motors
En vereinigen sich die Abgase, die durch das erste und das vierte
Abgasrohr 51a, 51d hindurchgetreten sind, miteinander
in dem oberen ersten Abgas sammelrohr 52a und strömen zu dem
zweiten Abgassammelrohr 53, während die Abgase, die durch
das zweite und das dritte Abgasrohr 51b, 51c hindurchgetreten
sind, sich in dem unteren ersten Abgassammelrohr 52b vereinigen und
durch den primären
Abgasreiniger 84 gereinigt werden, bevor sie zu dem zweiten
Abgassammelrohr 53 fließen. Alle Abgase vereinigen
sich miteinander in dem zweiten Abgassammelrohr 53, bevor
sie durch den zweiten Abgasreiniger 85 gereinigt werden.
Daher werden die Abgase, die durch das erste und das vierte Abgasrohr 51a, 51d hindurchgetreten sind,
nur von dem sekundären
Abgasreiniger 85 gereinigt. Jedoch verursacht dies keine
Schwierigkeiten, weil die Strömungsrate
des Abgases in den Mittel- bis Hochdrehzahl-Betriebsbereich vergleichsweise
hoch ist und die Reinigungsfunktion des sekundären Abgasreinigers 85 durch
die großen
Mengen an Abgaswärme
und Reaktionswärme
ausreichend verbessert wird, was eine effektive Reinigung des gesamten
Abgases verspricht.
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Auf
diese Weise erhalten sowohl das Einlasssystem In als auch das Auspuffsystem
Ex Funktionen entsprechend dem Betriebszustand des Motors En, so
dass die Ausgangsleistung des Motors En über sämtliche Niederdrehzahl- bis Hochdrehzahlbereiche
des Motors En effektiv verbessert werden kann.
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Wenn
der Aktuator 71 die Antriebsrolle 73 von der zweiten
Antriebsstellung c zu der ersten
Antriebsstellung b wieder zurückdreht,
werden die Abtriebsrolle 46 und die Ventilplatte 36 des
Einlasssteuerventils 35 wieder zu der ersten Einlasssteuerstellung
A von 2 zurückgedreht,
und zwar durch die Spannkräfte
der Leerwegfeder 45 und der Rückstellfeder 41 etwa
zu der Zeit, zu der das Auspuffsteuerventil 35 von der
Hochdrehzahl-Steuerstellung E zu der Niederdrehzahl-Steuerstellung,
die sich in der Zwischenstellung befindet, gebracht wird. Danach kann
sich auch die Abtriebsrolle 46 in dem Bereich des Spielwinkels α des Leerwegmechanismus 42 weiter
zurückdrehen,
und daher kann sich das Auspuffsteuerventil 35 an der Niederdrehzahl-Steuerstellung
vorbei zur Mitteldrehzahl-Steuerstellung D drehen.
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Auch
wenn daher eine große
Differenz zwischen dem Drehwinkel des Einlasssteuerventils 35 und
dem des Auspuffsteuerventils 55 vorhanden ist, wird die
Differenz durch den Leerwegmechanismus 42 aufgenommen,
und daher können
beide Steuerventile 35, 55 durch den gemeinsamen
Aktuator 71 geeignet betätigt werden. Insbesondere wird
die Drehung der Antriebsrolle 73, die das Auspuffsteuerventil 35 zwischen
der Niederdrehzahl-Steuerstellung und der Mitteldrehzahl-Steuerstellung
D betätigt, durch
den Leerwegmechanismus 42 aufgenommen werden, um hierdurch
Effekte auf das Einlasssteuerventil 35 zu beseitigen, das
sich in der ersten Einlasssteuerstellung A befindet. Daher kann
der Ventilkörper 57 des
Auspuffsteuerventils 35 zwischen der Niederdrehzahl-Steuerstellung
C, der Mitteldrehzahl-Steuerstellung D und der Hochdrehzahl-Steuerstellung
E frei betätigt
werden. Somit wird, durch das gemeinsame Vorsehen des Aktuators 71 für beide Steuerventile 35, 55,
die Struktur des Antriebssystems für die Steuerventile 35 und 55 vereinfacht,
wodurch sich sowohl eine Verbesserung der Motorleistung als auch
eine Kostenminderung erhalten lassen, und ferner eine Gewichtsminderung
erzielt wird.
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In
dem Auspuffsteuerventil 55 trägt die Lagerbüchse 16 an
der Seite der Abtriebsrolle 67 des Ventilgehäuses 56,
wie oben beschrieben, nicht nur die Ventilwelle 62 an einer
Seite des Ventilkörpers 57, sondern
nimmt auch eine Stirnfläche
des Ventilkörpers 57 auf,
die durch die Last der Druckfeder 83 zur Seite der Lagerbüchse 60 hin
gespannt wird, so dass die Lagerbüchse 60 und der Ventilkörper 57 in
einem sicheren Druckkontakt-Dichtzustand gehalten werden. Daher
kann der Abschnitt zwischen dem Ventilkörper 57 und der Lagerbüchse 60 abgedichtet
werden, ohne dass ein spezielles Dichtelement erforderlich wäre, und
es kann ein Leckstrom von Abgas aus der Nachbarschaft der Ventilwelle 62 verhindert
werden. Da zusätzlich
keine teuren Dichtungselemente erforderlich sind, wird die Anzahl
der Bauteile reduziert, was zu einer Kostenminderung beiträgt. Das Fehlen
der Dichtungselemente ermöglicht
ferner, dass die in dem Lagerträger 58 anzubringende
Lagerbüchse 60 in
der axialen Richtung länger
ist, wodurch eine hohe Lagertragfähigkeit zum Lagern der Ventilwelle 62 auf
einer breiten Fläche
sichergestellt werden kann. Daher kann die Lagerbüchse 60 die Ventilwelle 62 stabil
halten und zeigt eine ausgezeichnete Haltbarkeit, obwohl sie direkt
eine Last von der Abtriebsrolle 67 aufnimmt, die auf der
Ventilwelle 62 sitzt.
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Wenn
die Lagerbüchse 60,
insbesondere an der Seite für
den Druckkontakt mit der einen Endfläche des Ventilkörpers 57,
aus einem nicht metallischen Material gebildet ist, wie etwa Kohlenstoffgraphit,
lassen sich gute Dichteigenschaften erreichen, und gleichzeitig
können
Schwingungen in der Axialrichtung des Ventilkörpers 57 durch Abgaspulsieren absorbiert
werden, wodurch das Entstehen eines abnormalen Geräusches unterdrückt werden
kann.
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Ferner
sind das Ventilgehäuse 56 und
der mit den Ventilwellen 61, 62 integrale Ventilkörper 57 aus
Titanmaterial gefertigt, was stark zu einer Gewichtsminderung des
Auspuffsteuerventils 55 beiträgt. Obwohl ferner das Titanmaterial,
das den gesamten Ventilkörper 57 bildet,
ein aktives Metall ist und eine hohe Verschleißneigung hat, ermöglicht die Verwendung
der aus Kunststoffmaterial hergestellten Lagerbüchsen 59, 60 gute
Dreh-Gleiteigenschaften zwischen den Ventilwellen 61, 62 und
den Lagerbüchsen 59, 60 auch
bei hohen Temperaturen. Dies ermöglicht,
zusammen mit der Gewichtsminderung des Ventilkörpers 57, eine effektive
Verbesserung der Ansprecheigenschaften auf ein Antriebsdrehmoment.
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Als
Variante kann zum Beispiel das Einlasssteuerventil 35 so
aufgebaut sein, dass die effektive Rohrlänge des Einlasssystems In entsprechend
dem Betriebszustand des Motors En geändert wird. Die Erfindung ist
auch bei einem Zweizylindermotor anwendbar, bei dem zwei Auspuffrohre
von der Auspuffsteuervorrichtung 55 genauso gesteuert werden wie
das erste und vierte Auspuffrohr 51a, 51d und das
zweite und dritte Auspuffrohr 51b, 51c der obigen
Ausführung.
Selbstverständlich
ist die Erfindung auch bei anderen Mehrzylindermotoren anwendbar.
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In
einem Auspuffsteuerventil übernimmt
eine Lagerbüchse
auch eine Dichtfunktion, um hierdurch ohne teures Dichtungselement
auszukommen, und die Kosten zu senken. Das erfindungsgemäße Auspuffsteuerventil
umfasst ein Ventilgehäuse 56 und
einen Ventilkörper 57,
der in dem Ventilgehäuse 56 drehbar
aufgenommen ist. Ein Getriebeelement 67 ist auf ein Außenende
der Ventilwelle 62 aufgesetzt, das zur Außenseite
des Ventilgehäuses 56 vorsteht. Eine
Lagerbüchse 60 zum
drehbaren Lagern einer Außenumfangsfläche der
Ventilwelle 62 durch ihre Innenumfangsfläche und
zum drehbaren Lagern einer Stirnfläche des Ventilkörpers 57 durch
ihre Stirnfläche
ist in dem Ventilgehäuse 56 angebracht.
Der Ventilkörper 57 wird
von der Last einer Druckfeder 83 vorgespannt, um eine Druckkontakt-Abdichtung
zwischen den gegenüberliegenden
Stirnflächen
der Lagerbüchse 60 und
des Ventilkörpers 57 herzustellen.