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    • 专利摘要:
    Ein Ventilbetätigungssystem wird vorgesehen. Das System weist ein Motorventil (65) auf, welches bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der das Motorventil (65) einen Strömungsmittelfluss relativ zum Motorventil (65) verhindert, und einer zweiten Position, in der das Motorventil (65) einen Strömungsmittelfluss relativ zum Motorventil (65) gestattet. Eine erste Nocke (42) wird gedreht, um das Motorventil (65) von der ersten Position zur zweiten Position während einer ersten Hubperiode (92) zu bewegen. Die zweite Nocke (52) wird so gedreht, dass sie die Bewegung des Motorventils (65) zwischen der ersten Position und der zweiten Position während einer zweiten Hubperiode (98) beeinflusst. Mittel (82) zur Verschiebung der Phase der zweiten Nocke (52) sind betriebsmäßig mit der zweiten Nocke (52) verbunden und sind geeignet, um die Drehungsphase der zweiten Nocke (52) relativ zur ersten Nocke (42) einzustellen, wodurch die relative Zeitsteuerung zwischen der ersten Hubperiode (92) und der zweiten Hubperiode (98) eingestellt wird.
    公开号:DE102004008350A1
    申请号:DE200410008350
    申请日:2004-02-20
    公开日:2004-09-09
    发明作者:Scott A. Eureka Leman
    申请人:Caterpillar Inc；
    IPC主号:F01L13-00
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung ist aufein System und auf ein Verfahren zur Betätigung von Motorventilen gerichtet,und insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf ein variablesMotorventilbetätigungssystemgerichtet.
    [0002] Der Betrieb eines Verbrennungsmotors,wie beispielsweise eines Diesel-, Benzin- oder Erdgas-Motors kanndie Erzeugung von unerwünschten Emissionenverursachen. Diese Emissionen, die Partikelstoffe und Stickoxide(NOx) aufweisen können, werdenerzeugt, wenn Brennstoff in einer Brennkammer des Motors verbranntwird. Ein Auslasshub eines Motorkolbens drückt Abgas, welches diese Emissionenaufweisen kann, aus dem Motor. Wenn keine Maßnahmen zur Verringerung vonEmissionen stattfinden, werden diese unerwünschten Emissionen schließlich indie Umgebung ausgestoßen.
    [0003] Die Forschung ist gegenwärtig aufdie Verringerung der Menge von unerwünschten Emissionen gerichtet,die währenddes Betriebs eines Motors in die Umgebung ausgestoßen werden.Es wird erwartet, dass eine verbesserte Motorkonstruktion und eineverbesserte Steuerung überden Motorbetrieb zu einer Verringerung der Erzeugung von unerwünschtenEmissionen führenkann. Viele unterschiedliche Ansätze,wie beispielsweise die Abgasrückzirkulation,die Wassereinspritzung, die Brennstoffeinspritzzeitsteuerung undBrennstoffformeln haben erwiesenermaßen die Menge der Emissionen verringert,die währenddes Betriebs eines Motors erzeugt werden. Nachbehandlungen, wiebeispielsweise Fallen und Katalysatoren sind als wirkungsvoll befundenworden, um Emissionen aus einem Abgasfluss zu entfernen. Unglücklicherweisehat die Einrichtung dieser Ansätzezur Verringerung von Emissionen typischerweise eine Verringerungdes gesamten Wirkungsgra des des Motors zur Folge.
    [0004] Zusätzliche Bemühungen sind auf die Verbesserungdes Motorwirkungsgrades zur Kompensation des Wirkungsgradverlustesauf Grund der Emissionsreduktionssysteme gerichtet worden. Ein solcherAnsatz zur Verbesserung des Motorwirkungsgrades bezieht die Einstellungder Betätigungszeitpunkteder Motorventile ein. Beispielsweise kann die Betätigungszeitsteuerungder Einlass- und Auslassventile modifiziert werden, um eine Variationdes typischen Diesel- oder Otto-Zyklus einzurichten, der als derMiller-Zyklus bekannt ist. Bei einem Miller-Zyklus mit (spätem Einlass)werden die Einlassventile des Motors während eines Teils des Kompressionshubes desKolbens offen gehalten. Diese selektive Einrichtung einer Variationder herkömmlichenBetätigungszeitsteuerung,wie beispielsweise beim Miller-Zyklus, kannzu einer Verbesserung des gesamten Wirkungsgrades des Motors führen.
    [0005] Die Motorventile in einem Verbrennungsmotorwerden typischerweise von einer Nockenanordnung angetrieben, diebetriebsmässigmit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist. Die Drehung der Kurbelwellehat eine entsprechende Drehung einer Nocke zur Folge, die eine odermehrere Nockenfolgevorrichtungen antreibt. Die Bewegung der Nockenfolgevorrichtungenhat die Betätigungder Motorventile zur Folge. Die Form der Nocke regelt den Zeitpunktund die Dauer der Ventilbetätigung.Wie im US-Patent 6 237 551 von Macor u. a., ausgegeben am 29. Mai2001 kann ein Miller-Zyklus mit "spätem Einlass" bei einer solchenNockenanordnung eingerichtet werden, in dem man die Form der Nockeso modifiziert, dass die Betätigungdes Einlassventils mit dem Beginn des Kompressionshubes des Kolbens überlappt.
    [0006] Währendjedoch Ventilbetätigungszeitsteuereinstellungenwirkungsvolle Vorteile bieten können, können dieseBetätigungszeitsteuereinstellungen ebenfallseine nachteilige Motorleistung bei gewissen Betriebsbedingungenzur Folge haben. Beispielsweise kann ein Miller-Zyklus mit spätem Einlassineffizient sein, wenn der Motor startet, unter kalten Bedingungenarbeitet oder einen transienten Zustand erfährt, wie beispielsweise eineplötzlicheSteigerung der Motorbelastung. Diese schädliche Motorleistung wird verursachtdurch eine Verringerung der Luftmasse, die durch den Motor fließt. Insbesonderebei kalten Umgebungsbedingungen kann der verzögerte Start der Kompressionzu unzureichenden Zylindertemperaturen führen, um eine gute Verbrennungund eine gute Stadtfähigkeitzu unterstützen.
    [0007] Um somit die größten Gewinne aus der Einrichtungeiner Variation der herkömmlichenVentilbetätigungszeitsteuerungzu erhalten erfordert ein Motor ein variables Ventilbetätigungssystem.Wie oben bemerkt wird die Betätigungszeitsteuerungeines Ventilsystems, welches von einer Nockenanordnung angetriebenwird, durch die Form der Antriebsnocke bestimmt. Weil die Form derNocke festgelegt ist, ist diese Art der Anordnung unflexibel undkann nur währenddes Betriebs des Motors durch Anwendung von komplexen mechanischenMechanismen verändertwerden.
    [0008] Das Motorventilbetätigungssystemund das Verfahren der vorliegenden Erfindung lösen eines oder mehrere deroben dargelegten Probleme.
    [0009] Gemäß eines Aspektes ist die vorliegende Erfindungauf ein Ventilbetätigungssystemgerichtet. Das System weist ein Motorventil auf, welches bewegbarist zwischen einer ersten Position, in der das Motorventil einenStrömungsmittelflussrelativ zum Motorventil verhindert, und einer zweiten Position,in der das Motorventil einen Strömungsmittelflussrelativ zum Motorventil gestattet. Eine erste Nocke ist drehbar,um das Motorventil aus der ersten Position zu der zweiten Positionwährendeiner ersten Hubperiode zu bewegen. Eine zweite Nocke ist drehbar,um eine Bewegung des Motorventils zwischen der ersten Position undder zweiten Position währendeiner zweiten Hubperiode zu beeinflussen. Eine Phasenverschiebungsvorrichtungist betriebsmässigmit der zweiten Nocke verbunden und ist geeignet, um die Drehungsphaseder zweiten Nocke relativ zur ersten Nocke einzustellen, wo durchdie relative Zeitsteuerung zwischen der ersten Hubperiode und derzweiten Hubperiode eingestellt wird.
    [0010] Gemäß eines weiteren Aspektes istdie vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Betätigung einesMotorventils gerichtet, und zwar mit einer ersten Position, in derdas Motorventil einen Strömungsmittelflussrelativ zum Motorventil verhindert, und mit einer zweiten Position,wo das Motorventil einen Strömungsmittelflussrelativ zum Motorventil gestattet. Eine erste Nocke wird gedreht,um das Motorventil zwischen der ersten Position und der zweitenPosition währendeiner ersten Hubperiode zu bewegen. Eine zweite Nocke wird gedreht,um eine Bewegung des Motorventils zwischen der ersten Position und derzweiten Position währendeiner zweiten Hubperiode zu beeinflussen. Die Drehphase der zweitenNocke wird eingestellt, wodurch die relative Zeitsteuerung zwischender ersten Hubperiode und der zweiten Hubperiode eingestellt wird.
    [0011] 1 isteine schematische und diagrammartige Darstellung eines Motorventilbetätigungssystemsgemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0012] 2 isteine schematische und diagrammartige Darstellung eines Motorventilbetätigungssystemsgemäß einesweiteren beispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0013] 3 isteine schematische Darstellung eines Motorventilbetätigungssystemsgemäß eines beispielhaftenAusführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung; und
    [0014] 4 isteine Kurvendarstellung, die beispielhafte Ventilbetätigungsperiodenfür einMotorventilbetätigungssystemgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
    [0015] Ein beispielhaftes Ausführungsbeispieleines Motors 20 ist schematisch und diagrammartig in 1 veranschaulicht. Der Motor 20 weisteinen Motorblock 22 auf, der eine Vielzahl von Zylindern 23 definiert(wobei einer davon in 1 veranschaulicht ist).Ein Kolbens 26 ist verschiebbar innerhalb des Zylinders 23 angeordnet,um sich zwischen einer oberen Totpunktposition und einer unterenTotpunktposition hin und her zu bewegen.
    [0016] Fürdie Zwecke der vorliegenden Offenbarung wird der Motor 20 alsVier-Takt-Diesel-Motorbeschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Motor 20 irgendeineandere Bauart eines Verbrennungsmotors aufweisen kann, wie beispielsweiseein Benzin- oder Erdgas-Motor.
    [0017] Eine Verbindungsstange bzw. Pleuelstange 27 verbindetden Kolben 26 mit einem exzentrischen Kurbelwellenstift 53 einerKurbelwelle 51. Der Kolben 26 ist mit der Kurbelwelle 51 sogekoppelt, dass eine Bewegung des Kolbens 26 zwischen deroberen Totpunktposition und der unteren Totpunktposition eine Drehungder Kurbelwelle 51 zur Folge hat. In ähnlicher Weise wird eine Drehungder Kurbelwelle 51 eine Bewegung des Kolbens 26 zwischender oberen Totpunktposition und der unteren Totpunktposition zurFolge haben. Bei einem Vier-Takt-Diesel-Motor wird sich der Kolben 26 zwischender oberen Totpunktposition und der unteren Totpunktposition über einenEinlasshub, einen Kompressionshub, einen Verbrennungshub und einenAuslasshub bewegen.
    [0018] Der Motor 20 weist aucheinen Zylinderkopf 28 auf. Der Zylinderkopf 28 istmit dem Motorblock 22 in Eingriff, um den Zylinder 23 abzudeckenund eine Brennkammer 24 zu definieren. Der Zylinderkopf 28 definierteinen Einlassdurchlassweg 30, der von einer Einlasssammelleitungsöffnung 32 ineine Einlasssammelleitung 34 zu einer Öffnung 31 in die Brennkammer 24 führt. Einlassgasekönnenvon der Einlasssammelleitung 34 durch den Einlassdurchlassweg 30 zurBrennkammer 24 geleitet werden.
    [0019] Der Zylinderkopf 28 kannauch einen Abgasdurchlassweg bzw. Auslassdurchlassweg (nicht gezeigt)definieren, der von der Brennkammer 24 zu einer (nichtgezeigten) Auslasssammelleitung führt. Abgase aus der Brennkammer 24 können durchden Abgasdurchlassweg zur Auslasssammelleitung geleitet werden.Diese Abgase könnendann vom Motor 20 weg geleitet werden und in die Umgebungausgestoßenwerden.
    [0020] Ein Einlassventil 65 miteinem Einlassventilelement 68 kann in der Öffnung 31 angeordnetsein. Das Einlassventilelement 68 ist konfiguriert, umselektiv mit einem Sitz 66 in der Öffnung 31 in Eingriff zukommen. Das Einlassventilelement 68 kann bewegt werdenzwischen einer ersten Position, in der das Einlassventilelement 68 mitdem Sitz 66 in Eingriff steht, um einen Strömungsmittelflussrelativ zur Öffnung 31 zuverhindern, und einer zweiten Position (in den 1 und 2 veranschaulicht)in der das Einlassventilelement 68 vom Sitz 66 weggenommen wird,um einen Fluss von Strömungsmittelrelativ zu der Öffnung 31 zugestatten.
    [0021] Der Motor 20 weist aucheine Nockenwelle 40 auf. Die Nockenwelle 40 istbetriebsmässigin Eingriff mit der Kurbelwelle 51 des Motors 20.Die Nockenwelle 40 kann mit der Kurbelwelle 51 inirgendeiner Weise verbunden sein, die dem Fachmann offensichtlichsein wird, wobei eine Drehung der Kurbelwelle eine entsprechendeDrehung der Nockenwelle 40 zur Folge haben wird. Beispielsweisekann die Nockenwelle 40 an der Kurbelwelle 51 durcheinen Getriebestrang verbunden werden, der die Drehzahl der Nockenwelle 40 ungefähr auf dieHälfteder Drehzahl der Kurbelwelle 51 reduziert.
    [0022] Eine Einlassnocke 42 kannauf der Nockenwelle 40 angeordnet sein, um sich mit derNockenwelle 40 zu drehen. Die Einlassnocke 42 kanneinen Nockenansatz 44 aufweisen. Wie genauer unten beschriebenwird, wird die Form des Nockenansatzes 44 auf der Einlassnocke 42 zumindestteilweise den Betätigungszeitpunktdes Einlassventilelementes 68 bestimmen. Der Fachmann wirderkennen, dass die Einlassnocke 42 einen zusätzlichenNockenansatz aufweisen kann und/oder das der Nockenansatz eine andereKonfiguration haben kann, und zwar abhängig von der erwünschtenEinlassventilbetätigungszeitsteuerung.
    [0023] Der Motor 20 weist aucheine Reihe von Ventilbetätigungsanordnungen 36 auf(von denen eine in 1 veranschaulichtist). Eine Ventilbetätigungsanordnung 36 kannvorgesehen sein, um das Einlassventilelement 68 zwischendem ersten und zweiten Positionen zu bewegen. Eine weitere Ventilbetätigungsanordnung 36 kannvorgesehen sein, um ein (nicht gezeigtes) Auslassventilelement zwischenden ersten und zweiten Positionen zu bewegen.
    [0024] Es sei bemerkt, dass jeder Zylinder 23 mehrereEinlassöffnungen 31 undAuslassöffnungen (nichtgezeigt) aufweisen kann. Jede solche Öffnung wird ein assoziiertesEinlassventilelement 68 oder ein (nicht gezeigtes) Auslassventilelementhaben. Der Motor 20 kann zwei Ventilbetätigungsanordnungen 36 für jedenZylinder aufweisen. Die erste Ventilbetätigungsanordnung 36 kannkonfiguriert sein, um jedes der Einlassventilelemente 68 für jedenZylinder 23 zu betätigen,und die zweite Ventilbetätigungsanordnung 36 kannkonfiguriert sein, um jedes der Auslassventilelemente zu betätigen. Alternativkann der Motor 20 eine getrennte Ventilbetätigungsanordnung zurBetätigungvon jedem Einlassventilelement 68 und von jedem Auslassventilelementaufweisen.
    [0025] Jede Ventilbetätigungsanordnung 36 weist einenKipphebel 64 auf, der ein erstes Ende 76, ein zweitesEnde 78 und einen Schwenkpunkt 77 hat. Das ersteEnde 76 des Kipphebels 64 ist betriebsmässig inEingriff mit der Einlassnocke 42, und zwar durch eine Druckstange 48 undeine Nockenfolgevorrichtung 50. Die Nockenfolgevorrichtung 50 bleibtmit der Oberflächedes Nockenansatzes 44 in Eingriff, wenn sich die Nocke 42 dreht.Die Drehung der Einlassnocke 42 verursacht eine hin undher Bewegung der Druckstange 48 und eine Schwenkbewegung desKipphebels 64 um den Schwenkpunkt 77. Das zweiteEnde 78 des Kipphebels 64 ist betriebsmässig mitdem Einlassventilelement 68 durch eine Ventilschaft 70 inEingriff.
    [0026] Die Ventilbetätigungsanordnung 36 kann aucheine Ventilfeder 72 aufweisen. Die Ventilfeder 72 kannauf den Ventilschaft 70 durch eine Verriegelungsmutter 74 wirken.Die Ventilfeder 72 kann dahingehend wirken, dass sie dasEinlassventilelement 68 relativ zum Zylinderkopf 28 bewegt.In dem veranschaulichten Ausführungsbeispielwirkt die Ventilfeder 72 dahingehend, dass sie das Einlassventilelement 68 indie erste Position vorspannt, wo das Einlassventilelement 68 mitdem Sitz 66 in Eingriff kommt, um einen Strömungsmittelflussrelativ zur Öffnung 31 zuverhindern. Somit wird die Drehung der Einlassnocke 42 bewirken,dass das Einlassventil 65 sich von der ersten Positionzur zweiten Position füreine erste Hubperiode bewegt.
    [0027] Eine zweite Nocke 52 kannbetriebsmässig mitdem Einlassventil 65 in Eingriff sein. Die zweite Nockekann einen Nockenansatz 54 aufweisen, der beispielsweiseeine elliptische Oberflächehat. Die zweite Nocke 52 kann auf einer Nockenwelle 56 montiertsein, um sich mit der Nockenwelle 56 zu drehen. Die zweiteNocke 52 kann geeignet sein, um eine Bewegung des Einlassventil 65 zubewirken. Beispielsweise kann die zweite Nocke 52 dahingehendwirken, dass sie das Einlassventil 65 öffnet, die Bewegung des Einlassventils 65 verzögert oderdie Bewegung des Einlassventils 65 verzögert. Wie später untengenauer besprochen wird muss die Rotationsphase der zweiten Nocke 52 untergewissen Umständenso eingestellt werden, dass die zweite Nocke 52 nicht dieBewegung des Einlassventil 65 verändert.
    [0028] Wie in 1 gezeigtkann die zweite Nocke 52 benachbart zum zweiten Ende 78 desKipphebels 64 angeordnet sein. Alternativ kann, wie in 2 gezeigt, eine zweite Nocke 52 benachbartzum ersten Ende 76 des Kipphebels 64 angeordnetsein. An jeder Stelle ist die zweite Nocke 52 geeignet,um mit den jeweiligen Kipphebel 64 in Eingriff zu kommen, umzu bewirken, dass der Kipphebel 64 sich um den Schwenkpunkt 77 dreht,um dadurch das Einlassventil 65 von der ersten Positionzur zweiten Position für einezweite Hubperiode zu bewegen.
    [0029] Es sei bemerkt, dass die zweite Hubperiode mitder ersten Hubperiode überlappenkann. Anders gesagt kann die erste Nocke 42 ein schon angehobenesEinlassventil 65 von der ersten Position haben, bevor derNockenansatz 54 der zweiten Nocke 52 sich dreht,um mit dem Kipphebel 64 in Eingriff zu kommen. In dieserSituation kann die zweite Nocke 52 nicht den Kipphebel 64 berühren, dadie erste Nocke 42 schon bewirkt haben kann, dass der Kipphebel 64 schwenktund das Einlassventil 65 anhebt.
    [0030] Wie schematisch in 3 gezeigt kann eine Phasenverschiebungsvorrichtung 82 entlangder Nockenwelle 65 angeordnet sein. Die Phasenverschiebungsvorrichtung 82 istdahingehend wirksam, dass sie die Drehungsphase der Nockenwelle 56 und/oder derzweiten Nocke 52 einstellt. Die Phasenverschiebungsvorrichtung 82 kanndie Drehungsphase der Nockenwelle 56 und/oder der zweitenNocke 52 relativ zur Nockenwelle 40 vorschiebenoder verzögern. Sobalddie Phasenverschiebung vollendet ist, werden die Nockenwellen 40 und 56 sichweiter mit der gleichen Drehzahl drehen, beispielsweise ungefähr mit derHälfteder Drehzahl der Kurbelwelle 51 (siehe 1 und 2).Jedoch wird sich die Position des Nockenansatzes 54 derzweiten Nocke 52 relativ zur Position des Nockenansatzes 44 derersten Nocke 42 verschoben haben.
    [0031] Beispielsweise veranschaulicht 4 eine Kurvendarstellung 90,die eine erste Hubperiode 92 abbildet, wie beispielsweiseeingeleitet durch die erste Nocke 42, und weiter eine zweiteHubperiode 98, wie sie durch die zweite Nocke 52 eingeleitetwerden kann. Die erste Hubperiode 92 weist einen Anfang 94 undein Ende 96 auf. Die zweite Hubperiode weist einen Anfang 100 undein Ende 102 auf. Bei einer beispielhaften Grundphasenpositionwerden sich die ersten und zweiten Hubperioden 92 und 98 überlappen.Wenn die ersten und zweiten Hubperioden 92 und 98 überlappenkann der Hub des Einlassventils 65 vollständig durchdie erste Nocke 42 gesteuert werden.
    [0032] Die Phasenverschiebungsvorrichtung 82 kanndahingehend betätigtwerden, dass sie die Drehungsphase der Nockenwelle 56 und/oderder Nocke 52 mit Bezug zur Nockenwelle 40 verzögert. Eine verzögerte zweiteHubperiode 98' istauch in 4 veranschaulicht.Wie gezeigt hat die verzögertezweite Hubperiode 98' einenAnfang 100' undein Ende 102'.Die Phasenveränderungverzögertden Eingriff der zweiten Nocke 52 mit dem Kipphebel 64.Somit wird die zweite Nocke 52 den Verschluss des Einlassventils 65 biszum Ende 102' verzögern. Die Steuerungder Bewegung des Einlassventils 65 wird von der erstenNocke 42 zur zweiten Nocke 52 bei einem Übergabepunkt 104 übertragen.Somit kann durch Veränderungder Drehungsphase der zweiten Nocke 52 relativ zur erstenNocke 42 die Verzögerungsperiodedes Einlassventils 65 variiert werden.
    [0033] Phasenverschiebungsvorrichtungen,die die Phase einer Nocke verschieben können, sind in der Technik wohlbekannt.Der Fachmann wird erkennen, dass die Phasenverschiebungsvorrichtung 82 irgendwelcheMittel zur Veränderungder Drehungsphase einer Welle oder einer Nocke aufweisen kann, wiebeispielsweise füreine Nockenwellenverschiebung, eine Nockenansatzverschiebung, einehydraulische Vorrichtung, ein Schrittmotor oder ein mechanischeroder hydraulischer Nockenverschiebungsmechanismus. Zusätzlich kanndie Phasenverschiebungsvorrichtung 82 einen Synchronmotor,einen mechanischen Antrieb mit einer auf der Relativwinkelpositionbasierenden Phase oder irgendeine andere ähnliche synchrone Phasevorrichtungaufweisen
    [0034] Wie in 3 gezeigtkann eine Stoßaufnahmevorrichtung 84 zwischender zweiten Nocke 52 und dem zweiten Ende 78 desKipphebels 64 positioniert sein. Die Stoßaufnahmevorrichtung 84 kannirgendwelche Mittel aufweisen, um den Stoß auf dem Kipphebel 64 zuverringern, wenn die zweite Nocke 52 mit dem Kipphebel 64 inEingriff kommt. Beispielsweise kann die Stoßaufnahmevorrichtung 84 eine Nockesein, die dahingehend wirkt, dass sie den Kipphebel oder das Einlassventilgerade vor dem Übergangspunkt 104 verlangsamt.Alternativ kann die Stoßaufnahmevorrichtung 84 einewegbe grenzte hydraulische Hubvorrichtung oder eine Feder/Dämpfer-Kombinationaufweisen.
    [0035] Zusätzlich kann eine Einstellungsvorrichtung 86 betriebsmässig mitder zweiten Nocke 52 und/oder der Stoßaufnahmevorrichtung 84 assoziiert sein.Die Einstellungsvorrichtung 86 kann geeignet sein, um diePosition der zweiten Nocke 52 relativ zum Kipphebel 64 einzustellen.Die Einstellungsvorrichtung 84 kann verwendet werden, umdie Herstellungstoleranzen und/oder die Veränderungen der Größe der Komponentenaufgrund von Temperaturveränderungenzu kompensieren. Die Einstellungsvorrichtung 86 kann irgendwelcheMittel aufweisen, um die Position der zweiten Nocke 52 relativzum Kipphebel 64 zu verändern.Beispielsweise kann die Einstellungsvorrichtung 86 Gewindegänge, Muttern, Federn,Sperren oder irgend einen anderen ähnlichen Positionseinstellungsmechanismusaufweisen.
    [0036] Der Betrieb des Motors 20 wirdeine Drehung der Kurbelwelle 51 bewirken, was wiederumeine entsprechende Drehung der Nockenwellen 40 und 56 zurFolge haben wird. Die Drehung der Nockenwelle 40 und derersten Nocke 42 verursacht eine hin und her laufende Bewegungder Druckstange 48, die den Kipphebel 64 schwenkt,um die erste Hubperiode 92 des Einlassventils 65 zubeginnen (siehe 4).
    [0037] Die erste Hubperiode 92 kannmit der Bewegung des Kolbens 26 koordiniert sein. Beispielsweise kannder Beginn 94 der ersten Hubperiode 92 mit der Bewegungdes Kolbens 26 von der oberen Totpunktposition zur unterenTotpunktposition in einem Einlasshub zusammenfallen. Die Bewegungdes Einlassventils 65 von der ersten Position zur zweitenPosition gestattet, dass ein Strömungsmittelflussin die Brennkammer 24 eintritt.
    [0038] Die Drehung der Nockenwelle 56 wirddie zweite Nocke 52 und den Nockenansatz 54 zum Kipphebel 64 hindrehen, um die zweite Hubperiode 98 einzuleiten (siehe 4). Wenn jedoch die zweite Nocke 52 ineiner Grundpha senposition ist, wird die zweite Hubperiode 98 mitder ersten Hubperiode 92 überlappen. Anders gesagt hatdie erste Nocke 42 schon das Einlassventil 65 vonder ersten Position zur zweiten Position bewegt, und daher kannder Nockenansatz 54 nicht tatsächlich mit dem Kipphebel 64 inEingriff kommen oder in anderer Weise die Hubbewegung des Einlassventils 65 beeinflussen.
    [0039] Wenn die erste Nocke 42 undder Nockenansatz 44 sich weiter drehen, wird die Ventilfeder 72 dahingehendwirken, dass sie das Einlassventil 65 zur ersten Positionzurückbringtund die erste Hubperiode 92 beendet. Das Ende 96 derersten Hubperiode 92 kann beispielsweise so Zeit gesteuertwerden, dass es mit der Bewegung des Kolbens 26 zur unterenTotpunktposition am Ende des Einlasshubes zusammenfällt. DieRückkehrdes Einlassventils 65 zur ersten Position verhindert daszusätzlichesStrömungsmittelin die Brennkammer 24 fließt.
    [0040] Die Phasenverschiebungsvorrichtung 82 kanndahingehend betätigtwerden, dass sie die Drehungsphase der zweiten Nocke 52 relativzur ersten Nocke 42 verändert.Beispielsweise kann die Phasenverschiebungsvorrichtung 82 dieDrehungsphase der zweiten Nocke 52 relativ zur ersten Nocke 42 verzögern. Wenndie Drehungsphase der zweiten Nocke 52 verzögert ist,wird die zweite Hubperiode 98 relativ zur ersten Hubperiode 92 verzögert werden.
    [0041] Eine Verzögerung der Drehungsphase der zweitenNocke 52 kann die Rückkehrdes Einlassventils 65 in die erste Position verzögern. Beieiner verzögertenPhasenposition wird sich der Nockenansatz 54 der zweitenNocke 52 zu einer Position drehen, um mit dem Kipphebel 64 zueinem späteren Zeitpunktin Eingriff zu kommen, und zwar relativ zur Bewegung der erstenNocke 42. Dies kann zur Folge haben, dass der Nockenansatz 54 mitdem Kipphebel 64 beim Übergangspunkt 104 inEingriff kommt (siehe 4).Der Nockenansatz 54 wird daher verhindern, dass das Einlassventil 65 ausder ersten Position zurückkehrt,und zwar bis zum Ende 102' der verzögerten zweitenHubperiode 98'.Das Ende 102' derverzögertenzweiten Hubperiode 98' kannso zeitgesteuert werden, dass es mit einer gewissen Bewegung des Kolbens 26 zusammenfällt. Beispielsweise kanndie zweite Hubperiode 98' sozeitgesteuert werden, dass sie endet, nachdem der Kolbens 26 sich über einenzweiten Teil eines Kompressionshubes bewegt, wie beispielsweisein einem Miller-Zyklus mit "spätem Einlass".
    [0042] Die Drehungsphase der zweiten Nocke 52 kanninkrementell zwischen der Grundphasenposition und einer vollständig verzögerten Phasenposition eingestelltwerden. Eine inkrementelle Veränderung derPhasenposition der zweiten Nocke 52 wird den Zeitpunktverändern,bei dem das Einlassventil 65 zu der ersten Position relativzur Bewegung des Kolbens 26 zurückkehrt. Beispielsweise kanneine gesteigerte Verzögerungder Phasenposition der zweiten Nocke 52 bewirken, dassdas Einlassventil 65 zur ersten Position zurückkehrt,nachdem der Kolbens 26 einen größeren Teil eines Einlasshubesvollendet hat. Eine verringerte Verzögerung bei der Phasenpositionder zweiten Nocke 52 kann bewirken, dass das Einlassventil 65 zuder ersten Position zurückkehrt,nachdem der Kolben 26 einen geringeren Teil eines Einlasshubesvollendet hat. Somit kann durch Veränderung der Drehungsphase derzweiten Nocke 52 die Betätigungszeitsteuerung des Einlassventils 65 variiertwerden.
    [0043] Wie aus der vorangegangenen Beschreibungoffensichtlich wird, sehen das offenbarte System und das Verfahrendie Variation der Betätigung einesMotorventils eines Motors vor. Durch Verschiebung der Drehungsphaseeiner zweiten Nocke relativ zu einer ersten Nocke kann der Betätigungszeitpunkt einesMotorventils, wie beispielsweise eines Einlassventils oder einesAuslassventils, eingestellt werden. Die Drehungsphase der zweitenNocke kann eingestellt bzw. gesteuert werden, um eine Veränderung einerherkömmlichenVentilzeitsteuerung einzurichten, wie beispielsweise einen Miller-Zyklusmit spätemEinlass.
    [0044] Es wird dem Fachmann offensichtlichsein, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen an dem Motorventil-Betätigungssystemder vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindungabzuweichen. Andere Ausführungsbeispieleder Erfindung werden dem Fachmann bei einer Betrachtung der Beschreibungund bei einer praktischen Ausführungder hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es sei bemerkt,dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehenwerden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche undihre äquivalentenAusführungengezeigt wird.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Ventilbetätigungssystem,welches Folgendes aufweist: ein Motorventil (65),welches bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der dasMotorventil (65) einen Strömungsmittelfluss relativ zumMotorventil 65 verhindert, und einer zweiten Position,wo das Motorventil (65) einen Strömungsmittelfluss relativ zum Motorventil(65) gestattet; eine erste Nocke (42), diedrehbar ist, um das Motorventil (65) von der ersten Positionin die zweite Position währendeiner ersten Hubperiode (92) zu bewegen; eine zweiteNocke (52), die drehbar ist, um die Bewegung des Motorventils(65) zwischen der ersten Position und der zweiten Positionwährendeiner zweiten Hubperiode (98) zu beeinflussen; und Mittel(82) zur Verschiebung der Phase der zweiten Nocke (52)zur Einstellung der Drehungsphase der zweiten Nocke (52)relativ zur ersten Nocke (42) zwischen einer ersten Phase,wo die zweite Hubperiode (98) mit der ersten Hubperiode(92) überlappt,so dass das Motorventil (65) am Ende der ersten Hubperiode(92) zur ersten Position zurückkehrt, und einer zweitenPhase, wo die zweite Hubperiode (98) mit Bezug zur erstenHubperiode (92) verzögertist, so dass das Motorventil (65) in die erste Positionam Ende der zweiten Hubperiode (98) zurückkehrt.
    [2] System nach Anspruch 1, wobei die Mittel (82) zurVerschiebung der Phase der zweiten Nocke (52) einen elektrischenSynchronmotor und einen mechanischen Antrieb mit einer relativenPhasenanordnung basierend auf der Winkelposition aufweist.
    [3] System nach Anspruch 1, welches weiter Folgendesaufweist: einen Kipphebel (64) mit einem ersten Ende(76), welches betriebsmässigmit der ersten Nocke (42) in Eingriff ist, und mit einemzweiten Ende (78), welches betriebsmässig mit dem Motorventil (65)in Eingriff ist; und eine Nockenfolgevorrichtung (48),die zwischen der ersten Nocke (42) und dem ersten Ende(76) des Kipphebels (64) angeordnet ist.
    [4] System nach Anspruch 3, wobei die zweite Nocke (52)mit dem zweiten Ende (78) des Kipphebels (64)in Eingriff steht.
    [5] System nach Anspruch 3, welches weiter eine Stoßaufnahmevorrichtung(84) aufweist, die zwischen der zweiten Nocke (52)und dem Kipphebel (64) angeordnet ist; und eine Einstellungsvorrichtung (86),die geeignet ist, um die Position der zweiten Nocke (52)relativ zum Kipphebel (64) einzustellen.
    [6] System nach Anspruch 5, wobei die Stoßaufnahmevorrichtung(84) eine bezüglichdes Weges begrenzte hydraulische Hubvorrichtung, eine Feder odereinen Dämpferaufweist.
    [7] Motor (20), der ein Ventilbetätigungssystem gemäß einemder Ansprüche1 bis 6 aufweist.
    [8] Verfahren zur Betätigungeines Motorventils (65) mit einer ersten Position, in derdas Motorventil (65) einen Strömungsmittelfluss relativ zumMotorventil (65) verhindert, und mit einer zweiten Position, wodas Motorventil (65) einen Strömungsmittelfluss relativ zumMotorventil (65) gestattet, wobei das Verfahren folgendesaufweist: die Drehung einer ersten Nocke (42) zurBewegung des Motorventils (65) zwischen der ersten Position undder zweiten Position währendeiner ersten Hubperiode (92); Drehung einer zweitenNocke (52), um die Bewegung des Motorventils (65)zwischen der ersten Position und der zweiten Position während einerzweiten Hubperiode (98) zu beeinflussen; und Einstellungder Drehungsphase der zweiten Nocke (52) relativ zur ers tenNocke (42) zwischen einer ersten Phase, wo die zweite Hubperiode(98) mit der ersten Hubperiode (92) überlappen,so dass das Motorventil (65) zur ersten Position am Endeder ersten Hubperiode (92) zurückkehrt, und einer zweitenPhase, wo die zweite Hubperiode (98) mit Bezug zur erstenHubperiode (92) verzögertist, so dass das Motorventil (65) zur ersten Position amEnde der zweiten Hubperiode (98) zurückkehrt.
    [9] Verfahren nach Anspruch 8, welches weiter Folgendesaufweist: Aufnahme eines Stosses zwischen der zweiten Nocke (52)und einen Kipphebel (64), der betriebsmässig mit dem Motorventil (65)assoziiert ist.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, welches weiter Folgendesaufweist: Einstellung der Position der zweiten Nocke (52)relativ zum Kipphebel (64).
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US6679207B1|2004-01-20|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-05-19| 8141| Disposal/no request for examination|
    2011-05-19| R005| Application deemed withdrawn due to failure to request examination|Effective date: 20110222 |
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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