DE60018891T2

DE60018891T2 - Ventilsteuerungseinrichtung in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60018891T2
Application number: DE60018891T
Authority: DE
Inventors: Toshiki Wako-shi Kobayashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: EP1111200A3; CA2316448C; TW446793B; EP1111200A2; CA2316448A1; DE60018891D1; CN1299919A; JP3355165B2; CN1133799C; JP2001164989A; EP1111200B1; US6260526B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors, welches einen hydraulischen Betriebscharakteristikverstellmechanismus besitzt, um eine Betriebscharakteristik, wie z.B. eine Öffnungs/Schließzeit eines Motorventils zu verändern, welches einen hydraulischen Phasenverstellmechanismus umfasst, um die Öffnungs/Schließzeit eines Motorventils, wie z.B. eines Einlassventils oder eines Auslassventils, zu verändern.
Ein Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-A-4,535,731 bekannt.
Ferner ist ein Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors bekannt geworden, welches einen hydraulischen Phasenverstellmechanismus besitzt, welcher die Öffnungs/Schließzeit eines Einlassventils oder eines Auslassventils durch eine Änderung der relativen Phase einer Nockenwelle zu einer Kurbelwelle gemäß einem Betriebszustand eines Motors verändert, um die Motorleistung und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
Beispielsweise besitzt in einem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Hei 11-173119 offenbarten Ventilsteuerzeitsteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors ein an einem Ende einer einlassseitigen Nockenwelle vorgesehener Ventilsteuerzeiteinstellmechanismus ein antriebsmäßig mit einer Kurbelwelle verbundenes Rotorgehäuse und einen antriebsmäßig mit der einlassseitigen Nockenwelle verbundenen Flügelrotor mit einer Mehrzahl von Flügeln. Auf beiden Seiten jedes Flügels sind jeweils eine Verzögerungskammer und eine Vorver stellungskammer ausgebildet und ein Einleiten oder Ablassen von Betriebsöl zu/von der Verzögerungskammer und der Vorverstellungskammer werden durch ein OCV (Ölsteuer/regelventil) gesteuert/geregelt, welches basierend auf einem Betriebszustand des Motors betätigt wird, sodass die relative Phase der einlassseitigen Nockenwelle zu der Kurbelwelle verändert wird, um die Öffnungs/Schließsteuerzeit des Einlassventils einzustellen.
Das Betriebsöl, welches durch eine Ölpumpe zugeführt wird, die durch den Motor angetrieben wird und durch das OCV gesteuert/geregelt wird, wird zu der Verzögerungskammer und der Vorverstellungskammer geleitet oder aus diesen abgelassen, wobei es durch den in einem Zylinderkopf vorgesehenen Kopföldurchgang, eine ringförmige Ölnut, welche an einer inneren Umfangsfläche eines Wellenlagers, welches von dem Zylinderkopf und einer Lagerkappe zum Lagern der Nockenwelle ausgebildet ist, und einen in der Nockenwelle vorgesehenen Öldurchgang hindurchgeht.
Im Allgemeinen ist ein winziger Spalt zwischen der Nockenwelle und dem Wellenlager vorhanden. Daher strömt beim Stand der Technik dann, wenn der Motor gestoppt ist, um die Ölpumpe zu stoppen und das Betriebsöl dem Öldurchgang nicht zugeführt wird, das Betriebsöl in dem Öldurchgang, welcher in der einlassseitigen Nockenwelle vorgesehen ist, und das Betriebsöl in der Verzögerungskammer und der Vorverstellungskammer mit der Zeit durch den winzigen Spalt aus, obgleich mit einer sehr kleinen Menge, sodass das Betriebsöl in dem Öldurchgang der Verzögerungskammer und der Vorverstellungskammer eine Tendenz besitzt, abzunehmen.
Wenn der Motor aus dem Zustand gestartet wird, in dem das Betriebsöl in dem Öldurchgang, der Verzögerungskammer und der Vorverstellungskammer reduziert ist, ist eine gewisse Wartezeit notwendig, nachdem der Motor gestartet ist, um die Ölpumpe anzutreiben, um den Öldurchgang und die Verzögerungskammer oder die Vorverstellungskammer mit dem Betriebsöl zu füllen (ob irgendeine Kammer oder beide Kammern mit dem Betriebsöl gefüllt werden müssen, hängt von der Einstellung des Ventilsteuerzeiteinstellmechanismus ab, während der Motor gestoppt ist) und um zu ermöglichen, dass der Ventilsteuerzeiteinstellmechanismus funktioniert. Jedoch ist eine Zeit, welche dafür benötigt wird, damit der Motor einen Lastbetrieb erreicht, welcher eine Ventilsteuerzeiteinstellung erfordert, im Allgemeinen relativ lang und der Öldurchgang und die Verzögerungskammer oder die Vorverstellungskammer können mit dem Betriebsöl während der Zeit gefüllt werden und daher wurde die oben erwähnte benötigte Wartezeit nicht in Frage gestellt.
Jedoch ist bei einem erneuten Start des Motors dann, wenn der Motor aus einem Zustand gestartet wird, in dem eine Aufwärmung abgeschlossen ist, die Zeit, welche benötigt wird, damit der Motor den Lastbetrieb erreicht, im Allgemeinen relativ kurz, sodass manchmal der Öldurchgang und die Verzögerungskammer oder die Vorverstellungskammer nicht mit dem Betriebsöl gefüllt sind, bevor der Motor den Lastbetrieb erreicht. In diesem Fall kann der Ventilsteuerzeiteinstellmechanismus nicht arbeiten, bis der Öldurchgang und die Verzögerungskammer oder die Vorverstellungskammer mit dem Betriebsöl gefüllt sind. Dieser späte Betrieb bewirkt eine Verringerung der Motorleistung und eine Verringerung der Fahrbarkeit in dem Fall, dass ein Motor an einem Fahrzeug angebracht ist.
ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welches einen hydraulischen Betriebscharakteristikverstellmechanismus ohne Betriebsverzögerung oder mit einer verkürzten Betriebsverzögerung beim erneuten Starten des Motors hat.
Dieses Ziel wird durch ein Ventilbewegungssteuer/regelsystem gemäß Anspruch 1 erreicht.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors bereit, umfassend eine durch eine Kurbelwelle angetriebe ne Nockenwelle, welche einen zur Drehung durch ein Lagerelement gelagerten Nockenzapfen besitzt; einen hydraulischen Betriebscharakteristikverstellmechanismus, welcher an der Nockenwelle vorgesehen ist, um eine Betriebscharakteristik eines durch einen Nocken der Nockenwelle angetriebenen Motorventils zu verändern; einen Betriebsöldurchgang, welcher sich von einer durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Öldruckversorgungsquelle zu dem Betriebscharakteristikverstellmechanismus erstreckt, wobei er durch eine Mehrzahl von Elementen einschließlich wenigstens der Nockenwelle und des Lagerelements hindurchführt; und ein Öldrucksteuer/regelventil, welches in dem Betriebsöldurchgang vorgesehen ist, um den Druck des zu dem Betriebscharakteristikverstellmechanismus geleiteten Betriebsöls zu steuern/regeln. Der Betriebsöldurchgang bildet einen Steuer/Regel-Öldurchgang aus mit einem ersten Öldurchgang und einem zweiten Öldurchgang zwischen einer Betriebskammer des Betriebsverstellmechanismus und dem Öldrucksteuer/regelventil, wobei der erste Öldurchgang, welcher in der Nockenwelle vorgesehen ist, ein mit der Betriebskammer in Verbindung stehendes Ende besitzt und ein weiteres Ende, welches mit dem zweiten Öldurchgang in Verbindung steht, welcher zwischen dem Nockenzapfen und dem Lagerelement ausgebildet ist. In einem solchen Ventilbewegungssteuer/regelsystem ist eine Betriebsölvorratskammer, welche mit dem Steuer/Regel-Öldurchgang in Verbindung steht, über bzw. oberhalb des Nockenzapfens vorgesehen.
Da gemäß dieser Erfindung die Betriebsölvorratskammer oberhalb des Nockenzapfens vorgesehen ist und eine größere Menge des Betriebsöls oberhalb des winzigen Spalts zwischen dem Nockenzapfen und dem Lagerelement im Vergleich zum Stand der Technik vorhanden ist, kann selbst dann, wenn das Betriebsöl durch den winzigen Spalt ausströmt, während der Motor gestoppt ist, die Öldruckversorgungsquelle nicht angetrieben wird und das Betriebsöl nicht der Betriebskammer des Betriebscharakteristikverstellmechanismus und dem Steuer/Regel-Öldurchgang zugeführt wird, eine Zeit, welche benötigt wird, damit das Betriebsöl in der Betriebskammer und dem ersten und dem zweiten Öldurchgang auf dasselbe Maß wie beim Stand der Technik verringert wird, verlängert werden.
Demzufolge kann eine Wahrscheinlichkeit, dass die Betriebskammer und der erste und der zweite Öldurchgang mit dem Betriebsöl gefüllt sind oder eine relativ große Menge des Betriebsöls in der Betriebskammer und dem ersten und dem zweiten Öldurchgang übrig bleibt, beim einem erneuten Start, wie z.B. beim einem Start nach einem Leerlaufstopp, erhöht werden, indem eine Menge des in der Betriebsölvorratskammer zurückgehaltenen Betriebsöls passend eingestellt wird. Daher gibt es keine Betriebsverzögerung oder die Betriebsverzögerungszeit wird verkürzt, sodass der Motor durch das Motorventil mit einer gewünschten Betriebscharakteristik relativ bald betrieben werden kann und eine Leistungsverringerung, welche durch eine Nichtbetätigung des Betriebscharakteristikverstellmechanismus verursacht wird, mit einer hohen Wahrscheinlichkeit verhindert werden kann.
Bei einem solchen Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors kann das Lagerelement ein unteres Element und einen Nockenhalter umfassen, welcher über dem unteren Element angeordnet ist, und die Betriebsölvorratskammer kann in dem Nockenhalter vorgesehen sein und kann mit dem zweiten Öldurchgang in dem Nockenhalter in Verbindung stehen.
Gemäß diesem Ventilbewegungssteuer/regelsystem kann die Betriebsölvorratskammer unter Verwendung des Nockenhalters vorgesehen werden, welcher über dem unteren Element angeordnet ist, um den Nockenzapfen von der Oberseite her zu lagern. Daher besteht keine Notwendigkeit, ein zusätzliches Element zur Ausbildung der Betriebsölvorratskammer oberhalb des Nockenzapfens anzuordnen. Darüber hinaus ist es möglich, eine Betriebsölvorratskammer in einem gewöhnlichen Motor mit einem Phasenverstellmechanismus leicht bereitzustellen, indem nur der Nockenhalter ausgetauscht wird und ohne die Anordnung von Teilen um die Nockenwelle herum zu verändern.
Da der zweite Öldurchgang, welcher den Steuer/Regel-Öldurchgang bildet, in dem Nockenhalter vorgesehen ist, welcher das Lagerelement bildet, kann die Betriebsölvorratskammer mit dem Steuer/Regel-Öldurchgang kompakt und leicht verbunden werden, ohne einen zusätzlichen Verbindungsdurchgang notwendig zu machen, indem die Betriebsölvorratskammer mit dem zweiten Öldurchgang innerhalb des Nockenhalters verbunden wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Gesamtansicht eines Verbrennungsmotors, welcher mit der vorliegenden Erfindung versehen ist;
2 ist eine Schnittvorderansicht der 1;
3 ist eine Schnittansicht längs der Linie III-III der 2;
4 ist eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV der 2;
5 ist eine schematische Ansicht von Öldurchgängen des Ventilbewegungssteuer/regelsystems; und
6 ist eine Teilschnittansicht eines Öldrucksteuer/regelventils.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
In dieser Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 1 ein an einem Fahrzeug angebrachter Vierzylinder-Ottomotor vom DOHC-Typ mit einer in einer Rechts-Links-Richtung des Fahrzeugs ausgerichteten Kurbelwelle. Wein 1 gezeigt, ist ein Kolben 3, welcher verschieblich in eine Bohrung eines Zylinders eingesetzt ist, mit der Kurbelwelle 2 durch eine Pleuelstange 4 verbunden. Ein Antriebskettenrad 5 ist an einem rechten Endabschnitt (linkes Ende in 1) der Kurbelwelle 2 vorgesehen und ein Einlassnockenkettenrad 6 und ein Auslassnockenkettenrad 7 sind an jeweiligen rechten Endabschnitten einer Einlassnockenwelle 10 und einer Auslassnockenwelle 11 vorgesehen, welche parallel zueinander angeordnet sind. Die Einlassnockenwelle 10 und die Auslassnockenwelle 11 sind mit einem Einlassnocken 8 bzw. einem Auslassnocken 9 versehen. Eine Steuerkette 12 ist um die Kettenräder 5, 6, 7 gewunden, sodass die Nockenwellen 10, 11 von der Kurbelwelle 2 derart angetrieben werden, dass sie sich mit einem Drehzahluntersetzungsverhältnis von 1/2 drehen. Wie in 2 gezeigt, sind die Kettenräder 5, 6, 7 und die Steuerkette 12 in einer Kettenkammer 16 untergebracht, welche von einer Zylinderkopfabdeckung 14, einer Ölwanne und einer an rechten Seiten eines Zylinderkopfs 13 und eines Zylinderblocks angebrachten Kettenabdeckung 15 ausgebildet ist.
In dieser Beschreibung beziehen sich "vorne", "hinten", "rechts" und "links" auf jemanden, der beim Fahren des Fahrzeugs, an dem der Motor angebracht ist, zur Vorderseite des Fahrzeugs blickt. In 1 zeigt der Pfeil A die Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Und Oberseite und Unterseite beziehen sich auf den an dem Fahrzeug angebrachten Verbrennungsmotor 1.
Auch auf 3 Bezug nehmend ist eine Mehrzahl von Kipphebelwellenhaltern an dem Zylinderkopf 13 an beiden Enden der Zylinderreihe und zwischen den benachbarten Zylindern angebracht. In jedem der Kipphebelwellenhalter ist eine Einlasskipphebelwelle 17 und eine Auslasskipphebelwelle 18 festgelegt, welche sich in der Längsrichtung parallel zueinander erstrecken und einen Einlasskipphebel und einen Auslasskipphebel jeweils für eine Kippbewegung lagern. Auf jedem Kipphebelwellenhalter ist ein entsprechender Nockenhalter angebracht. In den Zeichnungen sind ein Kipphebelwellenhalter 19 an dem rechten Ende und ein Nockenhalter 20 an dem rechten Ende gezeigt. Jedes Paar von dem Kipphebelwellenhalter und dem Nockenhalter ist an dem Zylinderkopf 13 durch Bolzen festgelegt.
Um die Einlass- und die Auslassnockenwelle 10, 11 so zu lagern, dass sie sich relativ zu dem Zylinderkopf 13 drehen, sind Nockenzapfen der beiden Nockenwellen 10, 11 in kreisförmigen Löchern gelagert, die jeweils eine untere Lagerfläche, welche von einer halbzylindrischen Vertiefung an einer oberen Fläche des Kipphebelwellenhalters, und einer oberen Lagerfläche, welche von einer halbzylindrischen Vertiefung an einer unteren Fläche des Nockenhalters ausgebildet ist, besitzen. In den Zeichnungen sind Nockenzapfen 10a, 11a an dem rechten Ende, eine untere Lagerfläche 19a des Kipphebelwellenhalters 19 an dem rechten Ende und eine obere Lagerfläche 20a eines Nockenhalters 20 an dem rechten Ende gezeigt. Die Kipphebelwellenhalter und die Nockenhalter bilden Lagerelemente für die Nockenzapfen und die Kipphebelwellenhalter bilden untere Elemente der Lagerelemente.
Jeder Zylinder besitzt ein Paar von Einlassventilen (Motorventile) 21, welche durch den Einlasskipphebel angetrieben werden, und ein Paar von Auslassventilen (Motorventile) 22, welche durch den Auslasskipphebel angetrieben werden. Zwischen der Einlassnockenwelle 10 und dem Einlassventil 21 und zwischen der Auslassnockenwelle 11 und dem Auslassventil 22 sind jeweils Änderungsmechanismen 23 vorgesehen, welche den Hub und die Öffnungszeit der Ventile gemäß der Motordrehzahl verändern.
An einem rechten Endabschnitt der Einlassnockenwelle 10, welcher das Einlassnockenkettenrad 6 besitzt, ist ein Phasenverstellmechanismus 30 vorgesehen, welcher ein hydraulischer Betriebscharakteristikverstellmechanismus ist, um die relative Phase der Einlassnockenwelle 10 oder des Einlassnockens zur Kurbelwelle 2 zu verändern, um die Öffnungs/Schließzeit des Einlassventils 21 vorzustellen oder zu verzögern.
Die Konstruktion des an dem rechten Endabschnitt der Einlassnockenwelle 10 vorgesehenen Phasenverstellmechanismus 30 wird unter Bezugnahme auf die 2 und 4 beschrieben. Der Einfachheit der Beschreibung halber ist in 2 ein Teil der Einlassnockenwelle 10 durch einen Schnitt gezeigt, welcher von dem des übrigen Teils verschieden ist.
Ein zylindrisches Nabenelement 31 ist mit der Einlassnockenwelle 10 durch einen Stift 32 und einen Bolzen 33 in einem Zustand verbunden, in dem ein Tragloch 31a, welches in der Mitte des Nabenelements 31 ausgebildet ist, koaxial an dem rechten Endabschnitt der Einlassnockenwelle 10 angebracht ist. Das Nabenelement 31 bildet ein Nockenwellenseitenelement, welches betriebsmäßig mit der Einlassnockenwelle 10 verbunden ist, um als ein Körper zu drehen.
Das Einlassnockenkettenrad 6 ist in einer napfartigen Form mit einer kreisartigen Aushöhlung 6a ausgebildet und Kettenradzähne 6b sind an einem Umfang des Kettenrads 6 ausgebildet. Ein in die Aushöhlung 6a des Einlassnockenkettenrads 6 eingesetztes ringförmiges Gehäuse 34 und eine an dem Gehäuse 34 axial angebrachte Platte 35 sind mit dem Einlassnockenkettenrad 6 durch vier Bolzen 6 verbunden, welche sie so durchdringen, dass sie ein Kurbelwellenseitenelement bilden, welches betriebsmäßig mit der Nockenwelle 2 durch die Steuerkette 12 verbunden ist.
Das Nabenelement 31 ist in einem von dem Gehäuse 34 und der Platte 35 umgebenen Raum enthalten, um sich relativ zu dem Gehäuse 34 zu drehen. Das Nabenelement 31 besitzt ein Stiftloch, welches es axial durchdringt, in welches ein Verriegelungsstift 37 verschieblich eingesetzt ist. Der Verriegelungsstift 37 wird zu einem Verriegelungsloch 6c hin gedrängt, welches in dem Einlassnockenkettenrad 6 ausgebildet ist, durch eine Feder 38, welche zwischen dem Verriegelungsstift 37 und der Platte 35 in einem komprimierten Zustand eingesetzt ist.
In dem Gehäuse 34 sind vier fächerförmige Aushöhlungen 34a um die Achse der Einlassnockenwelle 10 in Intervallen von 90° ausgebildet und vier Flügel 31b, welche radial von einem äußeren Umfang des Nabenelements 31 vorstehen, sind in die jeweiligen Aushöhlungen 34a eingesetzt, sodass sie um 30° relativ zu den Aushöhlungen 34a um die Achse des Nabenelements 31 herum drehen. Vier Dichtungselemente 39, welche an jeweiligen Kopfenden der Flügel 31b vor gesehen sind, sind in Gleitkontakt mit Bodenwänden der Aushöhlungen 34a, und vier Dichtungselemente 40, welche an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 34 vorgesehen sind, stehen in Gleitkontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des Nabenelements 31, sodass eine Verzögerungskammer 41 und eine Vorverstellungskammer 42, welche Arbeitskammern des Phasenverstellmechanismus 30 sind, jeweils an beiden Seiten von jedem Flügel 31b ausgebildet sind.
In einem rechten Endabschnitt der Einlassnockenwelle 10 sind ein Paar Öldurchgänge 43 und ein Paar Öldurchgänge 44 parallel zur Achse der Einlassnockenwelle 10 ausgebildet. Diese Öldurchgänge 43, 44 haben jeweilige Öffnungen 43a, 44a an einem äußeren Umfang des Nockenzapfens 10a an dem rechten Ende. Die Öldurchgänge 43 stehen mit den Verzögerungskammern 41 durch Öldurchgänge 45 in Verbindung, welche ringförmige Nuten umfassen, welche an einem äußeren Umfang der Einlassnockenwelle 10 ausgebildet sind, und Öldurchgängen 47, welche radial das Nabenelement 31 durchdringen, und die Öldurchgänge 44 stehen mit den Vorverstellungskammern 42 durch Öldurchgänge 46 in Verbindung, welche ringförmige Nuten umfassen, die an einem äußeren Umfang der Einlassnockenwelle 10 ausgebildet sind, und Öldurchgänge 48, welche radial das Nabenelement 31 durchdringen. Das Verriegelungsloch 6c zum Einsetzen des Verriegelungsstifts 37 steht mit irgendeiner der Vorverstellungskammern 42 durch einen nicht gezeigten Öldurchgang in Verbindung.
Wenn die Vorverstellungskammer 42 nicht mit dem Betriebsöl versorgt wird, ist der Verriegelungsstift 37 durch die Kraft der Feder 38 in das Verriegelungsloch 6c des Einlassnockenkettenrads 6 eingefügt, sodass die Einlassnockenwelle 10 in einem maximal verzögerten Zustand verriegelt ist, in dem die Einlassnockenwelle 10 relativ zu dem Einlassnockenkettenrad 6 gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht ist. Wenn dann die Vorverstellungskammer 42 mit dem Be-triebsöl versorgt wird, um den Öldruck in der Kammer 42 allmählich zu erhöhen, tritt der Verriegelungsstift 37 aus dem Verriegelungsloch 6c durch den Öldruck in der Vorverstellungskammer 42 gegen die Feder 38 aus, die Einlassnockenwelle 10 dreht relativ zu dem Einlassnockenkettenrad 6 im Uhrzeigersinn durch die Druck differenz, welche auf beiden Seiten des Flügels 31 wirkt, die relative Phase der Einlassnockenwelle 10 zur Kurbelwelle 2 verändert sich in einer Vorverstellungsrichtung, die Phase des Einlassnockens 8 verschiebt sich auch relativ zu der Kurbelwelle 2 nach vorne und die Öffnungszeit und Schließzeit des Einlassventils 21 verändern sich zur Vorverstellungsseite. Somit kann die Öffnungs/Schließzeit des Einlassventils 21 kontinuierlich verändert werden, indem der Öldruck in der Verzögerungskammer 41 und der Vorverstellungskammer 42 gesteuert/geregelt wird.
Als Nächstes werden die Betriebsöldurchgänge des Ventilbewegungssteuer/regelsystems unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Durch eine durch die Kurbelwelle 2 angetriebene Ölpumpe 50 von einer Ölwanne 51 durch einen Öldurchgang 52 nach oben gepumptes Öl wird als Schmieröl der Umgebung der Kurbelwelle 2 und des Ventilbewegungsmechanismus und als Betriebsöl des Phasenverstellmechanismus 30 und des Änderungsmechanismus 23 abgegeben.
Der Betriebsöldurchgang, durch welchen das von der Ölpumpe 50 abgegebene Öl strömt, umfasst einen Versorgungsöldurchgang, welcher von der Ölpumpe 50 zu dem Öldrucksteuer/regelventil 60 und dem Öldruckänderungsventil 58 führt, einen Steuer/Regel-Öldurchgang 55 und einen Änderungsöldurchgang 57. Und der Versorgungsöldurchgang umfasst einen gemeinsamen Versorgungsöldurchgang 53, einen Phasenversorgungsöldurchgang 54 und einen Änderungsversorgungsöldurchgang 56.
Von dem gemeinsamen Versorgungsöldurchgang 53, welcher durch den Zylinderblock und den Zylinderkopf 13 ausgebildet ist, zweigt der Phasenversorgungsöldurchgang 54 ab, welcher zu dem Öldrucksteuer/regelventil 60 führt, welches den Öldruck der Verzögerungskammer 41 und der Vorverstellungskammer 42 steuert/regelt. Mit dem Öldrucksteuer/regelventil 60 ist der Steuer/Regel-Öldurchgang 55 verbunden, welcher zu dem Phasenverstellmechanismus 30 führt.
Ferner ist der Änderungsversorgungsöldurchgang 56, welche zu dem Öldruckänderungsventil 58 führt, mit dem gemeinsamen Versorgungsöldurchgang 53 verbunden, welcher von dem Durchgang 53 abzweigt. Mit dem Öldruckänderungsventil 58 ist der Änderungsöldurchgang 57 verbunden, welcher zu dem Änderungsmechanismus 23 führt.
Signale von verschiedenen Motorbetriebszustandserfassungsmitteln, wie z.B. einem Einlassnockenwellensensor, welcher eine Drehposition θI der Einlassnockenwelle 10 erfasst, einem TDC-Sensor, welcher einen oberen Totpunkt θTD des Kolbens 3 basierend auf einem Auslassnockenwellensensor erfasst, welcher eine Drehposition der Auslassnockenwelle 11 erfasst, einem Kurbelwellensensor, welcher eine Drehposition θC der Kurbelwelle 2 erfasst, einem Einlassunterdrucksensor, welcher einen Einlassunterdruck P erfasst, einem Kühlwassertemperatursensor, welcher eine Kühlwassertemperatur TW erfasst, einem Drosselöffnungsgradsensor, welcher den Drosselöffnungsgrad θTH erfasst, und einem Drehzahlsensor, welcher die Drehzahl Ne des Motors 1 erfasst, werden in eine elektronische Steuer/Regeleinheit 59 eingegeben.
Eine detailliertere Konstruktion der Öldurchgänge und des Öldrucksteuer/regelventils 60 wird unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 6 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, ist der gemeinsame Versorgungsöldurchgang 53 in dem rechten Endabschnitt des Zylinderkopfs 13 ausgebildet, welcher sich von einer Kontaktfläche zu dem Zylinderblock nach oben erstreckt. Der Versorgungsöldurchgang 56 zweigt von dem gemeinsamen Versorgungsöldurchgang 53 in rechten Winkeln zu dem Durchgang 56 ab und steht mit dem Öldruckänderungsventil 58 in Verbindung.
Das Öldruckänderungsventil 58, welches gemäß Anweisungen von der elektronischen Steuer/Regeleinheit 59 arbeitet, besitzt ein Solenoidventil vom normalerweise geschlossenen Typ 58a und ändert den Druck des Betriebsöls in dem Änderungsöldurchgang 57 gemäß der Motordrehzahl in einen niedrigen Druck oder einen hohen Druck, um den Änderungsmechanismus 23 zu betätigen.
Der Phasenversorgungsöldurchgang 54 ist mit dem gemeinsamen Versorgungsöldurchgang 53 an einer stromabwärtigen Position des Änderungsversorgungsöldurchgangs 56 verbunden. Der Versorgungsöldurchgang 54 umfasst einen Öldurchgangsabschnitt 54a, welcher sich von dem gemeinsamen Versorgungsöldurchgang 53 in rechten Winkeln erstreckt und an einer Anbringungsfläche öffnet, welche an einer vorderen Fläche 13a des Zylinderkopfs 13 vorgesehen ist, einen Öldurchgangsabschnitt 54b, welcher in einer Abdeckung 24 ausgebildet ist, welche an der Anbringungsfläche angebracht ist, und einen Öldurchgangsabschnitt 54c, welcher sich parallel zu dem Öldurchgangsabschnitt 54a erstreckt, um das Öldrucksteuer/regelventil 60 zu erreichen.
Das Öldrucksteuer/regelventil 60, welches in ein Einsetzloch 13b eingesetzt ist, das von einer rechten Endfläche des Zylinderkopfs 13 an der Innenseite der zu einer Schleife gelegten Steuerkette 12 gebohrt ist, umfasst eine zylindrische Hülse 61, einen Kolben 62, welcher zum Verschieben in die Hülse 61 eingesetzt ist, einen Tastsolenoiden 63, welcher an der Hülse 61 zum Antrieb des Kolbens 62 festgelegt ist, und eine Feder 64, um den Kolben 62 zu dem Tastsolenoiden 63 hin zu drängen. Elektrischer Strom, welcher dem Tastsolenoiden 63 zuzuführen ist, wird tastgesteuert/geregelt durch einen EIN-Betrieb gemäß Anweisungen von der elektronischen Steuer/Regeleinheit 59, sodass die axiale Position des Kolbens 62 kontinuierlich entgegen der Feder 64 verändert wird.
Die Hülse 61 besitzt eine Einlassöffnung 61a, welche in der Mitte angeordnet ist, welche mit dem Phasenversorgungsöldurchgang 54 in Verbindung steht, eine Verzögerungsöffnung 61b und eine Vorverstellungsöffnung 61c, welche an beiden Seiten der Einlassöffnung 61a jeweils vorgesehen sind, und Drainageöffnungen 61d, 61e, welche jeweils außerhalb der Öffnungen 61b, 61c ausgebildet sind. Andererseits hat der Kolben 62 eine zentrale Nut 62a, Stege 62b, 62c, welche jeweils an beiden Seiten der Nut 62a vorgesehen sind, und Nuten 62d, 62e, welche jeweils außerhalb der Stege 62b, 62c vorgesehen sind. Ein Kopfendabschnitt der Hülse 61, welcher mit der Drainageöffnung 61e versehen ist, geht durch das Einsetzloch 13b hindurch, um in einen Raum vorzustehen, welcher in dem Zylinderkopf 13 ausgebildet ist. Die Drainageöffnung 61d steht mit dem Drainageöldurchgang 49 in Verbindung.
In 6 ist der Kolben 62 in einer neutralen Position angeordnet und das Tastverhältnis des Tastsolenoiden 63 ist beispielsweise auf 50% eingestellt. Wenn das Tastverhältnis erhöht wird, wird der Kolben 62 in 6 aus der neutralen Position gegen die Feder 64 nach rechts bewegt, die Einlassöffnung 61a steht mit der Vorverstellungsöffnung 61 durch die Nut 62a in Verbindung und die Verzögerungsöffnung 61b steht mit der Drainageöffnung 61d durch die Nut 62d in Verbindung. Infolgedessen wird die Vorverstellungskammer 42 des Phasenverstellmechanismus 30 mit Betriebsöl versorgt, die Einlassnockenwelle 10 dreht relativ zu dem Einlassnockenkettenrad 6 in der 4 im Uhrzeigersinn und die Phase der Einlassnockenwelle 10 ändert sich kontinuierlich zur Vorverstellungsseite. Dann wird das Tastverhältnis des Tastsolenoiden 63 auf 50% eingestellt, wenn die relative Zielphase erhalten ist. Der Kolben 62 wird wiederum an der neutralen Position gehalten, wo die Einlassöffnung 61a zwischen den Stegen 26b, 26c geschlossen ist, und die Verzögerungsöffnung 61b und die Vorverstellungsöffnung 61c an Positionen gehalten sind, welche jeweils durch die Stege 62b, 62c geschlossen sind. Somit ist das Einlassnockenkettenrad 6 und die Einlassnockenwelle 10 integriert, um die relative Phase konstant zu halten.
Um die relative Phase der Einlassnockenwelle 10 kontinuierlich zu der Verzögerungsseite hin zu ändern, wird das Tastverhältnis des Tastsolenoiden 63 von 50% verringert. In diesem Fall wird der Kolben 62 von der neutralen Position in 6 nach links bewegt, die Einlassöffnung 61a steht mit der Verzögerungsöffnung 61b durch die Nut 62a in Verbindung, die Vorverstellungsöffnung 61c steht mit der Drainageöffnung 61e durch die Nut 62e in Verbindung und die Verzögerungskammer 41 des Phasenverstellmechanismus 30 wird mit Betriebsöl versorgt. Dann wird das Tastverhältnis des Tastsolenoiden 63 auf 50% eingestellt, wenn eine relative Zielphase erhalten ist. Der Kolben 62 wird wiederum an der in 6 gezeigten neutralen Position gehalten, um eine konstante relative Phase beizubehalten.
Der Steuer/Regel-Öldurchgang 55 (5) umfasst einen verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 70 und einen vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 71, wie in den 2 und 3 gezeigt. Der verzögerungsseitige Steuer/Regel-Öldurchgang 70 umfasst einen Öldurchgang 70a, welcher sich von der Verzögerungsöffnung 61b innerhalb des Zylinderkopfs 13 und dem Kipphebelwellenhalter 19 nach oben erstreckt, einen Öldurchgang 70b, welcher an einer Kontaktfläche des Kipphebelwellenhalters 19 zu dem Nockenhalter 20 ausgebildet ist, um mit dem Öldurchgang 70a in Verbindung zu stehen, einen Öldurchgang 70c, welcher mit dem Öldurchgang 70b in Verbindung steht und sich längs eines äußeren Umfangs des Nockenzapfens 10a der Einlassnockenwelle 10 erstreckt, welcher durch eine halbringförmige Nut an der unteren Fläche 19a des Kipphebelwellenhalters 19 ausgebildet ist, einen Öldurchgang 70d, welcher mit den Öldurchgängen 70b, 70c in Verbindung steht und integral mit einer verzögerungsseitigen Betriebsölvorratskammer 72 verbunden ist, welcher an der oberen Lagerfläche 20a des Nockenhalters 20 und einer Kontaktfläche des Nockenhalters 20 zu dem Kipphebelwellenhalter 19 öffnet, wobei der vorangehend erwähnte Öldurchgang 43 mit dem Öldurchgang 70d durch die Öffnung 43a in Verbindung steht, und den oben erwähnten Öldurchgang 45.
Andererseits umfasst der vorverstellungsseitige Steuer/Regel-Öldurchgang 71 einen Öldurchgang 71a, welcher sich von einer Vorverstellungsöffnung 61c innerhalb des Zylinderkopfs 13 und dem Kipphebelwellenhalter 19 nach oben erstreckt, einen Öldurchgang 71b, welcher an einer Kontaktfläche des Kipphebelwellenhalters 19 mit dem Nockenhalter 20 ausgebildet ist, um mit dem Öldurchgang 71a (3) in Verbindung zu stehen, einen Öldurchgang 71c, welcher mit dem Öldurchgang 71b in Verbindung steht und sich längs eines äußeren Umfangs des Nockenzapfens 10a der Einlassnockenwelle 10 erstreckt, welcher durch eine halbringförmige Nut an der unteren Lagerfläche 19a des Nockenwellenhalters 19 ausgebildet ist, einen Öldurchgang 71d, welcher mit den Öldurchgängen 71b, 71c in Verbindung steht und integral mit einer vorverstellungsseitigen Betriebsölvorratskammer 73 verbunden ist, welcher an der oberen Lagerfläche 20a des Nockenhalters 20 und einer Kontaktfläche des Nockenhalters 20 mit dem Kipphebelwellenhalter 19 öffnet, den vorangehend erwähnten Öldurchgang 44, welcher mit dem Öldurchgang 71d durch die Öffnung 44a in Verbindung steht, und den oben erwähnten Öldurchgang 46. Der Öldurchgang 71b des vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgangs 71 entspricht dem Öldurchgang 70b des verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgangs 70.
Daher bilden der verzögerungsseitige Steuer/Regel-Öldurchgang 70 und der vorverstellungsseitige Steuer/Regel-Öldurchgang 71 Betriebsöldurchgänge, welche durch eine Mehrzahl von Elementen, einschließlich den Zylinderkopf 13, den Kipphebelwellenhalter 19, den Nockenhalter 20 und die Einlassnockenwelle 10 hindurch ausgebildet sind.
Die Betriebsölvorratskammern 72, 73 bestehen aus tiefen in dem Nockenhalter 20 ausgebildeten Einschnitten bzw. Ausnehmungen, welche die Öldurchgänge 70d, 71c als Ganzes umfassen. Wie oben erwähnt, sind die Öldurchgänge 70d, 71d halbringförmige Öldurchgänge, welche an der oberen Lagerfläche 20a des Nockenhalters 20 auszubilden sind, um die Öffnungen 43a, 44a der Öldurchgänge 43, 44, welche in der Einlassnockenwelle 10 ausgebildet sind, mit den Öldurchgängen 70b, 71b zu verbinden. Die Öldurchgänge 70d, 71d haben dieselbe Tiefe wie die der Öldurchgänge 70c, 71c, wie in den 2 und 3 durch eine strichpunktierte Linie mit zwei Punkten gezeigt ist. Die tiefen Ausnehmungen werden gleichzeitig mit dem Gießen des Nockenhalters 20 ausgebildet.
Obere Flächen 72a, 73a der Betriebsölvorratskammern 72, 73 sind um einen vorbestimmten Abstand A höher angeordnet als der Nockenzapfen 10a (3). Wenn die Verzögerungskammer 41 und die Vorverstellungskammer 42 des Phasenverstellmechanismus 30 in ihrer höchsten Position sind, ist ferner die Höhe des obersten Abschnitts der Kammern 41, 42 dieselbe wie die Höhe der oberen Flächen 72a, 73a. Die Breite der Betriebsölvorratskammern 72, 73 in der Achsrichtung der Einlassnockenwelle 10 ist dieselbe wie die der Öldurchgänge 70c, 71c. Hintere Enden der Betriebsölvorratskammern 72, 73 sind an im Wesentlichen denselben Positionen wie hintere Enden der Öldurchgänge 70b, 71b und in der Mitte der Einlassnockenwelle 10 und der Auslassnockenwelle 11 angeordnet.
Der Abstand A zwischen der oberen Fläche 72a (73a) und dem obersten Abschnitt des Nockenzapfens 10a wird abhängig von einem Volumen eines oberen Teils der Betriebsölvorratskammer 72 (73), welche über dem obersten Abschnitt des Nockenzapfens 10a vorhanden ist, bestimmt. Das Volumen des oberen Teils wird so bestimmt, dass selbst dann, wenn das Betriebsöl durch den oben erwähnten winzigen Spalt während einer festgesetzten Zeit ausströmt, welche unter Berücksichtigung einer statistisch überaus möglichen Zeit festgesetzt ist, welche vergeht, während der Motor 1 einmal gestoppt und dann erneut gestartet wird, der Öldurchgang 43 (44) in der Einlassnockenwelle 10 immer noch mit Betriebsöl gefüllt ist.
Während des Betriebs des Motors 1 wird der Phasenverstellmechanismus 30 genau durch das Öldrucksteuer/regelventil 60 gesteuert/geregelt, welches entsprechend dem Motorbetriebszustand arbeitet. Daher werden der verzögerungsseitige Steuer/Regel-Öldurchgang 70 und der vorverstellungsseitige Steuer/Regel-Öldurchgang 71 für eine lange Zeit kaum geschlossen. Folglich ist die Betriebsölmenge, welche durch den winzigen Spalt ausströmt, wenn die relative Phase der Einlassnockenwelle 10 bei einer Zielphase gehalten wird, klein im Vergleich zu der Betriebsölmenge, welche ausströmt, wenn der Motor 1 gestoppt ist und ebenso kann das Ausströmen von Betriebsöl, wenn eine relative Phase der Einlassnockenwelle 10 gehalten wird, durch die oben erwähnte festgesetzte Zeit bewältigt werden.
Es ist wünschenswert, dass die oberen Flächen 72a, 73a der Betriebsölvorrats kammern 72, 73 höher als die oberste Position der Verzögerungskammer 41 oder der Vorverstellungskammer 42 angeordnet sind, soweit die Kammern 72, 73 in der Zylinderkopfabdeckung 14 enthalten sind, da die Verzögerungskammer 41 und die Vorverstellungskammer 42, welche manchmal höher als die Öldurchgänge 43, 44 angeordnet sind, in einem Zustand gehalten werden können, in dem sie während einer langen Zeit mit Betriebsöl gefüllt sind, wenn der Motor 1 gestoppt ist, sodass der Phasenverstellmechanismus 30 häufiger ohne Betriebsverzögerung arbeiten kann.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform wird dann, wenn der Motor 1 gestoppt ist und daher die Ölpumpe 50 gestoppt ist, das Volumen der Verzögerungskammer 41 maximal, während das Volumen der Vorverstellungskammer 42 im Wesentlichen null ist und der Verriegelungsstift 37 in das Verriegelungsloch 6c des Einlassnockenkettenrads 6 eingeschoben ist, um den Phasenverstellmechanismus 30 in der am stärksten verzögerten Position zu halten. Was das Öldrucksteuer/regelventil 60 betrifft, wird der Kolben 62 durch die Feder 64 so gedrängt, dass die Einlassöffnung 61a mit der Verzögerungsöffnung 61b in Verbindung steht und die Vorverstellungsöffnung 61c mit der Drainageöffnung 61c in Verbindung steht.
Nun wird angenommen, dass eine lange Zeit verstrichen ist, nachdem der Motor 1 gestoppt wurde, sodass im Wesentlichen kein Betriebsöl in dem verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 70, dem vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 71 und der Vorverstellungskammer 42 vorhanden ist.
Wenn dieser Motor 1 aus einem kalten Zustand gestartet und angelassen wird, wird die Ölpumpe 50 betrieben und gefördertes Öl wird zu dem Öldrucksteuer/regelventil 60 durch den gemeinsamen Versorgungsöldurchgang 53 als Betriebsöl geleitet.
Da die Zielphase beim Start auf null eingestellt ist, d.h. den am stärksten verzögerten Zustand, hält das Öldrucksteuer/regelventil 60 gemäß einer Anweisung von der elektronischen Steuer/Regeleinheit 59 einen Zustand zu einer Zeit, wenn der Motor gestoppt ist. Zu dieser Zeit ist die Verzögerungskammer 41, welche mit der Einlassöffnung 61a in Verbindung steht, mit Betriebsöl durch den verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 70 gefüllt und im Wesentlichen zur selben Zeit ist die verzögerungsseitige Betriebsölvorratskammer 72 auch mit Betriebsöl gefüllt. Einerseits ist im Wesentlichen kein Betriebsöl in der Vorverstellungskammer 42 vorhanden. Und dieser Zustand wird auch beibehalten, wenn der Start des Motors 1 abgeschlossen ist und der Motor einen Leerlaufzustand erhält.
Wenn der Motor 1 danach zu einem Lastbetrieb wechselt, wird das Tastverhältnis des Tastsolenoiden 63 durch Anweisungen von der elektronischen Steuer/Regeleinheit 59 so gesteuert/geregelt, dass die Phase des Einlassnockens 8 gleich einer Zielphase wird, welche gemäß der Motorlast und der Motordrehzahl eingestellt ist. Daher wird der Kolben 62 so bewegt, dass die Einlassöffnung 61a mit der Vorverstellungsöffnung 61c in Verbindung steht, die Vorverstellungskammer 42 wird mit Betriebsöl durch den vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 71 gefüllt und im Wesentlichen zur selben Zeit wird die vorverstellungsseitige Betriebsölvorratskammer 73 auch mit Betriebsöl gefüllt.
Wenn der Öldruck in der Vorverstellungskammer 42 einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird der Verriegelungsstift 37 von dem Verriegelungsloch 6c durch den Öldruck getrennt, um zu ermöglichen, dass der Phasenverstellmechanismus 30 arbeitet und die Einlassnockenwelle 10 dreht relativ zu dem Einlassnockenkettenrad 6, um die Phase der Einlassnockenwelle 10 zu der Vorverstellungsseite zu ändern. Wenn eine Zielphase erhalten ist, wird das Tastverhältnis des Tastsolenoiden 63 auf 50% eingestellt und der Kolben 62 wird in der neutralen Position positioniert.
Dann wird das Tastverhältnis des Tastsolenoiden 63 durch Anweisungen von der elektronischen Steuer/Regeleinheit 59 so gesteuert/geregelt, dass die relative Phase der Einlassnockenwelle 10 gleich einer Zielphase wird, welche gemäß einer Motorlast und einer Motordrehzahl zu dieser Zeit eingestellt ist. Folglich wird der Kolben 62 aus der neutralen Position nach rechts oder links bewegt, um die Zufuhr von Betriebsöl entweder zu dem verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 70 oder dem vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 71 zu steuern/regeln und Betriebsöl aus dem anderen Öldurchgang abzulassen. Somit wird der Öldruck der Verzögerungskammer 41 und der Vorverstellungskammer 42 so gesteuert/geregelt, dass die Phase der Einlassnockenwelle 10 kontinuierlich verändert wird. Wenn die Zielphase erhalten ist, wird das Tastverhältnis des Tastsolenoiden 63 auf 50% eingestellt, um den Kolben 62 des Öldrucksteuer/regelventils 60 in der neutralen Position zu halten, sodass der Steuer/Regel-Öldurchgang 55, welcher aus dem verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 70 und dem vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 71 besteht, geschlossen wird und die relative Phase der Einlassnockenwelle 10 konstant gehalten wird.
Wenn der Motor 1 einmal für einen Leerlaufstopp oder dgl. gestoppt ist, steht die Einlassöffnung 61a mit der Verzögerungsöffnung 61b in Verbindung und die Vorverstellungsöffnung 61c steht mit der Drainageöffnung 61e in dem Öldrucksteuer/regelventil 60 in Verbindung, während die Verzögerungskammer 41 bis zum maximalen Volumen mit Betriebsöl gefüllt ist und das Volumen der Vorverstellungskammer 42 wird in dem Phasenverstellmechanismus 30 null. Da auch die Ölpumpe 50 gestoppt ist, wird zu dieser Zeit kein Betriebsöl dem verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 70, dem vorverstellungsseitigen Steuer/Regeldurchgang 71, der Verzögerungskammer 41 und der Vorverstellungskammer 42 zugeführt. Einerseits strömt ein wenig Betriebsöl durch den zwischen dem Nockenzapfen 10a, dem Kipphebelwellenhalter 19 und dem Nockenhalter 20 ausgebildeten winzigen Spalt aus.
Da jedoch die verzögerungsseitige Betriebsölvorratskammer 72 oberhalb des Nockenzapfens 10a vorgesehen ist, ist die Betriebsölmenge, welche oberhalb des winzigen Spalts bevorratet ist, größer als beim Stand der Technik. Daher kann eine Zeit verlängert werden, welche dafür benötigt wird, dass sich das Betriebsöl in der Verzögerungskammer 41, dem Öldurchgang 43 und dem Öldurchgang 70d im gleichen Maße wie der Stand der Technik verringert.
Daher ist dann, wenn der Motor 1 erneut gestartet wird, die Verzögerungskammer 41, der Öldurchgang 43 und der Öldurchgang 70d mit Betriebsöl gefüllt oder mehr Betriebsöl bleibt in der Verzögerungskammer 41, dem Öldurchgang 43 und dem Öldurchgang 72d im Vergleich zum Stand der Technik, sodass keine Betriebsverzögerung des Phasenverstellmechanismus 30 auftritt, oder das Einlassventil 21 erhält eine gewünschte Relativephase (eine Zielphase) mit einer relativ kurzen Betriebsverzögerungszeit, um eine Reduzierung der Ausgangsleistung infolge einer Betriebsverzögerung des Phasenverstellmechanismus 30 zu verhindern.
Wie oben erwähnt, nimmt dann, wenn die Zielphase erhalten ist, der Kolben 62 des Ölsteuer/regelventils 60 die neutrale Position ein, um den verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 70 und den vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgang 71 zu schließen und die relative Phase konstant zu halten. Ebenso werden in diesem Fall der verzögerungsseitige Steuer/Regel-Öldurchgang 70, der vorverstellungsseitige Steuer/Regel-Öldurchgang 71, die Verzögerungskammer 41 und die Vorverstellungskammer 42 nicht mit Betriebsöl versorgt. Infolge einer Drehmomentfluktuation der Einlassnockenwelle 10, welche durch die durch das Einlassventil 21 erzeugten Kräfte bewirkt wird, komprimiert das Nabenelement 31 des Phasenverstellmechanismus 30 zu diesem Zeitpunkt wiederholt das Betriebsöl in der Verzögerungskammer 41 und der Vorverstellungskammer 42 und ein wenig Betriebsöl strömt aus dem winzigen Spalt durch die Öldurchgänge 43, 44 und die Öldurchgänge 70c, 70d, 71c, 71d aus.
Das Betriebsöl in den Öldurchgängen 43, 44 und den Öldurchgängen 70c, 70d, 71c, 71d wird allmählich reduziert infolge des Ausströmens des Betriebsöls durch den oben erwähnten winzigen Spalt und wenigstens Luft wird in die Durchgänge gesaugt, wenn die Verzögerungskammer 41 und die Vorverstellungskammer 42 durch das Drehmoment der Einlassnockenwelle 10 basierend auf durch das Einlassventil 21 verursachten Kräfte aufgeweitet werden. Da jedoch eine große Betriebsölmenge in den verzögerungsseitigen und vorverstellungsseitigen Vorratskammern 72, 73 über dem Nockenzapfen 10a bevorratet ist, wird das Betriebsöl, welches aus den Öldurchgängen 43, 44 und den Öldurchgängen 70c, 70d, 71c, 71d ausströmt, durch das Betriebsöl in den Betriebsölvorratskammern 72, 73 ergänzt. Folglich dauert es lange, bis Luft durch den winzigen Spalt gesaugt wird.
Somit kann eine Möglichkeit, dass Luft in die Öldurchgänge 43, 44 und die Öldurchgänge 70c, 70d, 71c, 71d gesaugt wird, oder die Luft darüber hinaus die Verzögerungskammer 41 und die Vorverstellungskammer 42 des Phasenverstellmechanismus 30 erreicht, während die relative Phase der Einlassnockenwelle 10 auf einer Zielphase gehalten wird, verringert werden, sodass ein Phänomen, dass die Phase der Einlassnockenwelle 10 synchron mit der Drehmomentfluktuation der Einlassnockenwelle 10 abwechselnd zu der Verzögerungsseite und der Vorverstellungsseite abweicht, nicht auftritt und eine Fluktuation und Absenkung der Motorleistung häufiger verhindert werden kann.
Da die Betriebsölvorratskammern 72, 73 vorgesehen werden können unter Verwendung des Nockenhalters 20, welcher auf einem oberen Abschnitt des Kipphebelwellenhalters 19 angeordnet ist zum Lagern des Nockenzapfens 10a von oben, ist es unnötig, ein zusätzliches Element zur Ausbildung der Betriebsölvorratskammer über dem Nockenzapfen 10a vorzusehen und die Betriebsölvorratskammern 72, 73 können leicht bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor mit einem Phasenverstellmechanismus vorgesehen werden, indem lediglich der Nockenhalter ausgetauscht wird, ohne die Anordnung der Elemente um die Einlass- und Auslassnockenwellen herum zu verändern.
Da die Öldurchgänge 70d, 71d, welche die verzögerungsseitigen und vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgänge 70, 71 bilden, in dem Nockenhalter vorgesehen sind, können die Betriebsölvorratskammern 72, 73 mit den verzögerungsseitigen und vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgängen 70, 71 kompakt und leicht verbunden werden, indem die Betriebsölvorratskammern 72, 73 mit den Öldurchgängen 70d, 71d innerhalb des Nockenhalters 20 verbunden werden, ohne zusätzliche Verbindungsdurchgänge zu erfordern.
Da die Betriebsölvorratskamnern 72, 73 und die Öldurchgänge 70d, 71d gleichzeitig mit dem Gießen des Nockenhalters 20 ausgebildet werden können, können die Arbeitszeit und Kosten reduziert werden. Ferner sind die Betriebsölvorratskammern 72, 73 als tiefe Ausnehmungen ausgebildet, welche die Öldurchgänge 70d, 71d integral umfassen, wodurch keine Konstruktion zur Verbindung der Betriebsölvorratskammern 72, 73 mit den Öldurchgängen 70d, 71d notwendig ist, um die Ausbildung der Betriebsölvorratskammern 72, 73 und der Öldurchgänge 70d, 71d zu erleichtern.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform ist der Phasenverstellmechanismus 30 nur an der Einlassnockenwelle 10 vorgesehen. Jedoch kann der Phasenverstellmechanismus 30 nur an der Auslassnockenwelle 11 vorgesehen sein oder kann sowohl an der Einlassnockenwelle 10 als auch der Auslassnockenwelle 11 vorgesehen sein. Ferner kann das Lagerelement, welches aus dem Nockenhalter 20 und dem Kipphebelwellenhalter 19 besteht, aus dem Nockenhalter und dem Zylinderkopf bestehen.
Obwohl die in dem Nockenhalter 20 auszubildenden halbringförmigen Öldurchgänge 70d, 71d von tiefen Ausnehmungen gebildet sind, welche mit den verzögerungsseitigen und vorverstellungsseitigen Betriebsölvorratskammern 72, 73 in der obigen Ausführungsform integral sind, können die Betriebsölvorratskammern und die Öldurchgänge separat voneinander ausgebildet sein und in dem Nockenhalter können Verbindungsdurchgänge ausgebildet sein, welche sie verbinden.
Anstelle des Phasenverstellmechanismus 30, welcher die relative Phase der Einlassnockenwelle 10 zu der Kurbelwelle 2 gemäß der obigen Ausführungsform verändert, kann ein Phasenverstellmechanismus verwendet werden, bei dem der Einlassnocken oder der Auslassnocken so vorgesehen ist, dass er relativ zu der Nockenwelle dreht und der Nocken durch Öldruck gedreht wird, um die relative Phase des Einlassventils oder des Auslassventils zur Kurbelwelle 2 zu verändern.
Bei der obigen Ausführungsform sind die Öldurchgänge 70c, 70d des verzögerungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgangs 70 und die Öldurchgänge 71c, 71d des vorverstellungsseitigen Steuer/Regel-Öldurchgangs 71 in dem Kipphebelwellenhalter 19 und dem Nockenhalter 20 ausgebildet. Aber die Öldurchgänge können an dem Nockenzapfen 10a ausgebildet sein.
In einem Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors ist ein hydraulischer Betriebscharakteristikverstellmechanismus ohne Betriebsverzögerung oder verkürzter Betriebsverzögerung beim erneuten Start des Motors vorgesehen. Das Ventilbewegungssteuer/regelsystem umfasst eine Nockenwelle mit einem zur Drehung durch ein Lagerelement gelagerten Nockenzapfen, einen hydraulischen Betriebscharakteristikverstellmechanismus, welcher an der Nockenwelle vorgesehen ist, ein Öldrucksteuer/regelventil und einen Steuer/Regel-Öldurchgang zur Zufuhr von Betriebsöl zu dem Betriebscharakteristikverstellmechanismus durch eine Mehrzahl von Elementen einschließlich der Nockenwelle und des Lagerelements. Eine Betriebsölvorratskammer ist oberhalb des Nockenzapfens vorgesehen, um Betriebsöl zu ergänzen, welches durch einen winzigen Spalt zwischen dem Nockenzapfen und dem Lagerelement ausströmt, wenn der Motor gestoppt ist.

Claims

Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors (1), umfassend eine durch eine Kurbelwelle (2) angetriebene Nockenwelle (10, 11), welche einen zur Drehung durch ein Lagermittel (19, 20) gelagerten Nockenzapfen (10a, 11a) besitzt; einen hydraulischen Betriebscharakteristikverstellmechanismus (30), welcher an der Nockenwelle (10, 11) vorgesehen ist, um eine Betriebscharakteristik eines durch einen Nocken der Nockenwelle (10, 11) angetriebenen Motorventils (21, 22) zu verändern; und einen Betriebsöldurchgang (53, 54, 55) zur Zufuhr eines Betriebsöls, wobei sich der Betriebsöldurchgang (53, 54, 55) von einer von dem Verbrennungsmotor (1) angetriebenen Öldruckversorgungsquelle (50) zu dem Betriebscharakteristikverstellmechanismus (30) erstreckt, wobei er durch eine Mehrzahl von Elementen einschließlich wenigstens der Nockenwelle (10, 11) und des Lagermittels (19, 20) hindurchführt, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Öldrucksteuer/regelventil (60) in dem Betriebsöldurchgang (53, 54, 55) vorgesehen ist, um den Druck des dem Betriebscharakteristikverstellmechanismus (30) zugeführten Betriebsöls zu steuern/regeln; wobei der Betriebsöldurchgang (53, 54, 70, 71) einen Steuer/Regel-Öldurchgang ausbildet, welcher das Öldrucksteuer/regelventil (60) mit einer Arbeitskammer (41, 42) des Betriebscharakteristikverstellmechanismus (30) verbindet, wobei der Steuer/Regel-Öldurchgang einen ersten Durchgangsabschnitt (43, 44) umfasst, welcher in der Nockenwelle (10, 11) vorgesehen ist und dessen eines Ende (45, 46) mit der Arbeitskammer (41, 42) in Verbindung steht, und einen zweiten Durchgangsabschnitt (43a, 70, 44a, 71) umfasst, welcher zwischen dem Nockenzapfen (10a, 11a) und dem Lagermittel (19, 20) ausgebildet ist und mit dem anderen Ende des ersten Öldurchgangs in Verbindung steht; und eine Betriebsölvorratskammer (72, 73) über dem Nockenzapfen (10a) vorgesehen ist, um mit dem Steuer/Regel-Öldurchgang in Verbindung zu stehen.
Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagermittel (19, 20) ein unteres Element (19) und einen über dem unteren Element (19) angeordneten Nockenhalter (20) umfasst, und wobei die Betriebsölvorratskammer (72, 73) in dem Nockenhalter (20) vorgesehen ist und mit dem zweiten Durchgangsabschnitt (43a, 70, 44a, 71) in dem Nockenhalter (20) in Verbindung steht.
Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsölvorratskammer (72, 73) eine obere Fläche (72a, 73a) besitzt, welche um einen vorbestimmten Abstand (A) höher als der Nockenzapfen (10a, 11a) ist.
Ventilbewegungssteuer/regelsystem eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer (41, 42) des Betriebscharakteristikverstellmechanismus (30) einen oberen Abschnitt besitzt, welcher auf demselben Niveau wie die obere Fläche (72a, 73a) der Betriebsölvorratskammer (72, 73) liegt.