DE10158530A1 - Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Es ist eine Aufgabe, eine stufenlos variable Ventilzeitabstimmung der Einstellvorrichtung zum Verbessern des Ventilzeitabstimmungsvorstellansprechens für einen Verbrennungsmotor zu schaffen. Die Vorrichtung, die in der Lage ist, die Einlassventilzeitabstimmungsphase stetig bzw. stufenlos und variabel zu steuern, weist folgendes auf: Eine Vorstellkammer (24), die einen Flügelrotor (3) und eine Nockenwelle an der Vorstellseite relativ zu dem Zeitabstimmungsrotor (1) hydraulisch dreht; eine Verzögerungskammer (25) zum Drehen der Nockenwelle (2) an der Verzögerungsseite relativ zu dem Zeitabstimmungsrotor (1); ein Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil (40); einen Ölverbindungsdurchgang (49) für eine Fluid-Verbindung zwischen einer Vorstellkammer (24) und der Verzögerungskammer (25); einen Hydraulikkolben (53), ein Strömungsventil (50), das das Öl in dem Verbindungsdurchgang (49) gemäß dem Verzögerungskammerdruck (25) steuert, wenn der Motor bei einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Öltemperatur läuft; und ein Rückschlagkugelventil (70), das die Ölströmung von der Vorstellkammer (24) zu der Verzögerungskammer (25) absperrt.

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilzeitabstimmungs- Einstellvorrichtung, die eine stufenlose bzw. stetig variable Steuerung der Phase der Öffnungs-Schließ-Zeitabstimmung eines Einlassventils oder eines Auslassventils durchführen kann, die durch eine Nockenwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben wird und insbesondere eine stufenlos variables Ventilzeitabstimmungssystem der Hydraulikflügelbauart.

Im Allgemeinen sind stufenlos variable Ventilzeitabstimmungs- Einstellvorrichtungen der Flügelbauart bekannt, die eine stufenlos variable Steuerung der Phase einer Einlass- oder Auslassventil-Zeitabstimmung eines Verbrennungsmotors durchführen können. Die variable Steuerung wird gemäß einer Phasendifferenz durchgeführt, die durch eine Relativdrehung zwischen einer Zeitabstimmungskette und ein Kettenritzel durch Antreiben einer Nockenwelle über eine Zeitabstimmungs­ riemenscheibe und das Kettenritzel durchgeführt wird, die sich synchron mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors drehen.

Das stufenlos variable Ventilzeitabstimmungssystem der Flügelbauart ist mit einen hydraulischen Servosystem, wie zum Beispiel einer Vorstellhydraulik und einer Verzögerungshydrau­ lik, an der inneren Umfangswand einer Zeitabstimmungsriemen­ scheibe versehen. Das Servosystem verursacht die hydraulische Drehung eines Flügelrotors als ein Körper mit einer Nockenwelle zu der Vorstellseite oder der Verzögerungsseite, wobei dadurch die Phase der Einlass- oder Auslassventilöffnungs-Schließzeit­ abstimmung geändert wird. Eine Ölpumpe wird im Allgemeinen angenommen und antrieben, um sich synchron mit einer Motorkurbelwelle zu drehen, um eine Ölzufuhr zu erzeugen, die zu der Motordrehzahl proportional ist. Die Ölpumpe dient auch als eine Öldruckquelle zum Zuführen des Öldrucks zu der Vorstellhydraulikkammer und der Verzögerungshydraulikkammer.

Wenn der Motor bei einer niedrigen Drehzahl arbeitet, verringert sich die Ölzufuhr von der Ölpumpe. Daher ergibt sich insbesondere bei einer niedrigen Motordrehzahl und bei einer hohen Öltemperatur ein Problem dahingehend, dass das Auslaufen von Öl aufgrund der abgesenkten Ölviskosität sich vergrößert. Aus diesem abgesenkten Öldruck ergibt sich ein wesentlich verringerter Öldruck, der zu der Vorstellhydraulikkammer und der Verzögerungshydraulikkammer zugeführt wird und von diesen ausgestoßen wird, und dem gemäß ein unvollständiger Betrieb des Flügelrotors, der eine Vielzahl von Flügeln an dem äußeren Umfang hat. Vor kurzem wurde nach dem Stand der Technik eine Technologie wie zum Beispiel die JP-A 11-336516 zum Zweck des Verbesserns eines Ansprechens durch einen Mechanismus zum Steuern der Flügeloszillation während des Betriebs bei einer niedrigen Motordrehzahl vorgeschlagen. Gemäß diesem Stand der Technik werden ein Tauchkolben und ein Rückschlagventil­ mechanismus eingesetzt, um die Flügeloszillation zu steuern.

Der an dem Tauchkolben gesammelte bzw. gestaute Öldruck wird durch das Rückschlagventil gehalten, um eine rückwärts gerich­ tete Drehung des Flügels während der Oszillation zu verhindern, wenn der Motor bei einer niedrigen Drehzahl arbeitet. Die Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung nach dem Stand der Technik hat jedoch das Problem dahingehend, dass trotz ihres einfachen Aufbaus die Erhöhung der Anzahl der Tauchkolben die Anzahl der Teile und dem gemäß die Herstellungskosten erhöhen wird.

Bei einer hohen Öltemperatur, bei der eine Verbesserung hin­ sichtlich des Phasenansprechens erforderlich ist, steigt die Auslaufmenge des Öls an, wobei verursacht wird, das die Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung unzulänglich unter der Bedingung arbeitet, dass das Phasenansprechen eine Verbesserung erfordert, und dem gemäß keine ausreichende Verbesserung der Wirkung erzielbar. Des weiteren muss zum Halten des Flügels an der Zwischenphase der Öldruck ausgeglichen werden. Da jedoch der Flügel durch den Tauchkolben belastet wird, der unabhängig von dem hydraulischen Servosystem ist, kann der Öldruckausgleich nicht erzielt werden, und dem gemäß wird der Flügel an der Zwischenphase unstabil.

Unter Beachtung der Änderungen des Öldrucks in einer Verzögerungshydraulikkammer, was wahrscheinlich auftritt, wobei diese durch den Betrieb eines Einlass- oder eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors verursacht wird, ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Ansprechen der Phasenumwandlung zu ver­ bessern, insbesondere das Vorstellansprechen zu verbessern, unter Verwendung eines einfachen Aufbaus ohne Verwenden einer speziellen Einrichtung zum Verhindern der Flügeloszillation während des Motorbetriebs bei einer niedrigen Drehzahl und bei einer hohen Öltemperatur.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verbin­ dungsdurchgang ausgebildet, um mit der Vorstellhydraulikkammer und der Verzögerungshydraulikkammer in Verbindung zu stehen, und des weiteren ist eine Ventilvorrichtung mit einem Ventilkörper an dem Verbindungsdurchgang vorgesehen. Somit wird die Öldruckzufuhr- und -ausstoßeinrichtung durch Verwenden von Änderungen des Öldrucks in der Verzögerungshydraulikkammer zum Zeitpunkt eines Vorstellbetriebs gesteuert, der durch ein negatives Drehmoment durchgeführt wird, wobei somit Öldruck von der Öldruckquelle zu der Vorstellhydraulikkammer zu geführt und Öldruck von der Verzögerungshydraulikkammer ausgestoßen wird und ebenso sich das Öl von der Verzögerungshydraulikkammer in die Vorstellhydraulikkammer bewegt.

Daher strömt auch bei einer niedrigen Motordrehzahl und bei einer hohen Öltemperatur das Öl von der Verzögerungshydrau­ likkammer in die Vorstellhydraulikkammer um den durch das negative Drehmoment verursachten Vorstellbetrag. Das heißt, dass die Amplitude der Flügeloszillation, die sich aus der Drehmomentschwankung der Nockenwelle ergibt, in Richtung der Vorstellseite verwendet wird, um die Drehung des Flügelrotors in Richtung der Vorstellung zu gestatten. Da des weiteren die in die Vorstellhydraulikkammer strömende Ölmenge ansteigt, kann das Vorstellansprechverhalten durch einen einfachen Aufbau bei niedrigen Kosten ohne Vorsehen einer speziellen Einrichtung zum Verhindern der Oszillation des Flügelrotors verbessert werden. Für diesen Fall ist es wünschenswert, ein Rückschlagventil als die Ventilvorrichtung anzunehmen, das einen Ventilkörper (ein Kugelventil) hat, das den Einfluss von Öl aus der Vorstell­ hydraulikkammer zu der Verzögerungshydraulikkammer sperrt.

Des weiteren ist ein Strömungs-Steuerungsventil zum Steuern der Strömungsrate von Öl, das in dem Verbindungsdurchgang gemäß dem Öldruck in der Verzögerungshydraulikkammer steuert, an dem Verbindungsdurchgang vorgesehen, das mit der Verzögerungs­ hydraulikkammer und der Vorstellhydraulikkammer in Verbindung steht. Wenn während des Vorstellbetriebs die Vorstellhydraulik­ kammer mit der Druckquelle in Verbindung steht und die Verzöge­ rungshydraulikkammer mit der Ablassleitung in Verbindung steht, bewegt sich das Öl in der Verzögerungshydraulikkammer in die Vorstellhydraulikkammer um einen Vorstellwinkel, durch den der Flügelrotor durch das negative Drehmoment vorgestellt wird. Von der Flügeloszillation, die sich aus den Nockenwellen-Drehmo­ menten-Schwankungen ergibt, wird die Amplitude der Oszillation in Richtung der Vorstellseite verwendet, um sich weiter in die Vorstellrichtung zu bewegen. Des weiteren kann aufgrund eines geringen Druckverlusts und einer Erhöhung der in die Vorstell­ hydraulikkammer strömenden Ölmenge das Vorstellansprechverhalten verbessert werden.

Im weiteren führt das Strömungssteuerungsventil das Schließen des Verbindungsdurchgangs durch, wenn der Öldruck in der Ver­ zögerungshydraulikkammer einen spezifischen Wert übersteigt, und ebenso das Öffnen des Verbindungsdurchgangs, wenn der Öldruck unterhalb eines spezifischen Wertes fällt. Wenn somit der Motor bei einer hohen Drehzahl arbeitet, steigt die von der Öldruckquelle in die Vorstellhydraulikkammer geförderte Ölmenge an, wobei dadurch ein ausreichender Öldruck innerhalb der Vorstellhydraulikkammer vorgesehen wird. Daher wird sich das Strömungs-Steuerungs-Ventil nicht öffnen, wobei dadurch keine Wirkung auf das Hydraulische-Servosystem vorgesehen wird. Des weiteren hat der Zeitabstimmungsrotor ein zylindrisches Backengehäuse, das einen Flügelrotor einfasst, der gleitfähig und drehbar an der inneren Umfangsfläche montiert ist. Innerhalb des Backengehäuses sind eine Vielzahl von näherungsweise gegenüberliegenden trapezförmigen Backen in Umfangsrichtung angeordnet, die radial um den Innendurchmesser vorstehen. An dem Flügelrotor ist eine Vielzahl von im wesentlichen sektorbereichsförmigen Flügeln im wesentlichen entgegengesetzt in einer Umfangsrichtung ausgebildet, die radial an der Außendurchmesserseite vorstehen, so das sie in Zwischenräume passen, die in der Umfangsrichtung der Vielzahl der Backen ausgebildet sind. Der Verbindungsdurchgang ist in jedem Backen des Backengehäuses vorgesehen. Der Verbindungsdurchgang steht nicht aus dem Zeitabstimmungsrotor vor, und daher ist der Zeitabstimmungsrotor sehr kompakt, erfordert keine spezielle Hydraulikberohrung und verringert dadurch seine Kosten.

Die Erfindung gemeinsam mit der Aufgabe, zusätzlichen Zielen, Merkmalen und ihren Vorteilen wird am besten aus der folgenden Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verstanden.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht, die eine stufenlos variable Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung in einem Ausführungsbeispiel der Vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die die stufenlos variable Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Vorstellan­ sprechverbesserungsmechanismus in einem Ausführungsbeispiel vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht, die die Steuerungsposition eines Vorstell-Verzögerungs-Öldruck-Steuerungsventils zum Zeitpunkt des Vorstellbetriebs der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ist eine erläuternde Ansicht, die die Steuerungsposition des Vorstell-Verzögerungs-Öldruck-Steuerungsventils zum Zeitpunkt eines Verzögerungsbetriebs in einem Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Ölströmung, wenn das Strömungssteuerungsventil geschlossen ist, in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Ölströmung zeigt, wenn das Strömungssteuerungsventil in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geöffnet ist;

Fig. 8 ist ein Zeitabstimmungsdiagramm, das ein Phasen- und ein Öldruckverhalten zum Zeitpunkt eines langsamen Vorstellbetriebs in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 9 ist ein Zeitabstimmungsdiagramm, das ein Phasen- und ein Öldruckverhalten zum Zeitpunkt eines raschen Vorstellbetriebs in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 10 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betrieb eines Vorstell-Verzögerungs-Öldruck Steuerungsdruckventils zum Zeitpunkt eines langsamen Vorstellbetriebs und den Ventilöff­ nungsbetrieb des Strömungssteuerungsventils in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 ist eine erläuternde Ansicht, die den Betrieb des Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil zum Zeitpunkt eines raschen Vorstellbetriebs und den Ventilschließbetrieb des Strömungssteuerungsventil in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 ist eine Vorderansicht, die die stufenlos variable Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung in einem Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 13 ist eine Querschnittansicht, die die stufenlos variable Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung in einem Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1-11 zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine stufenlos variable Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung und Fig. 3 zeigt den Vorstellansprechverbesserungsmechanismus.

Dieses Ausführungsbeispiel stellt die stufenlos variable Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung (stufenlos variabler Einlassventil-Zeitabstimmungsmechanismus: VVT) dar. Diese Vorrichtung ist in der Lage, die Phase der Ventilöffnungs- Schließ-Zeitabstimmung (Ventilzeitabstimmung) eines nicht dargestellten Einlassventils stufenlos bzw. stetig und variabel zu steuern, das an einem nicht dargestellten Zylinderkopf eines Viertakt-Hubkolbenmotors (ein Verbrennungsmotor), beispielsweise eines DOHC-Motors (Motor mit obenliegenden doppelten Nockenwellen) montiert ist (im Folgenden als Motor bezeichnet).

Die stufenlos variable Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung ist ein stufenlos variables Ventilzeitabstimmungssystem der Flügelbauart, die einen Zeitabstimmungsrotor 1, der drehbar durch eine (nicht gezeigte) Motorkurbelwelle angetrieben ist, eine einlassseitige Nockenwelle (im Folgenden als die Nocken­ welle bezeichnet), die drehbar in Relation zu dem Zeitabstim­ mungsrotor 1 montiert ist, einen Flügelrotor 3, der an dem Endabschnitt der Nockenwelle 2 montiert ist und drehbar an dem Zeitabstimmungsrotor 1 eingefasst ist, einen Hydraulikschalt­ kreis 4 zum Zuführen des Öldrucks, um den Flügelrotor 3 in die normale und die umgekehrte Richtung zu drehen, und eine Motor­ steuerungseinheit 5 aufweist (im folgenden als die ECU bezeichnet), die den Hydraulikschaltkreis 4 steuert.

Der Zeitabstimmungsrotor 1 besteht aus einem im wesentlichen ringförmigen scheibenförmigen Kettenritzel 6, das drehbar durch die Motorkurbelwelle durch eine nicht dargestellte Zeitabstim­ mungskette angetrieben wird, ein im wesentlichen zylindrisches Backengehäuse 7, das an der vorderen Endseite des Kettenritzels gelegen ist, und drei Schrauben 11 kleinen Durchmessers für ein festes Befestigen des Kettenritzels 6 und des Backengehäuses 7.

Das Kettenritzel 6 hat an dem äußeren Umfang an eine Anzahl von Zähnen 12, die ausgebildet sind, um mit einer Anzahl von (nicht gezeigten Zähnen) kämmend einzugreifen, die an der inneren Umfangsseite des Zeitabstimmungsriemens ausgebildet sind. Des weiteren hat das Kettenritzel 6 den Ringplattenabschnitt (der den hinteren Abdeckungsabschnitt des Backengehäuses 7 bildet), drei Schraubeneinsetzlöcher zum Einsetzen der drei Schrauben 11 kleinen Durchmessers.

Das Backengehäuse 7 besteht aus einem zylindrischen Gehäuseab­ schnitt, der den Flügelrotor 3 innen drehbar einfasst, einem ringförmigen scheibenförmigen Vorderabdeckungsabschnitt, der die vordere Endseite des Gehäuseabschnitts abdeckt, und einem zylindrischen Manschettenabschnitt, der sich axial nach vorn von dem inneren Umfangsende des vorderen Abdeckungsabschnitts erstreckt. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Positionierstift für ein Positionieren des Kettenritzels 6 und des Backengehäuses 7 in der Rotationsrichtung.

Der Gehäuseabschnitt des Backengehäuses 7 hat eine Vielzahl (drei in diesem Beispiel) von trapezförmigen Backen (Trenn­ wandabschnitte), die wechselweise entgegensetzt in Umfangs­ richtung radial an der inneren Umfangsseite vorstehen. Jede Seite der Backen 14 hat einen kreisförmigen Querschnitt. In einem Zwischenraum, der in Umfangsrichtung zwischen angrenzenden Backen 14 ausgebildet ist, ist ein Sektorraumbereich vorgesehen. Die Vielzahl von Backen 14 hat Innengewindelöcher, in die die drei Schrauben 11 kleinen Durchmessers einzubauen sind.

Des weiteren gleitet eine äußere Umfangswand des Flügelrotors 3 innerhalb der inneren Umfangswand des Gehäuseabschnitts des Backengehäuses 7. An einer Seitenfläche jedes Backens 14 in Um­ fangsrichtung jedes Backens 14 ist ein Anschlag 15 vorhanden. An dem entgegengesetzten Ende jedes Backens 14 ist ein anderer Anschlag 16 vorhanden. Der Anschlag 15 ist an der Seite der Verzögerungskammer 25 relativ zu dem Flügel 21 positioniert und beschränkt die am weitesten vorgestellte Position jedes Flügels 21 des Flügelrotors 3. Des weiteren ist ein Stopper 16 an der Seite der Vorstellkammer 24 relativ zu dem Flügel 21 des Flügelrotors 3 positioniert und ist vorhanden, um die am weite­ sten verzögerte Position jedes Flügels 21 des Flügelrotors 3 zu begrenzen. Der Anschlag 16 ist nahezu in Anlage mit dem Auslass des Verbindungsdurchgangs 49 ausgebildet, der an dem Backen 14 ausgebildet ist. An der äußeren Umfangswand des Gehäuseab­ schnitts des Backengehäuses 7 ist eine Vielzahl von Einschnitten 17 für eine Gewichtsverringerung ausgebildet.

Die Nockenwelle 2 ist eine stabförmige Welle, die an dem Motorzylinderkopf gelegen ist und so gekoppelt ist, um sich einmal pro zwei Umdrehungen der Motorkurbelwelle zu drehen. Die Nockenwelle 2 hat dieselbe Anzahl von Nocken wie Zylinder des Motors, um die Einlassventilzeitabstimmung des Motors zu bestimmen, und ist an einem Endabschnitt des Flügelrotors 3 zusammen mit dem Drehzapfenlager 8 durch Festziehen einer Schraube 19 großen Durchmessers gesichert. In dem Kern des einen Endabschnitts der Nockenwelle 2 ist ein Innengewindeloch zum Festziehen der Schraube 19 großen Durchmessers ausgebildet.

Der Flügelrotor 3 besteht aus einer Vielzahl (drei in diesem Beispiel) von Flügeln 21, die radial nach außen von der äußeren Umfangswand eines ringförmigen, scheibenförmigen Basisabschnitts vorstehen, die ein Innengewindeloch zum Festziehen der Schraube 19 großen Durchmessers hat, und einen Positionierstift 22 zum Positionieren der Nockenwelle 2 des Basisabschnitts und des Drehzapfenlagers 8. Eine Vielzahl von Abdichtungselementen 23 zwischen den Basisabschnitt des Flügelrotors 3 und der äußeren Umfangswand des Flügels 21 sowie zwischen dem Gehäuseabschnitt des Backengehäuses 7 und der inneren Umfangswand jedes Backens 14 ist montiert.

Der Flügelrotor 3 ist mit einem geringen Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangswand, der Vielzahl der Flügel 21 und der inneren Umfangswand des Gehäuses des Backengehäuses 7 vorge­ sehen. Daher können die Nockenwelle 2 und der Flügelrotor 3 eine relative Drehung mit dem Kettenritzel 6 und dem Backengehäuse 7 ausführen (zum Beispiel bei dem Kurbelwinkel (CA) von 40° bis 60°). Der Flügelrotor 3, der die Flügel 21 hat, bildet zusammen mit dem Backengehäuse 7 ein hydraulisches Betätigungsglied der Flügelbauart, das die Phase der Einlassventil-Zeitabstimmung des Motors durch die Verwendung des Öldrucks stufenlos ändern kann.

Die Flügel 21 des Flügelrotors 3 sind im wesentlichen Sektor­ bereichsflügel, die wechselweise entgegengesetzt in Umfangs­ richtung gelegen sind, in einen Sektorraum vorstehen, der in Umfangsrichtung zwischen zwei angrenzenden Backen 14 ausgebildet ist. Die Vorstellhydraulikkammer (im Folgenden als die Vorstellkammer bezeichnet) 24 und eine Verzögerungshydraulik­ kammer (im Folgenden als die Verzögerungskammer bezeichnet) 25 sind zwischen gegenüberliegenden Flächen von zwei angrenzenden Backen 14 und beiden Flächen in Umfangsrichtung des Flügels 21 ausgebildet, der in den Sektorbereichsraum eingepasst ist, der durch die zwei Backen 14 ausgebildet wird. Das heißt, dass jeder Flügel 21 den Sektorbereichsraum, der durch zwei angrenzende Backen 14 ausgebildet wird, in zwei öldichte Hydraulikkammern trennt, wobei dadurch die Vorstellkammer 24 und die Verzögerungskammer 25 an verschiedenen Seiten in Umfangsrichtung des Flügels 21 ausgebildet werden.

Der Hydraulikschaltkreis 4 hat einen ersten Öldurchgang 26 (einen Öldurchgang an der Vorstellkammerseite) zum Zuführen des Öldrucks zu jeder Vorstellkammer 24 oder zum Ausstoßen des Öldrucks davon, und einen zweiten Öldurchgang 27 (einen Öl­ durchgang an der Verzögerungskammerseite) zum Zuführen des Öldrucks zu jeder Verzögerungskammer 25 oder zum Ausstoßen des Öldrucks davon. Der erste und zweite Öldurchgang 26 und 27 sind an einem eine Ölbahn ausbildenden Element 9 ausgebildet, das an dem Motorzylinderkopf fixiert ist. Der erste und zweite Öldurchgang 26 und 27 sind mit einer Öldruckzufuhrbahn 28 und einer Ablassölbahn (Ablass) 29 über ein Vorstell-Verzögerungs- Öldrucksteuerungsventil (OCV) 40 zum Schalten der Durchgänge verbunden.

Der erste Öldurchgang 26 ist innerhalb des Ölbahnausbildungs­ elements 9 ausgebildet und des weiteren zwischen der äußeren Umfangsfläche des Drehzapfenlagerabschnitts des Ölbahnausbil­ dungselements 9 und dem Manschettenabschnitt des Drehzapfen­ lagers 8 ausgebildet. Vorne und hinten in Axialrichtung des ersten Öldurchgangs 26 sind Abdichtungselemente 31 und 33 montiert. Der zweite Öldurchgang 27 ist innerhalb des Ölbahn- Ausbildungselements 9 ausgebildet und des weiteren an dem Kopfabschnitt der Schraube 19 großen Durchmessers und dem Basisabschnitt des Flügelrotors 3 ausgebildet.

An der Öldruckzufuhrbahn 28 ist eine Ölpumpe (Öldruckquelle 10) montiert, die das Öl aus der (nicht gezeigten) Ölwanne abzieht und das Öl zu jedem Teil des Motors fördert. Das Auslassende des Ablasses 29 steht in Verbindung mit der Ölwanne. Die Ölpumpe 10 wird angetrieben, um sich synchron mit der Drehung der Motorkurbelwelle zu drehen, wobei dadurch das Öl, von dem eine Menge zu der Motordrehzahl proportional ist, zu jedem Teil des Motors getrieben wird.

Das Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil 40 ist ein Gegenstück zu der Öldruckzufuhr-Ausstoßeinrichtung mit einem 4- Anschluss-3-Positions-Wechselventil (Spindelventil) und einem elektromagnetischem Betätigungsglied (Solenoid) 39 zum Antreiben des Wechselventils. Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist die Ölbahn, die durch die Manschette und das Spindelventil ausgebaut ist, so aufgebaut, um die Steuerung der relativen Umschaltung zwischen den ersten und zweiten Ölbahnen 26 und 27 sowie der Öldruckzufuhrbahn 28 und dem Ablass 29 zu steuern. Der Umschaltbetrieb wird durch ein Steuersignal von der ECU 5 durchgeführt (Fig. 1).

Fig. 4 zeigt die Steuerungsposition des Vorstell-Verzögerungs- Öldrucksteuerungsventils 40 zum Zeitpunkt des Vorstellbetriebs.

Fig. 5 zeigt die Steuerungsposition des Vorstell-Verzögerungs- Öldrucksteuerungsventils 40 zum Zeitpunkt des Verzögerungsbetriebs. Bei dieser Steuerungsposition steht zum Zeitpunkt des Vorstellbetriebs die Ölpumpe 10 mit dem ersten Öldurchgang 26 in Verbindung, und der Auslauf 29 steht in Verbindung mit dem zweiten Öldurchgang 27. Beim Halten an der Zwischenphase wird der Öldruck an dem ersten und dem zweiten Öldurchgang 26 und 27 in der Steuerungsposition gehalten. Des weiteren steht bei der Steuerungsposition die Ölpumpe 10 in Verbindung mit dem zweiten Öldurchgang 27, und der Auslauf 29 steht in Verbindung mit dem ersten Öldurchgang 26 zum Zeitpunkt des Verzögerungsbetriebs.

Jetzt steht eine Ölbahn 41, die mit dem zweiten Öldurchgang 27 in Verbindung steht, mit der Verzögerungskammer 25 in Ver­ bindung. In der Ölbahn 41 ist ein Anschlagstift einer Hydrau­ likkolben-Bauart 43 eingesetzt, der den Ventilkörper 42 axial bewegt. Der Anschlagstift 43 wird mit einer Federkraft der Feder 44 beaufschlagt.

Wenn der Motor gestartet wird, bewegt sich der nach vorn weisende Endabschnitt des Anschlagstifts 43, um an einen Einschnitt (Anpassabschnitt) 45 zu passen, der an der Innenwandfläche des vorderen Abdeckungsabschnitts des Backengehäuses 7 ausgebildet ist. Dieser Zustand wird gehalten, bis ein ausreichender Öldruckbetrag zu der Verzögerungskammer 25 zugeführt wird, um den Flügelrotor 3 in Relation zu dem Backengehäuse 7 zu positionieren, wobei dadurch ermöglicht wird, dass sich das Backengehäuse 7 des Zeitabstimmungsrotors 1 als ein Körper gemeinsam mit der Kurbelwelle 2 und dem Flügelrotor 3 dreht. Wenn der ausreichende Öldruckbetrag in die Verzögerungskammer 25 zugeführt wird, wird der Anschlagstift 43 in den Ventilkörper 42 gegen die Federkraft gezogen, um dadurch die relative Drehung des Backengehäuses 7 des Zeitabstimmungsrotors 1 zusammen mit der Nockenwelle 2 und dem Flügelrotor 3 zu ermöglichen.

Die Bezugszeichen 46 und 47 bezeichnen einen Berohrungsdruck­ verlust in den ersten und zweiten Öldurchgängen 26 und 27. Die Öldruck-Zufuhrbahn 28 ist eine Ölbahn zum Zuführen des Öls nicht nur zu dem Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil 40, sondern auch zu jedem Teil des Motors. Das Bezugszeichen 48 bezeichnet einen Rohrdruckverlust in dieser Ölbahn. Die Öldruck- Zufuhrbahn 28 steht in Verbindung mit jedem Teil des Motors.

Jeder Backen 14 des Backengehäuses 7 ist mit einem Vorstell- Ansprech-Verbesserungsmechanismus zum Verbessern des Vorstell- Ansprech-Verhaltens der Einlassventilzeitabstimmung versehen. Der Vorstell-Ansprech-Verbesserungsmechanismus dieses Ausführungsbeispiels besteht aus einem Verbindungsdurchgang 49, der in jedem Backen 14 des Backengehäuses 7 vorgesehen ist, einem Strömungssteuerungsventil 50 zum Regulieren der Strömungsrate des in dem Verbindungsdurchgang 49 strömenden Öls und einem Rückschlagventil 70 zum Sperren der Ausströmung von Öl aus der Vorstellkammer 24 zu der Verzögerungskammer 25.

Der Verbindungsdurchgang 49 ist ein Durchgang, der die Vor­ stellkammer 24 mit der Verzögerungskammer 25 verbindet. Der Einlass des Verbindungsdurchgangs 49 ist an der Seite der Verzögerungskammer 25 in der Umfangsrichtung des Backens 14 ausgebildet, während der Auslass des Verbindungsdurchgangs 49 an der Seite der Vorstellkammer 24 in Umfangsrichtung des Backens 14 ausgebildet ist. In Fig. 1 ist einer der drei Sätze der Hydraulikkammern verbunden. Die anderen Hydraulikkammern sind ebenso durch (nicht gezeigte) Verbindungsdurchgänge verbunden.

Das Strömungssteuerungsventil 50 besteht aus einem Ventilkörper 51, der an der Einlassseite des Verbindungsdurchgangs 49 fixiert ist, d. h. and dem Ende des Verbindungsdurchgangs 49 der Seite der Verzögerungskammer 25, einem Hydraulikkolben 53, der axial in dem Gleitloch (Axialloch) des Ventilkörpers 51 bewegbar ist, und einer Feder (Ventilpresseinrichtung) 54, die in der Lage ist, einen spezifischen Druck (Federkraft) auf den Hydraulikkolben 53 aufzubringen. Von diesen Bauteilen ist der Hydraulikkolben 53 ein Ventilkörper zum Ändern der Öffnung der Ölvertiefung 52 (Anschluss, der mit der radialen Ölbahn in Verbindung steht), der den Verbindungsdurchgang 49 ausbildet, wie es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist.

An dem Hydraulikkolben 53 sind eine axiale Ölbahn 55 und eine geneigte Ölbahn 56 ausgebildet. Eine Ölvertiefung 52 ist an der Seite (seitwärts in Radialrichtung) des Hydraulikkolbens 53 ausgebildet, um mit den Innen- und Außenwandflächen des Gleitlochs an der Seite der Verzögerungskammer 25 in Verbindung zu stehen. Dann ist eine spezifischen Öffnung (feste Öffnung) 57, durch die Öl strömen kann, zwischen der äußeren Umfangsfläche des Flanschabschnitts an dem dargestellten unteren Endabschnitt des Hydraulikkolbens 53 und der Innenfläche des Backens 14 ausgebildet. Die Feder 54 ist an einem Ende durch einen Halter 58 gehalten und an dem anderen Ende an dem Grund einer axialen Ölbahn 55 des Hydraulikkolbens 53 gehalten. Der Halter 58 weist eine Anzahl von Verbindungslöchern auf.

In die vordere Hydraulikkammer 61 des Hydraulikkolbens 53 wird der Öldruck direkt von der Verzögerungskammer 25 eingezogen. In die hintere Hydraulikkammer (Dämpferhydraulikkammer) 62 des Hydraulikkolbens 53 wird der Öldruck von der Verzögerungskammer 25 durch eine Öffnung 57 gezogen. Der Druck in der Zwischenhydraulikkammer 63 wird auf den Umgebungsdruck bzw. atmosphärischen Druck über einen Auslaufdurchgang 64 festgesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche (Druckaufnahme-Flächeninhalt B) der hinteren Hydraulikkammer (Dämpferhydraulikkammer) des Hydraulikkolbens 53 größer als der Flächeninhalt (Druckaufnahme-Flächeninhalt A) der vorderen Hydraulikkammer 61 des Hydraulikkolbens 53 festgesetzt.

Wenn daher der Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzöge­ rungskammerdruck) einen spezifischen Druck (spezifischen Wert) übersteigt, bewegt sich der Hydraulikkolben 53 in Richtung der Seite der Verzögerungskammer 25 in Axialrichtung gegen die Federkraft der Feder 54. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ölvertiefung 52, die an der gesamten Fläche der Seite des hydraulischen Kolbens 53 ausgebildet ist, geschlossen, um den Verbindungsdurchgang 49 zu blockieren, der die Vorstellkammer 24 mit der Verzögerungskammer 25 verbindet.

Wenn für den umgekehrten Fall der Druck in der Verzögerungs­ kammer 25 (Verzögerungskammerdruck) sich unter den spezifischen Druck (spezifischen Wert) verringert, wird die Vorstellkammer 24 mit der Verzögerungskammer 25 durch die Ölvertiefung 52 durch die Federkraft der Feder 54 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt wird das Öl in die hintere Hydraulikkammer (Dämpfer-Hydraulikkammer) 62 des Hydraulikkolbens 53 über die Öffnung 57 geleitet. Daher wird der Hydraulikkolben 53 nicht mit einer Änderung des Öldrucks in der Verzögerungskammer 25 bewegt. D. h., dass die hintere Hydraulikkammer 62 die Dämpfereinrichtung bildet.

Der Hydraulikkolben 53 ist daher so aufgebaut, dass er nicht auf eine Öldruck-Pulsation reagiert, und er wird den Verbin­ dungsdurchgang 49 zwischen der Vorstellkammer 24 und der Verzögerungskammer 25 nur öffnen, wenn der Öldruck in der Verzögerungskammer 25 im Durchschnitt abgefallen ist. Des weiteren ist der Ventilöffnungsdruck des Hydraulikkolbens 53 so gesetzt, dass sich das Ventil nur dann öffnet, wenn die Verzögerungskammer 25 zu dem Auslauf 29 geöffnet ist, und daher befinden sich die Verzögerungskammer 25 und die Vorstellkammer 24 in der geschlossenen Position, wenn jeder Flügel 21 des Flügelrotors 3 an der Zwischenphase gehalten ist. Gemäß dieser Ausführungsform des Betriebs öffnet daher der Hydraulikkolben 53 nicht, um dadurch ein Öldruckgleichgewicht aufrecht zu erhalten, wobei kein gegenteiliger Effekt auf das Hydraulik-Servosystem bewirkt wird, wie z. B. die Vorstellkammer 24 und die Verzögerungskammer 25.

Das Rückschlagventil 70 ist äquivalent zu der Ventilvorrichtung der Erfindung und ist, wie in den Fig. 1, 3, 6 und 7 gezeigt ist, in der Nähe der Vorstellkammer 24 entfernt von dem Strömungssteuerungsventil 50 gelegen. Das Rückschlagventil 70 hat einen Ventilkörper 72, ein Ventilloch 71, das Zugriff zu dem Verbindungsdurchgang 49 zwischen der Vorstellkammer 24 und der Verzögerungskammer 25 vorsieht, ein Kugelventil 73 (Ventilkörper), das das Ventilloch 71 öffnet und schließt, und ein Halteelement 74 zum Halten des Kugelventils 73 an der Seite der Vorstellkammer 24 getrennt von dem Ventilloch 71. Das Halteelement 74 ist mit mehreren Verbindungslöchern versehen.

Die ECU 5 erfasst die vorliegende Betriebsbedingung gemäß den Signalen, die von einem Kurbelwinkelsensor zum Erfassen der Motordrehzahl und von einem Luftdurchfluss-Messgerät zum Er­ fassen der Motorlast und der Menge der Einlassluft zugeführt werden, und erfasst des weiteren die relative Position der Drehung des Zeitabstimmungsrotors 1 und der Nockenwelle 2 gemäß den Signalen von dem Kurbelwinkelsensor und einem Nocken­ winkelsensor. Die ECU 5 energiebeaufschlagt den Solenoid 39 des Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventils 40, um die Motoreinlassventil-Zeitabstimmung auf den optimalen Wert gemäß der Motordrehzahl und der Motorlast zu steuern.

Als Nächstes wird der Betrieb der stufenlos variablen Ventil­ zeitabstimmungs-Einstellvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels kurz unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 11 erklärt.

Fig. 6 zeigt die Ölströmung, wenn der Hydraulikkolben 53 des Strömungssteuerungsventils 50 sich in einer geschlossenen Position befindet.

Fig. 7 zeigt die Ölströmung, wenn der Hydraulikkolben 53 des Strömungssteuerungsventils 50 sich in einer offenen Position befindet. Die Fig. 8A und 8B sind Zeitabstimmungsdiagramme, die das Phasen- bzw. Öldruckverhalten zum Zeitpunkt des langsamen Vorstellbetriebs zeigen. Die Fig. 9A und 9B sind Zeitabstimmungsdiagramme, die das Phasen- bzw. Öldruckverhalten zum Zeitpunkt eines raschen Vorstellbetriebs zeigen.

Des weiteren zeigt Fig. 10 einen Betrieb des Vorstell- Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventils zum Zeitpunkt eines langsamen Vorstellbetriebs und den Betrieb des Strömungs­ steuerungsventils in einer offenen Position. Fig. 11 zeigt einen Betrieb des Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventils zum Zeitpunkt eines raschen Vorstellbetriebs und den Betrieb des Strömungssteuerungsventils an einer offenen Position. Für diesen Fall ist mit "der Zeitpunkt des langsamen Vorstellbetriebs" der Zeitpunkt gemeint, wenn kein ausreichender Öldruck aufgrund einer niedrigen Motordrehzahl und eines hohen Öldrucks verfügbar ist, was daher einen langsamen Vorstellbetrieb ergibt. Ebenso ist mit "der Zeitpunkt des raschen Vorstellbetriebs" der Zeitpunkt gemeint, wenn ein ausreichender Öldruck während eines Motorbetriebs hoher Drehzahl verfügbar ist und dem gemäß ein normaler Vorstellbetrieb durchgeführt wird.

Zuerst wird eine Erklärung der Ansprechverbesserungssteuerung während des Vorstellbetriebs zum Betreiben jedes Flügels 21 des Flügelrotors 3 zu der Vorstellseite angegeben. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, bewegt während des Vorstellbetriebs die ECU 5 das Spindelventil des Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventils 40 axial, um dadurch die Ölpumpe 10 und die Vorstellkammer 24 mit dem ersten Öldurchgang 26 in Fluid-Verbindung zu bringen, und dann den Auslauf 29 mit der Verzögerungskammer 25 über den zweiten Öldurchgang 27 in Fluid-Verbindung zu bringen.

Im Hinblick auf das auf jede Hydraulikkammer (die Vorstellkammer 24 und die Verzögerungskammer 25) aufgebrachte Drehmoment jedes Flügels 21 des Flügelrotors 3 ergibt sich ein periodisches Schwankungsdrehmoment zwischen einem positiven Drehmoment zum Antreiben des Einlassventils über die Nockenwelle 2 und einem negativen Drehmoment, das über das Einlassventil zum Antreiben der Nockenwelle 2 aufgebracht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck in der Vorstellkammer 24 (Vorstellkammerdruck) durch das positive Drehmoment erhöht, und der Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzögerungskammerdruck) wird ebenso durch das negative Drehmoment erhöht. Der Druck in der Verzögerungskammer 25 oder der Vorstellkammer 24 (Verzögerungskammerdruck oder Vorstellkammerdruck) an der entgegengesetzten Seite der Vorstellkammer 24 oder der Verzögerungskammer 25, in der der Druck erhöht wurde, wird aufgrund eines Anstiegs der Kapazität abfallen. Unter derartigen Betriebsbedingungen, wie z. B. eine niedrige Motordrehzahl (wenn der Motor bei einer niedrigen Drehzahl arbeitet) und einer hohen Öltemperatur, verringert sich die Ölmenge, die von der Ölpumpe 10 gefördert wird, in Relation zu dem Öldruck in der Vorstellkammer 24, wie in den Zeitabstimmungsdiagrammen in den Fig. 8A und 8B, sowie der den Betrieb erklärenden Ansicht in Fig. 10 gezeigt ist. Daher gibt es eine Ölmenge, die in die Vorstellkammer 24 von der Ölpumpe 10 durch das Vorstell- Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil 40 und den ersten Öldurchgang 26 strömt. Beim Aufnehmen des positiven Drehmoments steigt der Druck in der Vorstellkammer 24 (Vorstellkammerdruck) an. Da jedoch die Ölviskosität absinkt, wenn die Öltemperatur hoch ist, ist es wahrscheinlich, dass das Öl ausläuft, was jedem Flügel 21 des Flügelrotors gestattet, sich in Richtung der Verzögerungsseite zu bewegen.

Wenn darauf das negative Drehmoment aufgebracht wird, bewegt sich jeder Flügel 21 des Flügelrotors 3 in großem Maße in Richtung der Vorstellseite. Zu diesem Zeitpunkt ist die Ver­ zögerungskammer 25 zu dem Auslauf 29 durch den zweiten Öl­ durchgang 27 und das Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungs­ ventil 40 offen. Wenn der Öldruck durch eine Ölbahn ausgestoßen wird, die durch die Manschette des Vorstell-Verzögerungs- Öldrucksteuerungsventils 40 und das Spindelventil ausgebildet ist, ergibt sich ein Druckverlust, der in einem erhöhten Öldruck in der Verzögerungskammer 25 resultiert. Der erhöhte Öldruck arbeitet jedoch als Widerstand bei dem Vorstellbetrieb, wobei er ein Faktor wird, der das Vorstell-Ansprechverhalten beschränken wird.

Da der Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzögerungskam­ merdruck) niedriger als der Ventilöffnungsdruck des Hydrau­ likkolbens 53 des Strömungssteuerungsventils 50 bei ungefähr Umgebungsdruck ist, öffnet sich der Hydraulikkolben 53 des Strömungssteuerungsventils 50 (Ölvertiefung 52 ist offen), um mit dem vorstehend genannten Verbindungsdurchgang 49 in Ver­ bindung zu stehen. Da nun der Druck in der Verzögerungskammer 25 sich pulsierend erhöht hat, wie vorstehend beschrieben ist, und der Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzögerungskammerdruck) abgefallen ist, strömt das Öl in dem Verbindungsdurchgang 49 von der Verzögerungskammer 25 zu der Vorstellkammer 24. Dem gemäß steigt der Druck in der Vorstellkammer 24 (Vorstellkammerdruck) an, und umgekehrt fällt der Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzögerungskammerdruck) um den Betrag der Umfangsbewegung ab, die durch das negative Drehmoment verursacht wird.

Wenn dann das positive Drehmoment nachfolgend auf das negative Drehmoment aufgebracht wird, steigt der Druck in der Vorstellkammer 24 (Vorstellkammerdruck) an, und verringert sich dagegen der Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzöge­ rungskammerdruck), dann befindet sich, wie vorhergehend ange­ geben ist, der Hydraulikkolben 53 des Strömungssteuerungsventils 50 an einer offenen Position (Ölvertiefung 52 ist offen), und das Öl neigt dazu, von der Vorstellkammer 24 zu der Verzögerungskammer 25 zu strömen. Für diesen Fall ist jedoch das Ventilloch 51 durch das Kugelventil 73 des Rückschlagventils 70 geschlossen, das innerhalb des Verbindungsdurchgangs 49 gelegen ist. Daher wird die Strömung des Öls von der Vorstellkammer 24 zu der Verzögerungskammer 25 blockiert, wobei die Strömung des Öls in dem Verbindungsdurchgang 49 von der Vorstellkammer 24 zu der Verzögerungskammer 25 nicht gestattet wird.

Wenn folglich der Vorstell-Ansprech-Verbesserungsmechanismus mit dem Verbindungsdurchgang 49, dem Strömungssteuerungsventil 50 und dem Rückschlagventil 70 auf diese Weise bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, bewegt sich jeder Flügel 21 in Umfangsrichtung in Richtung der Vorstellseite durch Verwenden der Amplitude der Oszillation in Richtung der Vorstellseite von jedem Flügel 21 des Flügelrotors 3, wie sich aus den Änderungen des Drehmoment des Nockenwelle 2 ergibt. Da des weiteren kein Öl von der Verzögerungskammer 25 zu der Vorstellkammer 24 durch das Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil 40 strömt, tritt kein Druckverlust auf, und die Ölmenge, die in die Vorstellkammer 24 strömt, steigt an. Dem gemäß ist es in diesem Ausführungsbeispiel möglich (wenn der Verbindungsdurchgang 49 vorhanden ist), das Vorstell-Ansprechen im Vergleich mit dem Stand der Technik (wenn kein Verbindungsdurchgang vorhanden ist) in großem Maße zu verbessern, wie in den Zeitabstimmungsdiagrammen von den Fig. 8A und 8B gezeigt ist.

Des weiteren steigt unter der Bedingung, dass der Motor bei einer hohen Drehzahl läuft (bei einer hohen Motordrehzahl), wie in den Zeitabstimmungsdiagrammen von den Fig. 9A und 9B und der Betriebsansicht von Fig. 11 gezeigt ist, die Förderung von der Ölpumpe 10 an, und dem gemäß ist eine ausreichende Ölmenge, die in die Vorstellkammer 24 strömt, verfügbar. Daher ist es nicht notwendig, den Hydraulikkolben 53 des Strömungssteuerungsventils 50 zu steuern. In diesem Aus­ führungsbeispiel ist der Flächeninhalt (Druckaufnahme-Flä­ cheninhalt B) der hinteren Hydraulikkammer (Dämpfer-Hydrau­ likkammer) 62 des Hydraulikkolbens 53 größer als der Flächen­ inhalt (Druckaufnahme-Flächeninhalt A) der vorderen Hydrau­ likkammer 61 des Hydraulikkolbens 53 festgesetzt.

Wenn daher der Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzöge­ rungskammerdruck) einen spezifischen Wert überstiegen hat, bewegt sich der Hydraulikkolben 53 (zu der Seite der Verzöge­ rungskammer 25) gegen die Federkraft der Feder 54. Zu diesem Zeitpunkt schließt der Hydraulikkolben 53 die Ölvertiefung 52, wobei er den Verbindungsdurchgang 49 verschließt, der die Vorstellkammer 24 und die Verzögerungskammer 25 verbindet. Da für diesen Fall ein Auslassdruck in der Verzögerungskammer 25 aufgebaut wird, wird der Hydraulikkolben 53 des Strömungs­ steuerungsventils 50 geschlossen (Ölvertiefung 52 ist ge­ schlossen), wie in den Fig. 6 bis 11 gezeigt ist, was keinen gegenteiligen Effekt auf das Hydraulik-Servosystem, wie z. B. die Vorstellkammer 24 und die Verzögerungskammer 25, ergibt.

Während der Zwischenhaltezeit, wenn jeder Flügel 21 des Flü­ gelrotors 3 an der Zwischenphase zwischen der Vorstellseite und der Verzögerungsseite gehalten ist, tritt ein Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzögerungskammerdruck) auf, der den Ventilöffnungsdruck des Hydraulikkolbens 53 des Strö­ mungssteuerungsventils 50 übersteigt. Jedoch ist es wahr­ scheinlich, dass der Verzögerungskammerdruck durch eine Öldruck- Pulsation unterhalb des Ventilöffnungsdrucks des Hydraulikkolbens 53 des Strömungssteuerungsventils 50 absinkt. Folglich stellt sich während der Zwischenhaltezeit, wenn jeder Flügel 21 an der Zwischenphase gehalten ist, die Ventilzeitabstimmung vor. Das Rückschlagventil 70, das an dem Verbindungsdurchgang 49 gelegen ist, arbeitet, um den Druck der Vorstellkammer 24 (Vorstellkammerdruck) und den Druck der Verzögerungskammer 25 (Verzögerungskammerdruck) aufrecht zu erhalten.

Der Hydraulikkolben 53 trennt die hintere Hydraulikkammer (Dämpferhydraulikkammer) 62 des Hydraulikkolbens 53 des Strömungssteuerungsventils 50 von der Zwischenhydraulikkammer 63. Der Hydraulikkolben 53 hat eine Öffnung 57, so dass die Amplitude der Öldruck-Pulsation verringert werden kann. Daher wird das vorstehend beschriebene Problem nicht auftreten. Bei einer niedrigen Öltemperatur läuft eine geringe Ölmenge aus, und der durch die Ölviskosität verursachte Druckverlust bestimmt das Vorstell-Ansprechverhalten. Unter der Bedingung einer niedrigen Öltemperatur kann ein ausreichender Öldruck zu der Verzögerungskammer 25 während des Vorstellbetriebs zugeführt werden. Daher öffnet sich der Hydraulikkolben 53 des Strömungssteuerungsventils 50 nicht (Ölvertiefung 52 ist geschlossen).

Als nächstes ist es für den Fall, dass der Ansprechver­ besserungsmechanismus auf die Nockenwelle an der Einlassseite angewendet wird, notwendig, die EGR-Gase (Rest-Gase) innerhalb der Brennkammer jedes Motorzylinders zu verringern, um die Motorzündung zu verbessern, und dem gemäß muss der Flügelrotor 3 an der Verzögerungsseite gestartet werden. Daher wird das Spindelventil des Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventils 40 axial durch die ECU 5 bewegt, um dadurch den Motor zum Steuern des Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil 40 an der Verzögerungsseite zu starten.

D. h., dass wie in Fig. 5 gezeigt ist, wenn die Öldruckzufuhrbahn 28 zum Zuführen des Öldrucks von der Ölpumpe 10 mit der Verzögerungskammer 25 durch den zweiten Öldurchgang 27 verbunden ist, der Auslauf 29 mit der Vorstellkammer 24 durch den ersten Öldurchgang 26 verbunden ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Hydraulikkolben 53 des Strömungssteuerungsventils 50 sich an einer offenen Position befindet (Ölvertiefung 52 ist offen), strömt wahrscheinlich das Öl, das von der Ölpumpe 10 in die Verzögerungskammer 25 durch den zweiten Öldurchgang 27 gefördert wird, aus dem Auslauf 29 durch den Verbindungsdurchgang 49 und die Vorstellkammer 24. Für diesen Fall versagt daher der Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzögerungskammerdruck), sich zu erhöhen, was möglicherweise mechanische Fehler, wie z. B. Ausschlagen der (nicht gezeigten) Motorlager verursacht.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Anschlag 16 an jedem Flügel 21 des Flügelrotors 3 zum Unterstützen beim Festlegen der am weitesten verzögerten Position des Flügels 21 positioniert. Bei der weitesten verzögerten Position ist der Anschlag 16 nahe zu bündig bzw. ausgerichtet mit dem Auslassanschluss des Verbindungsdurchgangs 49. Wenn daher der Motor gestartet wird, wobei jeder Flügel 21 des Flügelrotors 3 an der normalen, am weitesten verzögerten Phase positioniert ist, schließt jeder Flügel 21 den Auslassanschluss des Verbindungsdurchgangs 49 nahezu öldicht. Daher ist es möglich, das Ausströmen des Öls von dem Inneren der Verzögerungskammer 25 durch den Verbindungs­ durchgang 49 und in die Vorstellkammer 24 zu verhindern, wenn der Hydraulikkolben 53 des Strömungssteuerungsventils 50 offen ist (Ölvertiefung 52 ist offen). Somit wird ein ausreichender Druck in der Verzögerungskammer 25 (Verzögerungskammerdruck) aufgebaut, was eine Schmierung der Motorlager zur Folge hat (und folglich keine Beschädigung der Motorlager).

Die Fig. 12 und 13 zeigen ein zweites und drittes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung. Fig. 12 und Fig. 13 sind Ansichten, die eine stufenlos variable Ventil-Zeitabstim­ mungseinstellvorrichtung zeigen.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Strömungs­ steuerungsventil 50 im Vergleich mit dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel in der radialen Richtung des Backengehäuses 7 des Zeitabstimmungsrotor 1, der Nockenwelle 2 und des Flügelrotors 3 montiert und verhindert einen Betrieb hoher Drehzahl durch eine Zentrifugalkraft. Des weiteren ist bei einem dritten Ausführungsbeispiel das Strömungssteuerungsventils 50 in der axialen Richtung der Nockenwelle in Relation zu dem ersten Ausführungsbeispiel montiert, wobei dadurch die Wirkung der Zentrifugalkraft beseitigt wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind drei Backen 14 an dem inneren Umfangsabschnitt des Backengehäuses 7 und drei Flügel 21 an dem äußeren Umfangsabschnitt des Flügelrotors 3 montiert, wobei dadurch drei Vorstellkammern (Vorstellhydraulikkammern) 24 und drei Verzögerungskammern (Verzögerungshydraulikkammern) 25 vorgesehen werden, um dadurch die stufenlose bzw. stetige Änderung der Ventilzeitabstimmung zu ermöglichen. Es ist anzumerken, dass vier oder mehrere Backen 14 an dem Inneren Umfangsabschnitt des Backengehäuses 7 und vier oder mehr Flügel 21 an dem äußeren Umfangsabschnitt des Flügelrotors 3 ausgebildet sein können, wodurch vier oder mehr Vorstellkammern (Vorstellhydraulikkammern) 24 und vier oder mehr Verzögerungskammern (Verzögerungshydraulikkammern) 25 vorgesehen werden können, um die Ventilzeitabstimmung stetig bzw. stufenlos zu ändern. Des weiteren können zwei Vorstellkammern (Vorstell­ hydraulikkammern) 24 und zwei Verzögerungskammern (Verzöge­ rungshydraulikkammern) 25 vorgesehen sein, um die stetige bzw. stufenlose Änderung der Ventilzeitabstimmung zu ermöglichen.

Bei einem Motorleerlauf kann die Einlassventil-Zeitabstimmung des Motors in hohem Maße verzögert werden (Verzögerungswinkel), um die Überlappung (die Zeitabstimmung, wenn das Einlassventil und das Auslassventil gleichzeitig offen sind) zu beseitigen, um dadurch eine Verbrennungsstabilität zu erzielen. Während der mittleren Drehzahl, dem Hochlastbetrieb, kann die Einlassventil- Zeitabstimmung beschleunigt werden (Vorstellwinkel), um den Überlappungsbereich zu erhöhen, um die Eigen-EGR-Gase (Restgase in der Brennkammer) zu erhöhen, um dadurch die Verbrennungstemperatur abzusenken und folglich die Menge von HC und NO₂ zu verringern, die ausgestoßen werden. Für diesen Fall ist es möglich, den Pumpenverlust zu verringern und dementspre­ chend die Kraftstoffwirklichkeit zu verbessern. Des weiteren kann während einer hohen Drehzahl, einem Hochlastbetrieb, die Einlassventil-Zeitabstimmung verzögert (Verzögerungswinkel) auf den Optimalwert sein, um die maximale Abgabe zu erzielen.

Des weiteren wird die tatsächliche Position der Nockenwelle 2 erfasst, um eine Zielventilzeitabstimmung zu erhalten, und das Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil 40 kann auf die Zielventil-Zeitabstimmungsrückfuhr geregelt sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Ventilzeitabstimmung stetig bzw. stufenlos variabel, aber sie kann in zwei Stufen oder mehreren Stufen an sowohl der Vorstell- als auch der Verzögerungsseite geändert werden. Es ist daher möglich, die Erfindung nicht nur auf den stufenlosen variablen Einlassventil- Zeitabstimmungsmechanismus sondern auch auf den stufenlos variablen Einlass-Auslassventilzeitabstimmungsmechanismus oder auf den stufenlos variablen Auslassventilzeitabstimmungsmechanismus anzuwenden. Des weiteren kann die Erfindung auf Überkopfventilmotoren (OHV) und Motoren mit obenliegender Nockenwelle (OHC) angewendet werden, die beide Verbrennungsmotoren sind. Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen sind dem Fachmann ersichtlich. Die Erfindung in ihren allgemeineren Begriffen ist daher nicht auf die spezifischen Details, die dargestellte Vorrichtung und dargestellte Beispiele beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben sind.

Es ist somit ein Ziel, die stufenlos variable Ventilzeitab­ stimmung des Einstellvorrichtung zum Verbessern des Ventilzeit­ abstimmungsvorstellansprechens für einen Verbrennungsmotor zu schaffen. Die Vorrichtung, die in der Lage ist, die Einlass­ ventilzeitabstimmungsphase stetig bzw. stufenlos und variabel zu steuern, weißt folgendes auf: Die Vorstellkammer 24, die den Flügelrotor 3 und die Nockenwelle an der Vorstellseite relativ zu dem Zeitabstimmungsrotor 1 hydraulisch dreht; die Verzögerungskammer 25 zum Drehen der Nockenwelle 2 an der Verzögerungsseite relativ zu dem Zeitabstimmungsrotor 1; das Vorstell-Verzögerungs-Öldrucksteuerungsventil 40; den Ölverbindungsdurchgang 49 für die Fluid-Verbindung zwischen der Vorstellkammer 24 und der Verzögerungskammer 25; den Hydraulikkolben 53, das Strömungsventil 50 dass das Öl in dem Verbindungsdurchgang 49 gemäß dem Verzögerungskammerdruck 25 steuert, wenn der Motor bei niedriger Drehzahl und hoher Öltemperatur arbeitet; und das Rückschlagkugelventil 70, das die Ölströmung von der Vorstellkammer 24 zu der Verzögerungskammer 25 abgesperrt.

Claims (9)

1. Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung für einen brennungsmotor, die in der Lage ist, die Phase einer Einlass- oder Auslassventilzeitabstimmung des Verbrennungsmotors stufenlos zu steuern, mit:
einem Zeitabstimmungsrotor (1), der sich synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors dreht,
einer Nockenwelle (2), die in der Lage ist, sich relativ zu dem Zeitabstimmungsrotor (1) zu drehen,
einem Flügelrotor (3), der sich einstückig mit der Nockenwelle (2) dreht,
einer Vorstellhydraulikkammer (24) für ein hydraulisches Drehen des Flügelrotors (3) und für ein Drehen der Nockenwelle (2) zu der Vorstellseite in Relation zu dem Zeitabstimmungsrotor (1),
einer Verzögerungshydraulikkammer (25) für ein hydraulisches Drehen des Flügelrotors (3) und für ein Drehen der Nockenwelle (2) zu einer Verzögerungsseite in Relation mit dem Zeitabstimmungsrotor (1),
einer Öldruckzufuhr-Ablasseinrichtung für ein wahlweises Verbinden einer Öldruckquelle (10) und eines Auslaufs (29) mit der Vorstellhydraulikkammer (24) und der
Verzögerungshydraulikkammer (25), und um dadurch relativ den Öldruck, der in der Öldruckquelle (10) aufgebaut ist, der Vorstellhydraulikkammer (24) und der Verzögerungshydraulikkammer (25) zuzuführen und davon auszustoßen,
einem Verbindungsdurchgang (49) für ein Verbinden zwischen der Vorstellhydraulikkammer (24) und der Verzögerungshydraulikkammer (25), und
einer Ventilvorrichtung (70) mit einem Ventilkörper (72), die in den Verbindungsdurchgang (49) eingesetzt ist, um die Ausströmung des Öls aus der Verzögerungsölkammer (25) zu der Vorstellhydraulikkammer (24) zu ermöglichen und die Ausströmung des Öls von der Vorstellhydraulikkammer (24) zu der Verzögerungshydraulik (25) zu blockieren.

2. Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungssteuerungsventil (50) vorgesehen ist, um die Strömungsrate des in dem Verbindungsdurchgang (49) strömenden Öls gemäß dem Öldruck in der Verzögerungshydraulikkammer (25) zu dem Zeitpunkt des Vorstellbetriebs zu steuern, wenn die Vorstellhydraulikkammer (24) in Verbindung mit der Öldruckquelle ist, und die Verzögerungshydraulik (25) in Verbindung mit dem Auslauf (29) ist.

3. Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungssteuerungsventil (50) den Verbindungsdurchgang (49) schließt, wenn der Öldruck in der Verzögerungshydraulikkammer (25) einen spezifischen Wert übersteigt, und den Verbindungsdurchgang (49) öffnet, wenn der Öldruck in der Verzögerungshydraulikkammer (25) sich unter den spezifischen Wert verringert.

4. Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zeitabstimmungsrotor (1) ein zylindrisches Backengehäuse (7) hat, das gleitfähig und drehbar den Flügelrotor (3) an einer inneren Umfangsfläche einfasst, wobei das Backengehäuse (7) mit einer Vielzahl von im wesentlichen trapezförmigen Backen (14) versehen ist, die radial um die Innendurchmesserseite des Backengehäuses (7) vorstehen, wobei die Backen (14) einen Zwischenraum dazwischen ausbilden;
der Flügelrotor (3) mit einer Vielzahl von im wesentlichen sektorförmigen Flügeln (21) versehen ist, die radial an der Außendurchmesserseite vorstehen, um an die Zwischenräume zu passen, in Umfangsrichtung zwischen der Vielzahl der Backen (14) ausgebildet sind;
wobei der Verbindungsdurchgang an jedem Backen (14) des Backengehäuses (7) vorgesehen ist.

5. Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung in der Lage ist, die Phase einer Einlass- oder Auslassventilzeitabstimmung des Verbrennungsmotors stetig bzw. stufenlos zu steuern, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:
einen Zeitabstimmungsrotor (1), der sich synchron mit einer Kurbelwelle (2) des Verbrennungsmotors dreht, wobei der Zeitabstimmungsrotor (1) ein zylindrisches Backengehäuse (7) hat, das eine Vielzahl von im wesentlichen trapezförmigen Backen (14) hat, wobei jeder Backen (14) radial von dem Umfangsabschnitt des zylindrischen Backengehäuses (7) vorsteht, wobei die Backen (14) hinsichtlich ihrer Beabstandung um den Umfang nicht symmetrisch sind;
einen Flügelrotor (3), der eine Vielzahl von Flügeln (21) hat, wobei die Flügel (21) um eine Nabe gelegen sind und radial in Richtung des Umfangs des Zeitabstimmungsrotors (1) vorstehen, wobei die Flügel (21) in Zwischenräume passen, die zwischen den Backen (14) des Zeitabstimmungsrotors (1) gebildet sind;
eine Vorstellhydraulikkammer (24) für ein hydraulisches Drehen des Flügelrotors (3) und einer Nockenwelle (2) des Verbrennungsmotors;
eine Verzögerungshydraulikkammer (25) für ein hydraulisches Drehen des Flügelrotors (3) und der Nockenwelle (2) des Verbrennungsmotors;
einer Öldruckzuführ-Ausstoßvorrichtung für ein hydraulisches Verbinden zwischen einer Öldruckquelle (10) und einem Ölauslauf (29), wobei die Öldruckquelle (10) und der Ölauslauf (29) durch die Vorstellhydraulikkammer (24) und die Verzögerungshydraulikkammer (25) in Verbindung stehen.

6. Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Fluid-Verbindungsdurchgang (49) zum Fluid-Verbinden zwischen der Verzögerungshydraulikkammer (25) und der Vorstellhydraulikkammer (24).

7. Ventilzeitabstimmungs-Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (70) innerhalb des Fluid- Verbindungsdurchgangs (49).

8. Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Strömungssteuerungsventil (50), wobei das Strömungssteuerungsventil (50) vorgesehen ist, um die Strömungsrate des in dem Verbindungsdurchgang (49) strömenden Öls gemäß dem Öldruck in der Verzögerungshydraulikkammer (25) zum Zeitpunkt des Vorstellbetriebs zu steuern, wenn die Vorstellhydraulikkammer (24) in Verbindung mit der Öldruckquelle (10) und die Verzögerungshydraulikkammer (25) in Verbindung mit dem Auslauf (29) ist.

9. Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungssteuerungsventil (50) den Verbindungsdurchgang (49) schließt, wenn der Öldruck in der Verzögerungshydraulikkammer (25) einen spezifischen Wert übersteigt, und den Verbindungsdurchgang (49) öffnet, wenn der Öldruck in der Verzögerungshydraulikkammer (25) sich unterhalb eines spezifischen Werts verringert.