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Hintergrund der Erfindung
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1. Umfeld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Motor-Einlass-Steuerungsgerät zum Einstellen des Lufteinlassvolumens
eines Motors durch Antreiben eines elektrischen Motors, um ein Drosselventil
zu öffnen und
zu schließen.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Ein
Motor-Einlass-Steuerungsgerät,
bei dem ein elektrischer Motor verwendet wird, um ein Drosselventil
zu öffnen
und zu schließen,
um das Lufteinlassvolumen einzustellen, wurde bereits in Betrieb genommen.
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Weiterhin
ist in den letzten Jahren ein variables Einlass-Gerät,
das Einlass-Durchgänge
durch Ausnutzung der Einlass-Pulsation
und Einlass-Trägheit
umschaltet, um das Luft-Einlassvolumen über einen
weiten Bereich von Motorumdrehungen zu erhöhen, um die Motorleistung zu
verbessern und ein Luftstrom-Steuerungsventil-Gerät, das einen
in einen Zylinder eingeführten
Luftstrom in Übereinstimmung mit
den Betriebsbedingungen regelt und eine Drallströmung oder eine Durchlassströmung erzeugt,
um die Mischbedingungen des Treibstoffes und die Luft- und Verbrennungs-Bedingungen
zu verbessern, um die Motorleistung und das Abgas zu verbessern,
bei vielen Gelegenheiten eingesetzt worden.
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Als
Antriebskraft dieser Geräte
wurde ein membranartiger Unterdruck-Betätiger oft verwendet. Eine oder
mehrere Magnetventile werden um den Motor herum angeschlossen, um
zwischen der Aufbringung des Unterdrucks innerhalb des Druckluftbehälters am
Unterdruck-Betätiger
und der Unterbrechung der Aufbringung des Unterdrucks umzuschalten.
Schlauchrohre zur Verbindung der Unterdruck-Durchgänge und
zur Verkabelung zwecks elektrischer Verbindung sind jedem Magnetventil
vorgesehen worden (siehe beispielsweise 2002-4 MAZDA ATENZA „Maintenance
manual" und 2003-9 MAZDA
AXELA „introduction
of new model cars").
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In
der
DE 695 26 293
T2 wird eine Mager-Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug beschrieben,
welche mittels eines Motor-Einlass-Steuergeräts in einem
bestimmten Bereich von Motorbetriebsbedingungen arbeitet, um Kraftstoffverbrauch
zu reduzieren.
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In
der
DE 44 43 502 A1 ist
eine Vorrichtung für
eine Brennkraftmaschine beschrieben, die ein Drosselorgan, einen
elektrischen Drosselklappenstellmotor, ein elektronisches Steuergerät und ein Regenerierventil
und/oder einen Luftmassenmesser sowie ein Gehäuse umfasst.
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In
der
JP 2002-349
397 AA werden mehrere Aktoren an einem Motor-Einlass-Steuerungsgerät kombiniert
und zusammen mit weiteren Komponenten einer Motor-Einlass-Steuerung
in einem separaten Gehäuse
untergebracht.
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Innerhalb
des Motor-Einlass-Steuerungsgerät
werden Klammern und Schrauben benötigt, um die Magnetventile
anzuschließen.
Montagearbeiten zur Schlauchinstallation für die Verbindung mit den Unterdruck-Durchgängen und
zur Verkabelung für die
elektrischen Verbindungen sind jedoch arbeitsintensiv. Die Kosten
der Komponenten und die Produktionskosten sind hoch.
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Da
beträchtlicher
Platz benötigt
wird, um die Magnetventile, Schläuche
und elektrische Kabel zu installieren, ist es schwer, das Motor-Einlass-Steuerungsgerät zu verkleinern.
Weiterhin ist das Gewicht dieser Komponenten groß.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um diese Probleme zu lösen und
es ist ein Ziel der vorliegende Erfindung, ein Motor-Einlass-Steuerungsgerät zur Verfügung zu
stellen, in welchem Befestigungsklammern und Befestigungsschrauben
zur Befestigung entsprechender Magnetventile um ein Motor herum,
nicht benötigt
werden, die Anzahl der Befestigungsvorgänge wird reduziert, um niedrige Kosten
zu erreichen, der Platz der für
die Installationen benötigt
wird, wird reduziert, die Anzahl der Komponenten wird reduziert,
um ein leichteres Gewicht zu erzielen und eine Verbesserung der
Motorleistung kann erreicht werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, ist ein Motor-Einlass-Steuerungsgerät vorgesehen
worden, welches umfasst: eine Drosselkammer, die einen Luftdurchgang
eines Motor-Einlass-Systems
ausformt; ein Drosselventil, das unter Verwendung einer Ventilwelle
rotierend in der Drosselkammer vorgesehen ist; einen elektrischer
Motor, der außerhalb
des Luftdurchgangs vorgesehen ist; einen Ankopplungsmechanismus
zur Übertragung
der Antriebskraft des elektrischen Motors auf die Ventilwelle; eine
Abdeckung, die auf der einen Seite der Drosselkammer vorgesehen
ist, um den Ankopplungsmechanismus abzudecken und zu schützen; und
ein elektromagnetisches Ventil, das an die Drosselkammer befestigt ist,
um einen Unterdruck in dem Druckluftbehälter auf einen externen Unterdruck-Betätiger aufzubringen und
die Aufbringung des Unterdrucks auf den Unterdruck-Betätiger zu
unterbrechen, wobei der Druckluftbehälter vorgesehen ist, die Einlass-Pulsation zu unterdrücken und
in der das elektromagnetische Ventil intregale mit der Abdeckung
vorgesehen ist.
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Kurze Beschreibungen der Figuren
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In
den beiliegenden Figuren ist:
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1 die
Vorderansicht eines Motor-Einlass-Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 die
vordere Querschnitts- Ansicht des Motor-Einlass-Steuerungsgeräts aus 1;
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3 die
Ansicht der linken Seite des Motor-Einlass-Steuerungsgeräts aus 1;
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4 die
Teilquerschnitts-Ansicht der rechten Seite einer Abdeckung aus 1;
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5 die
Rückansicht
der Drosselkammer aus 1, die eine Befestigungsoberfläche zeigt,
an der ein Druckluftbehälter
befestigt ist;
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6 die
Vorderansicht eines Motor-Einlass-Steuerungsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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7 ein
Querschnitt der Vorderansicht eines Motor-Einlass-Steuerungsgeräts gemäß einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Nachfolgend
werden die Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Wann immer möglich, wird dieselbe Referenznummer
in den Figuren und Beschreibungen verwendet, die sich auf die gleichen
oder ähnlichen
Teil beziehen.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
die Vorderansicht eines Motor-Einlass-Steuerungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2 ist der vordere
Querschnitts-Ansicht
des Motor-Einlass-Steuerungsgerätes
aus 1. 3 ist die Ansicht der linken
Seite des Motor-Einlass-Steuerungsgerätes aus 1. 4 ist
die Teilquerschnitts-Ansicht der rechten Seite einer Abdeckung aus 1. 5 ist
die Rückansicht
der Drosselkammer aus 1, die eine Befestigungsoberfläche zeigt,
an der ein Druckluftbehälter
befestigt ist.
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Das
Motor-Einlass-Steuerungsgerät
beinhaltet eine Drosselkammer 1, ein Drosselventil 5 und
einen elektrischen Motor 6. Die Drosselkammer 1 formt einen
Luftdurchgang 50 in dem Motor-Einlass-System aus. Das Drosselventil 5 ist
in der Drosselkammer 1, die eine Ventilwelle 2 benutzt,
vorgesehen und wird rotierend durch ein erstes Kugellager 3 und
ein zweites Kugellager 4 abgestützt. Der elektrische Motor 6 ist
außerhalb
des Luftdurchganges 50 vorgesehen.
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Weiterhin
beinhaltet das Motor-Einlass-Steuerungsgerät einen Ankopplungsmechanismus,
eine Abdeckung 7 und ein Magnetventil 10. Der
Ankopplungsmechanismus überträgt eine
Antriebskraft des elektrischen Motors 6 auf die Ventilwelle 2 in Übereinstimmung
mit einem Durchführungssignal
von einer Motor-Steuerungseinheit. Die Abdeckung 7 ist
auf der einen Seite der Drosselkammer 1 vorgesehen, um
den Ankopplungsmechanismus abzudecken. Die Abdeckung 7 schützt den
Ankopplungsmechanismus, indem es das Eindringen von fremden Material oder
Wasser in den Ankopplungsmechanismus verhindert. Das Magnetventil 10 ist
ein elektromagnetisches Ventil, das an der Drosselkammer 1 befestigt ist,
um dem Unterdruck im Druckluftbehälter zu ermöglichen, die Aufbringung von
einer Einlass-Pulsation an einem externen membranartigen Unterdruck-Betätiger (nicht
dargestellt) zu verhindern (der Druckluftbehälter ist hinter dem Motor-Einlass-Steuerungsgerät aus 1.
vorgesehen und daher nicht dargestellt) oder die Aufbringung von
Unterdruck auf den membranartigen Unterdruck-Betätiger zu unterbrechen.
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Die
Abdeckung 7 ist aus synthetischem Harz hergestellt. Eine
elektrische Verbindung 13 des Magnetventils 10 ist
integral innerhalb der Abdeckung 7 vorgesehen. Weiterhin
wird eine elektrische Verbindung 12 des elektrischen Motors 6 und
eines rotierenden Winkelsensors integral innerhalb der Abdeckung 7 zur
Verfügung
gestellt, um den Drossel-Öffnungsgrad
zu erfassen.
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Innerhalb
des Ankopplungsmechanismus ist ein Antrieb 53 des elektrischen
Motors 6 im Eingriff mit einem ersten Antrieb 8.
Ein zweiter Antrieb 9 ist im Eingriff mit einem kleinen
Teil des Durchmessers des ersten Antriebs 8.
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Das
Magnetventil 10 weist ein äußeres Gehäuse 54, hergestellt
aus synthetischem Harz, auf. Das äußere Gehäuse 54 wird integral
in einer synthetischen Harz-Abdeckung 7 vorgesehen. Wie
in 4 dargestellt, ist ein Führungsdraht um eine Spule 15 außerhalb
eines Kerns 14 gewickelt, um eine Spule 16 auszuformen.
Ein Bügel 26 wird
außerhalb
der Spule 16 vorgesehen. Ein zylindrischer Kolben 17 mit einem
Boden ist an einer Seite des Kerns 14 vorgesehen. Ein Ventil 18 ist
an dem Boden des Kolbens 17 befestigt, so dass das Ventil 18 einem
Ventilsitz 21 gegenüberliegt.
Eine Feder 19 ist zwischen dem Kern 14 und dem
Ventil 18 vorgesehen und die Feder wird durch eine Federstange 20 geführt. Die
Feder 19 appliziert konstant ihre elastische Kraft auf
das Ventil 18 hin zu dem Ventilsitz 21, so dass
das Ventil 18 in Kontakt mit dem Ventilsitz 21 steht.
An dem Ventil 18 bewegt sich, wenn die Spule 16 betätigt wird,
um elektromagnetische Kraft zu erzeugen, der Kolben 17 im Gegensatz
zu der elastischen Kraft der Feder 19 zum Kern 14 hin.
So entfernt sich das Ventil 18 vom Ventilsitz 21.
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Ein
Druckluftbehälter-Seitendurchgang 22 ist in
dem Ventilsitz 21 ausgeformt. Der Druckluftbehälter-Seitendurchgang 22 ist
mit einem Nippel-Seitendurchgang 23 verbunden, wenn das
Ventil 18 vom Ventilsitz 21 entfernt ist. Der
Nippel-Seitendurchgang 23 ist an einem Nippel 11 wie
ein Rohranschluss verbunden, der integral mit der Abdeckung 7 vorgesehen
wird. Der Nippel 11 ist mit einem membranartigen Unterdruck-Betätiger verbunden,
als ein variables Einlass-Gerät die Einlass-Durchgänge (nicht
dargestellt) durch ein Schlauch (nicht dargestellt) umschaltet.
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Sind
eine Vielzahl von Einlass-Durchgängen zwischen
einem Lufteinlass und der Drosselkammer 1 vorhanden, wird
einer der Einlass-Durchgänge durch
ein Ventil ausgewählt,
das durch einen membranartigen Unterdruck-Betätiger angetrieben wird.
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Wie
in 5 dargestellt, ist der Druckluftbehälter-Seitendurchgang 22 mit
dem Druckluftbehälter durch
einen Kommunikations-Durchgang 55 verbunden. Der Kommunikations-Durchgang 55 beinhaltet eine
Nut 25 und einen Durchgang 24. Die Nut 25 ist entlang
einer inneren umfänglichen
Wandoberfläche der
Drosselkammer 1 ausgeformt. Ein Ende des Durchganges 24 liegt
zur Nut 25 hin offen und das andere Ende des Durchganges 24 ist
mit dem Druckluftbehälter-Seitendurchgang 22 verbunden.
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Innerhalb
des Motor-Einlass-Steuerungsgerätes
entfernt sich, wenn der elektrische Strom vom elektrischer Verbinder 13 durch
die Spule 16 des Magnetventils 10 fließt, das
Ventil 18 vom Ventilsitz 21 entgegengesetzt zu
der elastischen Kraft der Feder 19. Als Ergebnis dessen
wird der Unterdruck innerhalb des Druckluftbehälters auf den membranartigen Unterdruck-Betätiger aufgebracht,
damit das variable Einlass-Gerät durch
die Nut 25, den Durchgang 24, den Druckluftbehälter-Seitendurchgang 22,
den Nippel-Seitendurchgang 23 und
den Schlauch die Einlass-Durchgänge
umschalten kann.
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Wenn
die Versorgung des elektrischen Stroms zu der Spule 16 unterbrochen
wird, wird das Ventil 18 durch die elastische Kraft der
Feder 19 in Nachbarschaft zu dem Ventilsitz 21 gebracht.
So ist die Aufbringung des Unterdrucks innerhalb der Druckluftkammer
zu dem membranartigen Unterdruck-Betätiger unterbrochen.
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Innerhalb
des Motor-Einlass-Steuerungsgerätes
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung das Magnetventil 10, um die Einlass-Durchgänge umzuschalten,
integral mit der Abdeckung 7 vorgesehen. Deshalb ist es
nicht notwendig, Komponenten wie Befestigungsklammern oder Befestigungsschrauben zu
verwenden, die sonst verwendet worden wären, um das Magnetventil um
den Motor herum zu befestigen. Die Anzahl von Montage-Vorgängen wird
reduziert, um niedrige Kosten zu erzielen. Weiterhin ist der Platzbedarf
für Befestigungen
reduziert. Die Anzahl der Befestigungskomponenten ist reduziert,
um ein leichtes Gewicht zu erreichen und eine Verbesserung der Motorleistung
kann erreicht werden.
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Der
Kommunikations-Durchgang 55, der das Magnetventil 10 und
die Druckluftkammer verbindet, ist in der Drosselkammer 1 vorgesehen.
So sind die Schlauch-Installationen zur Verbindung des Magnetventils 10 mit
der Druckluftkammer, der Nippel mit den Schläuchen sowie die Anzahl von
Vorgängen, diese
Komponenten zusammenzubauen, reduziert, um niedrigere Kosten zu
erreichen. Das Motor-Einlass-Steuerungsgerät kann auf einem kleinen Raum installiert
werden und ist leichtgewichtig.
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Der
Nippel 11, der mit dem Unterdruck-Betätiger durch einen Schlauch
verbunden ist, wird integral mit der synthetischen Harzabdeckung 7 zur
Verfügung
gestellt. Daher ist im Vergleich zu mit dem Gehäuse, in dem der Nippel als
eine separate Komponente vorgesehen ist und unter Druck befestigt wird
oder durch Gebrauch von Schrauben in anschließenden Produktionsschritten,
die Anzahl der Produktionsschritte und die Anzahl der benötigten Komponenten
reduziert, um niedrige Kosten zu erreichen.
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Da
das äußere Gehäuse 54 des
Magnetventils 10 integral mit der synthetischen Harzabdeckung 7 vorgesehen
ist, kann ein Körper
des Magnetventils 10 einfach an der Abdeckung 7 befestigt
werden. Somit kann das Motor-Einlass-Steuerungsgerät mit niedrigen Kosten produziert
werden und auf kleinem Raum installiert werden. Das Motor-Einlass-Steuerungsgerät hat ein
leichtes Gewicht. Weiterhin kann die Befestigung des Magnetventils 10 zuverlässig ausgeführt werden
und die Zuverlässigkeit
des Produktes wird verbessert.
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Die
elektrische Verbindung 13 des Magnetventils 10 ist
integral in dem synthetischen Harz vorgesehen. Somit können verglichen
mit dem Fall, dass Führungsdrähte , die
von dem Magnetventil abgezogen sind, an einer Verbindung angebracht
werden, Komponenten so wie wasserdichte Dichtungen oder Führungsdrähte reduziert
werden und der Zusammensetzungsbetrieb des Motor-Einlass-Steuerungsgeräts kann
einfach und mit geringen Kosten erfolgen. Da die Anzahl von elektrischen
Verbindungen reduziert wird, wird die Zuverlässigkeit des Motor-Einlass-Steuerungsgeräts verbessert.
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Die
elektrische Verbindung des elektrischen Motors 6 und des
rotierende Winkelsensors zur Ermittlung des Drossel-Öffnungsgrads ist integral mit der
synthetischen Harzabdeckung 7 vorgesehen. Im Vergleich
zu dem Fall, in dem das Magnetventil, der elektronische Motor und
der Winkelsensor separat vorgesehen sind, kann die Anzahl der Montagevorgängen reduziert
werden.
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Zweite Ausführungsform
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6 ist
eine Vorderansicht, die ein Motor-Einlass-Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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In
der ersten Ausführungsform
ist die elektrische Verbindung 13 des Magnetventils 10 und
die elektronische Verbindung 12 des elektrischen Motors 6 und
des rotierenden Winkelsensors zur Ermittlung des Drossel-Öffnungsgrads
separat vorgesehen. Im Gegensatz hierzu sind in der zweiten Ausführungsform
diese Verbindungen 12 und 13 in eine Verbindung 30 integriert
und diese Verbindung 30 wird integral mit der Abdeckung 7 vorgesehen.
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Andere
strukturelle Eigenschaften der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie
die der ersten Ausführungsform.
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Innerhalb
des Motor-Einlass-Steuerungsgerätes
ist die Anzahl der Montagevorgänge
im Vergleich zu dem Fall, in dem die Verbindungen 12 und 13 separat
auf der Abdeckung 7 vorgesehen sind, reduziert.
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Alternativ
hierzu kann die elektrische Verbindung des Magnetventils 10 und
die elektrische Verbindung von nur einem elektrischen Motor und
des rotierenden Winkelsensors zur Ermittlung des Drossel-Öffnungsgrad
in eine einzige Verbindung integriert werden.
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Dritte Ausführungsform
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7 ist
ein Querschnitt der Vorderansicht, die ein Motor-Einlass-Steuerungsgerät gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. In der dritten Ausführungsform
ist ein Steuerkreis 40 zur Steuerung des Magnetventils 10 zu
integral an der Abdeckung 7 ausgeformt.
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Andere
strukturelle Eigenschaften der dritten Ausführungsform sind dieselben wie
in der ersten Ausführungsform.
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Mit
dem Motor-Einlass-Steuerungsgerätes ist
es möglich,
die Erhöhung
der Temperatur innerhalb der Motor-Kontroll-Einheit zu reduzieren,
wobei die Zuverlässigkeit
gut und die Größe im Vergleich
zu dem Fall, in dem die Motor-Kontroll-Einheit, einen Steuerkreis
zur Steuerung des Magnetventils besitzt, klein ist.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird der Betätiger
des variablen Einlass-Gerätes
als Unterdruck-Betätiger verwendet.
Das variable Einlass-Gerät
wendet den Unterdruck innerhalb der Drosselkammer auf den membranartigen
Unterdruck-Betätiger
durch Betreiben des Magnetventils 10 an. Das Umschalten
der Einlass-Durchgänge
wird hierdurch ausgeführt.
Es sollte jedoch berücksichtigt werden,
dass der Betätiger,
der als membranartigen Unterdruck-Betätiger verwendet wird, nicht
der Betätiger
des variablen Einlass-Gerätes sein
muss.
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Beispielsweise
kann als Betätiger
ein membranartiger Unterdruck-Betätiger verwendet werden, das
ein Luftfluß-Kontroll-Ventil antreibt,
das einen Luftstrom regelt, der in einen Zylinder eines Motors eingeführt wird,
und das eine Drallströmung
oder Durchflussströmung
erzeugt. In diesem Fall können dieselben
Vorteile wie in der ersten Ausführungsform erzielt
werden.
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Alternativ
kann ein Betätiger,
der ein Abfalltor-Ventil antreibt, welches Abgas-Durchgänge eines Motors,
der einen Turbo-Antrieb aufweist, umschaltet, als membranartiger
Unterdruck-Betätiger
verwendet werden. Auch in diesem Fall können dieselben Vorteile wie
in der ersten Ausführungsform
erreicht werden.
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Weiterhin
kann ein Magnetventil für
ein Betätiger
eines variablen Einlass-Gerätes,
ein Magnetventil als ein Betätiger
eines Gerätes
zum Antreiben eines Luftstromventils sowie ein Magnetventil als
Betätiger
zum Antreiben eines Abfalltor-Ventils
vorgesehen werden, und zwar in Intervallen, integral in derselben
Abdeckung.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird das Magnetventil 10 als elektromagnetisches Ventil
verwendet. Jedoch sollte berücksichtigt werden,
dass es nicht unbedingt erforderlich ist, das Magnetventil 10 als
elektromagnetisches Ventil zu nutzen, um die vorliegende Erfindung
auszuführen.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird ein membranartiger Unterdruck-Betätiger verwendet. Es sollte
jedoch berücksichtigt
werden, dass der Unterdruck-Betätiger
nicht auf den membranartigen Typ beschränkt ist,