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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung und – verfahren
für einen
variablen Ventilmechanismus. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf eine Steuervorrichtung für
einen variablen Ventilmechanismus, der die Betriebscharakteristik von
zumindest einem Einlassventil oder einem Auslassventil einer Brennkraftmaschine ändert.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift JP-2004-183591 A beschreibt
eine Steuervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventilmechanismus. Wenn
der Aktuator, der den variablen Ventilmechanismus der Brennkraftmaschine
antreibt, überhitzt
wird, dann fixiert die Steuervorrichtung den Ventilhub auf den maximalen
Wert, und sie steuert die Lufteinlassmenge nur unter Verwendung
eines Drosselventils, um das Überhitzen
des Aktuators zu stoppen und zu unterdrücken. Nachdem sich die Temperatur
des Aktuators verringert hat, wird die normale Steuerung wieder
aufgenommen.
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Falls
jedoch der Ventilhub auf den maximalen Wert fixiert wird, unmittelbar
nachdem bestimmt wurde, dass der Aktuator überhitzt ist, erhöht sich plötzlich die
Lufteinlassmenge. Infolgedessen kann der Fahrer Schwingungen (Momentenstöße) aufgrund
der Änderung
des Kraftmaschinenmoments spüren.
Falls außerdem
der Ventilhub plötzlich
auf einen optimalen Wert anstelle des maximalen Werts festgelegt
wird, wenn die normale Steuerung wieder aufgenommen wird, kann der
Fahrer einen Momentenstoß spüren.
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Die
vorstehend genannte Patentoffenlegungsschrift beschreibt keine Steuerung
zum Verhindern des Momentenstoßes.
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Die
Erfindung sieht eine Steuervorrichtung und -verfahren für einen
variablen Ventilmechanismus vor, die das Überhitzen eines Aktuators vermeiden,
während
nachteilige Wirkungen auf das Fahrvermögen eines Fahrzeugs reduziert
werden.
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Die
Erfindung sieht eine Steuervorrichtung für einen variablen Ventilmechanismus
vor. Die Steuervorrichtung hat ein Antriebselement, das bei dem variablen
Ventilmechanismus vorgesehen ist, das einen Hub von zumindest einem
Einlassventil oder einem Auslassventil bei einer Brennkraftmaschine
bestimmt; einen Aktuator, der den Hub des zumindest einen Einlassventils
oder Auslassventils durch Bewegen des Antriebselements bei einer
variablen Ventilsteuerung einstellt; einen Sensor, der zum Bestimmen
dessen verwendet wird, ob der Aktuator überhitzt wird; und eine Steuereinheit,
die die variable Ventilsteuerung beendet und das Antriebselement stoppt,
falls der durch den Aktuator eingestellte Hub gleich oder größer als
ein erster vorbestimmter Wert ist, wenn die Steuereinheit bestimmt,
dass der Aktuator überhitzt
wird.
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Der
Aktuator kann ein elektrischer Aktuator sein. Der Aktuator kann
das Antriebselement in einer fixierten Position halten, wenn die
Zufuhr einer elektrischen Leistung zu dem Aktuator unterbrochen
ist. Die Steuereinheit kann des Weiteren die Zufuhr der elektrischen
Leistung zu dem Aktuator unterbrechen.
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Die
Steuervorrichtung kann des Weiteren einen Sensor aufweisen, der
bei dem variablen Ventilmechanismus vorgesehen ist, der Änderungen
der Position des Antriebselements erfasst. Der Sensor kann Signale
abgeben, die die Position des Antriebselements angeben. Die Steuereinheit
kann die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator erneut
starten, wenn die Position des Antriebselements von der fixierten
Position zumindest um einen zweiten vorbestimmten Wert abweicht,
nachdem die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator unterbrochen
wurde.
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Die
Steuereinheit kann die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator
erneut starten, wenn der variable Ventilmechanismus eine Bedingung
zum erneuten Starten eines Betriebs des Aktuators erfüllt. Der
Betrieb des Aktuators kann erneut gestartet werden, wenn die Temperatur
des Aktuators auf eine Temperatur verringert wurde, die gleich oder
kleiner als eine Schwellwerttemperatur ist, bei der der Betrieb
des Aktuators gestoppt wird.
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Die
Steuereinheit kann eine Steuerung zum Fixieren der Position des
Antriebselements ausführen,
unmittelbar nachdem die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem
Aktuator erneut gestartet wurde.
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Die
Steuereinheit kann die Steuerung zum Fixieren der Position des Antriebselements
ausführen,
während
die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator erneut gestartet
wird. Die Steuereinheit kann die variable Ventilsteuerung zum Ändern der Position
des Antriebselements unter Verwendung des Aktuators ausführen, wenn
eine Anforderung bezüglich
eines Betriebs einer Brennkraftmaschine eine Bedingung zum Wiederaufnehmen
der variablen Ventilsteuerung erfüllt.
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Die
Bedingung zum Wiederaufnehmen der variablen Ventilsteuerung kann
dann erfüllt
sein, wenn zum Beispiel ein Fahrer eine Beschleunigung fordert.
Zusätzlich
kann die Bedingung zum Starten der variablen Ventilsteuerung dann
erfüllt
sein, wenn eine Differenz zwischen einer Position des Antriebselement,
die unter der Annahme geschätzt
wird, dass die variable Ventilsteuerung ausgeführt wird, und der fixierten
Position des Antriebselements gleich oder kleiner als ein vorbestimmter
Betrag ist.
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Der
variable Ventilmechanismus kann den Hub und die Dauer vergrößern, die
die Zeitperiode darstellt, in der das zumindest eine Einlassventil
oder Auslassventil hinsichtlich des Kurbelwinkels geöffnet gehalten
wird, indem das Antriebselement bewegt wird.
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Somit
sieht die Erfindung die Steuervorrichtung für den variablen Ventilmechanismus
vor, der das Überhitzen
eines Aktuators vermeidet, während nachteilige
Wirkungen auf das Fahrvermögen
eines Fahrzeugs reduziert werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der exemplarischen Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, wobei dieselben Bezugszeichen zum Darstellen
von ähnlichen
Elementen verwendet werden, und wobei:
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1 zeigt
eine Ansicht der Konfiguration einer Kraftmaschine gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 zeigt
eine Ansicht der Beziehung zwischen einem Ventilhub und einem Kurbelwinkel
bei einem variablen Ventilmechanismus;
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3 zeigt
eine Vorderansicht eines VVL-Mechanismus, der den Hub und die Dauer
eines Einlassventils steuert;
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4 zeigt
eine aufgebrochene Ausschnittsansicht des VVL-Mechanismus;
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5 zeigt
eine Schnittansicht eines Aktuators, der die Antriebswelle des VVL-Mechanismus
in einer axialen Richtung linear bewegt;
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6 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
der Einzelheit des VI-Abschnitts
des Aktuators gemäß der 5;
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7 zeigt
eine Wellenformansicht des Betriebs zum Vermeiden des Überhitzens
des Aktuators;
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8 zeigt
ein Flussdiagramm der Steuerung des Aktuators, die durch eine Steuereinheit
ausgeführt
wird; und
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9 zeigt
ein Flussdiagramm eines abgewandelten Beispiels der Steuerung, die
in dem Flussdiagramm in der 8 gezeigt
ist.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
In den Zeichnungen sind die gleichen oder entsprechenden Abschnitte durch
dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren wiederholte Beschreibung
wird weggelassen.
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Die 1 zeigt
die Konfiguration einer Kraftmaschine 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Wie dies in der 1 gezeigt
ist, ist eine Steuervorrichtung für einen variablen Ventilmechanismus
gemäß dem Ausführungsbeispiel
verwirklicht, wenn eine Steuereinheit 200 gemäß der 1 Programme
ausführt.
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Luft
wird in die Kraftmaschine 100 durch eine Luftreinigungsvorrichtung 102 eingelassen.
Ein Drosselventil 104 stellt die in die Kraftmaschine 100 eingelassene
Luftmenge ein. Das Drosselventil 104 ist ein elektrisch
gesteuertes Drosselventil, das durch einen Drosselmotor 312 angetrieben
wird.
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Luft
wird mit Kraftstoff in einem Zylinder 106 (Brennkammer)
gemischt. Eine Einspritzvorrichtung 108 spritzt Kraftstoff
direkt in den Zylinder 106 ein. Das Einspritzloch der Einspritzvorrichtung 108 ist nämlich in
dem Zylinder 106 positioniert. Kraftstoff wird von der
Einlassseite des Zylinders 106 eingespritzt (d.h. die Seite,
von der die Luft eingeführt wird).
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Kraftstoff
wird während
eines Einlasshubs eingespritzt. Jedoch ist der Zeitpunkt, bei dem
der Kraftstoff eingespritzt wird, nicht auf den Zeitpunkt während des
Einlasshubs beschränkt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Kraftmaschine 100 eine Direkteinspritz-Kraftmaschine,
bei der das Einspritzloch der Einspritzvorrichtung 108 in
dem Zylinder 106 positioniert ist. Zusätzlich zu der Einspritzvorrichtung 108,
die Kraftstoff direkt in den Zylinder 106 einspritzt, kann
jedoch eine andere Einspritzvorrichtung vorgesehen sein, die Kraftstoff
in einen Einlassanschluss einspritzt. Alternativ kann nur jene Einspritzvorrichtung
vorgesehen sein, die Kraftstoff in den Einlassanschluss einspritzt.
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Das
Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 106 wird durch
eine Zündkerze 110 gezündet und verbrannt.
Nachdem das Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrannt wurde, wird das Abgas
durch einen Drei-Wege-Katalysator 112 gereinigt. Dann wird
das Abgas zur Außenseite
eines Fahrzeugs ausgelassen. Durch Verbrennen des Luft/Kraftstoff-Gemischs
wird ein Kolben 114 nach unten gedrückt, und eine Kurbelwelle 116 wird
gedreht.
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Ein
paar Einlassventile 118 und ein paar Auslassventile 120 sind
bei dem oberen Abschnitt des Zylinders 106 vorgesehen.
Jedes Einlassventil 118 steuert die in den Zylinder 106 eingeführte Luftmenge
und die Zeitgebung, mit der die Luft in den Zylinder 106 eingeführt wird.
Jedes Auslassventil 120 steuert die aus dem Zylinder 106 ausgelassene
Abgasmenge und die Zeitgebung, mit der das Abgas aus dem Zylinder 106 ausgelassen
wird. Ein Nocken 122 treibt das Einlassventil 118 an.
Ein Nocken 124 treibt das Auslassventil 120 an.
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Ein
variabler Ventilzeitgebungs- und Hubmechanismus (nachfolgend als „VVTL-Mechanismus" bezeichnet) 126 steuert
die Öffnungs/Schließzeitgebungen,
den Hub und die Dauer des Einlassventils 118. Ein variabler
Ventilzeitgebungsmechanismus (nachfolgend als „VVT-Mechanismus" bezeichnet) 129 steuert
die Öffnungs/Schließzeitgebungen
des Auslassventils 120. Der Hub und die Dauer des Auslassventils 120 kann
auch gesteuert werden.
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Der
VVTL-Mechanismus 126 ist dadurch gebildet, dass der VVT-Mechanismus mit dem
VVL-Mechanismus kombiniert ist, der den Hub und die Dauer steuert.
Der VVL-Mechanismus kann entweder den Hub oder die Dauer steuern.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
steuert der VVT-Mechanismus die Öffnungs/Schließzeitgebungen
des Einlassventils 118 durch Drehen des Nockens 122.
Das Verfahren zum Steuern der Öffnungs/Schließzeitgegungen
ist nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Hinsichtlich des VVT-Mechanismus
wird ein bekannter, gewöhnlicher
VVT-Mechanismus verwendet. Daher wird eine detaillierte Beschreibung
des VVT-Mechanismus weggelassen. Der VVL-Mechanismus wird später beschrieben.
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Die
Steuereinheit 200 steuert einen Drosselventilöffnungsbetrag θth, eine
Zündzeitgebung,
eine Kraftstoffeinspritzeingebung, die einzuspritzende Kraftstoffmenge
und den Betriebzustand des Einlassventils 118 (zum Beispiel
die Öffnungs/Schließzeitgebungen,
den Hub und die Dauer), um die Kraftmaschine 100 in einem
gewünschten
Zustand zu betreiben. Die Steuereinheit 200 nimmt Signale
von einem Nockenwinkelsensor 300, einem Kurbelwinkelsensor 302,
einem Klopfsensor 304, einem Drosselventilöffnungsbetragssensor 306,
einem Zündschalter 308 und
einem Beschleunigungspedalbetätigungsbetragssensor 314 auf.
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Der
Nockenwinkelsensor 300 gibt ein Signal ab, das die Position
des Nockens angibt. Der Kurbelwinkelsensor 302 gibt Signale
ab, die die Drehzahl der Kurbelwelle 116 (d.h. eine Kraftmaschinendrehzahl)
und den Drehwinkel der Kurbelwelle 116 angeben. Der Klopfsensor 304 gibt
ein Signal ab, das die Intensität
von Schwingungen der Kraftmaschine 100 angibt. Der Drosselventilöffnungsbetragssensor 306 gibt
ein Signal ab, das den Drosselventilöffnungsbetrag θth angibt.
Wenn der Fahrer den Zündschalter 308 einschaltet,
dann gibt der Zündschalter 308 das Signal
ab, das angibt, dass der Zündschalter 308 eingeschaltet
ist. Der Beschleunigungspedalbetätigungsbetragssensor 314 gibt
ein Signal ab, das den Beschleunigungspedalbetätigungsbetrag Acc entsprechend
jenem Betrag angibt, um den das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird.
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Die
Steuereinheit 200 steuert die Kraftmaschine 100 auf
der Grundlage der Signale von den Sensoren, und auf der Grundlage
von Kennfeldern und Programmen, die in einem Speicher (nicht gezeigt)
gespeichert sind.
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Die 2 zeigt
die Beziehung zwischen dem Ventilhub und dem Kurbelwinkel bei dem
variablen Ventilmechanismus.
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Wie
dies in der 2 gezeigt ist, wird das Auslassventil
während
des Auslasshubs geöffnet und
geschlossen, und das Einlassventil wird während des Einlasshubs geöffnet und
geschlossen. Wellenformen EX1, EX2 geben den Hub des Auslassventils
an. Wellenformen IN1 bis IN3 und IN2a geben den Hub des Einlassventils
an. Der VVT-Mechanismus 129 für das Auslassventil ändert die Öffnungs/Schließzeitgebungen
des Auslassventils in dem Bereich von den Öffnungs/Schließzeitgebungen,
die durch die Wellenform EX1 angegeben sind, bis zu den Öffnungs/Schließzeitgebungen,
die durch die Wellenform EX2 angegeben sind. Der Pfeil RR gibt den
Betrag an, um den die Öffnungs/Schließzeitgebungen
des Auslassventils hinsichtlich den am stärksten vorgerückten Öffnungs/Schließzeitgebungen
verzögert
werden, die durch die Wellenform EX1 angegeben sind.
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Der
VVT-Mechanismus für
das Einlassventil ändert
die Öffnungs/Schließzeitgebungen
des Einlassventils in dem Bereich von den Öffnungs/Schließzeitgebungen,
die durch die Wellenform IN1 angegeben sind, bis zu den Öffnungs/Schließzeitgebungen, die
durch die Wellenform IN3 angegeben sind. Der Pfeil FR gibt den Betrag
an, um den die Öffnungs/Schließzeitgeungen
des Einlassventils hinsichtlich den am stärksten verzögerten Öffnungs/Schließzeitgebungen
vorgerückt
werden, die durch die Wellenform IN3 angegeben sind. Der Pfeil FR
gibt den Betrag an, mit dem die Öffnungs/Schließzeitgebungen
des Einlassventils hinsichtlich den am stärksten verzögerten Öffnungs/Schließzeitgebungen
vorgerückt
werden, die durch die Wellenform IN3 angegeben sind.
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Der
obere Totpunkt wird als „TDC" bezeichnet. Der
untere Totpunkt wird als „BDC" bezeichnet. Sowohl
das Auslassventil als auch das Einlassventil werden geöffnet, wenn
der Kolben nahe dem TDC ist. Die Zeitperiode, in der sowohl das
Auslassventil als auch das Einlassventil geöffnet sind, wird als eine „Überlappungsperiode" bezeichnet. Die
VVT-Mechanismen für
das Einlassventil und das Auslassventil stellen die Überlappungsperiode
ein. Falls sich die Überlappungsperiode
vergrößert, wenn
die Kraftmaschinendrehzahl hoch ist, dann wird eine große Luftmenge
in den Zylinder eingelassen, um die Abgabe der Kraftmaschine zu
verbessern. Falls die Überlappungsperiode
vergrößert wird,
wenn die Kraftmaschinendrehzahl niedrig ist, dann kehrt das Abgas
in den Zylinder zurück,
und die Verbrennung wird instabil.
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Des
Weiteren können
der Hub und die Dauer des Einlassventils in einem vorgegebenen Bereich geändert werden.
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Der
Hub mit der Wellenform IN2 ist nämlich maximal,
und der Hub mit der Wellenform IN2A ist minimal. Die Dauer stellt
die Zeitperiode dar, in der das Einlassventil hinsichtlich des Kurbelwinkels
geöffnet gehalten
wird. Die Dauer mit der Wellenform IN2 ist am längsten, und die Dauer mit der
Wellenform IN2A ist am kürzesten.
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Die 3 zeigt
eine Vorderansicht des VVL-Mechanismus 400, der den Hub
und die Dauer des Einlassventils steuert.
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Wie
dies in der 3 gezeigt ist, hat der VVL-Mechanismus 400 eine
Antriebswelle 410, ein Stützrohr 420, einen
Eingabearm 430 und einen Schwingnocken 440. Die
Antriebswelle 410 erstreckt sich in einer Richtung. Das
Stützrohr 420 deckt
die Außenfläche der
Antriebswelle 410 ab. Der Eingabearm 430 und der Schwingnocken 440 sind
um die Außenfläche des
Stützrohrs 420 vorgesehen,
und sie sind in der axialen Richtung der Antriebswelle 410 angeordnet.
Der Aktuator, der die Antriebswelle 410 linear bewegt,
ist an dem Ende der Antriebswelle 410 vorgesehen.
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Bei
dem VVL-Mechanismus 400 ist pro Zylinder ein Nocken 122 vorgesehen.
Ein Eingabearm 430 entspricht dem einen Nocken 122.
Ein Schwingnocken 440 ist an einer Seite des Eingabearms 430 vorgesehen,
und ein anderer Schwingnocken 440 ist an der anderen Seite
des Eingabearms 430 vorgesehen. Die beiden Schwingnocken 440 entsprechen dem
paar Einlassventile 118, die pro Zylinder vorgesehen sind.
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Das
Stützrohr 420 hat
eine hohle, zylindrische Form. Das Stützrohr 420 ist parallel
zu der Nockenwelle 130 angeordnet. Das Stützrohr 420 ist
an einem Zylinderkopf befestigt, um eine axiale Bewegung oder Drehung
des Stützrohrs 420 zu
verhindern.
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Die
Antriebswelle 410 ist in dem Stützrohr 420 so eingefügt, dass
sich die Antriebswelle 410 in der axialen Richtung gleitbar
bewegt. Der Eingabearm 430 und die beiden Schwingnocken 440 sind
um die Außenfläche des
Stützrohrs 420 vorgesehen.
Der Eingabearm 430 und die beiden Schwingnocken schwingen
um die Achse der Antriebswelle 410, aber sie bewegen sich
nicht in der axialen Richtung.
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Der
Eingabearm 430 hat einen Armabschnitt 432 und
einen Walzenabschnitt 434. Der Armabschnitt 432 steht
von der Außenfläche des Stützrohrs 420 vor.
Der Walzenabschnitt 434 ist mit dem Ende des Armabschnitts 432 so
verbunden, dass sich der Walzenabschnitt 434 dreht. Der
Eingabearm 430 ist so positioniert, dass der Walzenabschnitt 434 mit
dem Nocken 122 in Kontakt ist.
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Der
Schwingnocken 440 hat einen Lappen 442, der eine
im Wesentlichen dreieckige Form aufweist. Der Lappen 442 steht
von der Außenfläche des
Stützrohrs 420 vor.
Der Lappen 442 hat eine Nockenfläche 440, die eine
konkave Form aufweist. Eine Walze ist an einem Schwenkarm 128 so
angebracht, dass sich die Walze dreht. Die Walze wird an die Nockenfläche 444 durch
die Kraft einer Ventilfeder gedrückt,
die bei dem Einlassventil 118 vorgesehen ist.
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Der
Eingabearm 430 und der Schwingnocken 440 schwingen
einstückig
um die Achse der Antriebswelle 410. Wenn sich die Nockenwelle 430 dreht,
schwingt daher der Eingabearm 430, der mit dem Nocken 122 in
Kontakt ist, und außerdem schwingt
der Schwingnocken 440 aufgrund der Bewegung des Eingabearms 430.
Die Bewegung der Schwingnocken 440 wird zu dem Einlassventil 118 über den
Schwenkarm 128 übertragen.
Somit wird das Einlassventil geöffnet
und geschlossen.
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Der
VVL-Mechanismus 400 hat des Weiteren einen Mechanismus,
der die Differenz zwischen den Phasen des Eingabearms 430 und
des Schwingnockens 440 um die Achse des Stützrohrs 420 ändert. Dieser
Mechanismus ändert
in geeigneter Weise den Hub und die Dauer des Einlassventils 118.
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Wenn
sich die Phasendifferenz erhöht,
erhöht
sich nämlich
der Schwingwinkel des Schwenkarms 128 hinsichtlich des
Schwingwinkels des Eingabearms 430 und des Schwingnockens 440.
Dies vergrößert den
Hub und die Dauer des Einlassventils 118.
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Wenn
sich die Phasendifferenz verringert, verringert sich nämlich der
Schwingwinkel des Schwenkarms 128 hinsichtlich des Schwingwinkels des
Eingabearms 430 und des Schwingnockens 440. Dies
verringert den Hub und die Dauer des Einlassventils 118.
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Die 4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des VVL-Mechanismus.
In der 4 zeigt die ausgeschnittene Ansicht des VVL die innere
Struktur des VVL-Mechanismus.
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Wie
dies in der 4 gezeigt ist, ist ein Schiebezahnrad 450 in
dem Raum untergebracht, der durch den Eingabearm 430, die
beiden Schwingnocken 440 und die Außenfläche des Stützrohrs 420 definiert
ist. Das Schiebezahnrad 450 ist an dem Stützrohr 420 gestützt. Das
Schiebezahnrad 450 dreht sich um das Stützrohr 420, und es
wird an dem Stützrohr 420 in
der axialen Richtung verschoben.
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Ein
Schrägzahnrad 452 ist
an der Mitte des Schiebezahnrads 450 in der axialen Richtung
vorgesehen. Die rechte Schrägverzahnung
ist in dem Schrägzahnrad 452 ausgebildet.
Schrägzahnräder 454 sind
an den Seiten des Schrägzahnrads 452 vorgesehen.
Die linke Schrägverzahnung
ist jeweils in den Schrägzahnrädern 454 ausgebildet.
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Schrägverzahnungen
sind an den Innenflächen
des Eingabearms 430 und der beiden Schwingnocken 440 ausgebildet.
Die Schrägverzahnungen kämmen die
Schrägzahnräder 452 und 454.
Die rechte Schrägverzahnung
ist nämlich
an der Innenfläche
des Eingabearms 430 ausgebildet. Die rechte Schrägverzahnung
kämmt das
Schrägzahnrad 452. Die
linke Schrägverzahnung
ist an der Innenfläche von
jedem Schwingnocken 440 ausgebildet. Die linke Schrägverzahnung
kämmt das
Schrägzahnrad 454.
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Ein
Langloch 456 ist in dem Schiebezahnrad 450 an
der Position zwischen einem Schrägzahnrad 454 und
dem Schrägzahnrad 452 ausgebildet.
Das Langloch 456 erstreckt sich in der Umfangsrichtung. Ein
Langloch (nicht gezeigt) ist in dem Stützrohr 420 ausgebildet.
Das Langloch (nicht gezeigt) erstreckt sich in der axialen Richtung,
und es überlappt
sich teilweise mit dem Langloch 456. Ein Eingriffsstift 412 ist
einstückig
an der Antriebswelle 410 ausgebildet. Die Antriebswelle 410 ist
in dem Stützrohr 420 eingefügt. Der
Eingriffsstift 412 ragt durch jenen Bereich hindurch, in
dem sich das Langloch 456 und das Langloch (nicht gezeigt)
teilweise miteinander überlappen.
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Wenn
sich die Antriebswelle 410 in der axialen Richtung bewegt,
drückt
der Eingriffsstift 412 das Schiebezahnrad 450.
Infolgedessen bewegen sich die Schrägzahnräder 452 und 454 gleichzeitig
in der axialen Richtung der Antriebswelle 410. Jedoch bewegen
sich der Eingabearm 430 und die Schwingnocken 440,
die die Schrägzahnräder 452 und 454 durch
die Verzahnungen kämmen,
nicht in der axialen Richtung. Daher werden der Eingabearm 430 und die
Schwingnocken 440 um die Antriebswelle 410 aufgrund
der Kämmung
mit den Schrägverzahnungen
geschwenkt.
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Die
Torsionsrichtung der Schrägverzahnung, die
an der Innenfläche
des Eingabearms 430 ausgebildet ist, ist entgegengesetzt
zu der Torsionsrichtung der Schrägverzahnung,
die an der Innenfläche
des Schwingnockens 440 ausgebildet ist. Daher werden der
Eingabearm 430 und der Schwingnocken 440 in entgegengesetzten
Richtungen geschwenkt. Somit kann die Differenz zwischen den Phasen
des Eingabearms 430 und dem Schwingnocken 440 geändert werden.
Dies ermöglicht
es, dass der Hub und die Dauer des Einlassventils 118 in
der vorstehend beschriebenen Art und Weise geändert werden. Jedoch ist die
Konfiguration des VVL-Mechanismus nicht auf diese Konfiguration
beschränkt.
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Die 5 zeigt
eine Schnittansicht eines Aktuators 500, der die Antriebswelle 410 des
VVL-Mechanismus 400 linear bewegt.
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Wie
dies in der 5 gezeigt ist, hat der Aktuator 500 ein
Gehäuse 510,
ein Differenzialwalzenzahnrad 600 und einen Motor 700.
Das Gehäuse 510 definiert
einen Raum 512. Das Differenzialwalzenzahnrad 600 wandelt
eine Drehbewegung zu einer linearen Bewegung um. Der Motor 700 gibt
die Drehbewegung in das Differenzialwalzenzahnrad 600 ein.
Eine Öffnung 514 ist
in dem Gehäuse 510 ausgebildet.
Die Öffnung 514 mündet zu
dem Zylinderkopf, an dem der VVL-Mechanismus 400 vorgesehen
ist.
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Das
Differenzialwalzenzahnrad 600 hat eine Sonnenwelle 610,
eine Vielzahl Planetenwellen 620 und eine Mutter 630.
Die Sonnenwelle 610 erstreckt sich entlang einer Achse 800.
Die Planetenwellen 620 erstrecken sich an der Außenfläche der
Sonnenwelle 610 parallel zu der Achse 800. Die
Planetenwellen 620 sind um die Achse 800 in der
Umfangsrichtung angeordnet. Die Mutter 630, die eine zylindrische
Form aufweist, ist um die Achse 800 so ausgebildet, dass
sie die Planetenwellen 620 umgibt.
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Die
Sonnenwelle 610, die sich entlang der Achse 800 erstreckt,
ist an die Antriebswelle 410 ausgerichtet. Die Sonnenwelle 610 steht
von dem Raum 512 zur Außenseite des Gehäuses 510 durch
die Öffnung 514 vor.
Die Sonnenwelle 610 ist mit der Antriebswelle 410 unter
Verwendung einer Kopplung oder dergleichen (nicht gezeigt) verbunden.
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Die
Sonnenwelle 610 hat einen Verzahnungsabschnitt 614 und
einen Gewindeabschnitt 616. Eine Verzahnung ist in dem
Verzahnungsabschnitt 614 ausgebildet. Ein Außengewinde
ist in dem Gewindeabschnitt 616 ausgebildet. Ein ringförmiges Sonnenrad 640 ist
an dem Ende der Sonnenwelle 610 angebracht, das in dem
Raum 512 positioniert ist. Ein Stirnrad ist an der Außenfläche des
Sonnenrads 640 ausgebildet. An dem Stirnrad sind Zähne um die
Achse 800 in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Ein
Stopperkranz 516 ist an der Sonnenwelle 610 so
befestigt, dass er den Verzahnungsabschnitt 614 umgibt.
Eine Verzahnung ist an der Innenfläche des Stopperkranzes 516 ausgebildet.
Durch einen Eingriff des Stopperkranzes 516 mit dem Verzahnungsabschnitt 614 wird
die Drehbewegung der Sonnenwelle 610 um die Achse 800 begrenzt.
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Halter 900 und 910 sind
an den Enden der Planetenwellen 620 vorgesehen. Jeder Halter 900 und 910,
der eine Ringform aufweist, ist um die Achse 800 vorgesehen.
Die Enden der Planetenwellen 620 sind durch die Halter 900 und 910 so
gestützt, dass
sich die Planetenwellen 620 drehen. Die Halter 900 und 910 sind
in einem vorbestimmten Intervall in der Richtung der Achse 800 positioniert.
Die Halter 900 und 910 sind durch eine Stützsäule miteinander verbunden,
die sich parallel zu den Planetenwellen 620 erstreckt.
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Der
Motor 700 hat einen Rotor 720 und einen Stator 730.
Der Rotor 720 ist an der Außenfläche der Mutter 630 zum
Beispiel durch eine Schrumpfpassung, eine Presspassung oder einem
Klebemittel befestigt. Ein Stator 730 ist an dem Gehäuse 510 zum Beispiel
durch eine Schrumpfpassung, eine Presspassung oder ein Klebemittel
befestigt. Eine Spule 740 ist um den Stator 730 gewickelt.
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Der
Stator 730, der eine Ringform aufweist, ist um die Achse 800 so
vorgesehen, dass er den Rotor 720 umgibt. Der Rotor 720 ist
um die Achse 800 entlang der Umfangsrichtung so positioniert,
dass ein vorbestimmter Raum zwischen dem Rotor 720 und dem
Stator 730 ausgebildet ist. Dauermagnete 750 sind
an dem Rotor 720 in Intervallen mit einem vorbestimmten
Winkel um die Achse 800 so angeordnet, dass die Dauermagneten 750 dem
Stator 730 zugewandt sind. Durch Zuführen einer elektrischen Leistung
in die Spule 740 wird ein magnetisches Feld zwischen dem
Rotor 720 und dem Stator 730 erzeugt. Somit werden
der Rotor 720 und die Mutter 630 um die Achse 800 gedreht.
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Jede
Planetenwelle 620 hat einen Gewindeabschnitt 622 und
Zahnradabschnitte 624 und 626, die an den Seiten
des Gewindeabschnitts 622 ausgebildet sind.
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Die 6 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
der Einzelheit des VI-Abschnitts
des Aktuators 500 gemäß der 5.
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Wie
dies in der 5 und in der 6 gezeigt
ist, ist ein Außengewinde
bei dem Gewindeabschnitt 622 der jeweiligen Planetenwelle 620 ausgebildet.
Das Außengewinde,
das bei dem Gewindeabschnitt 622 ausgebildet ist, ist mit
dem Außengewinde
im Eingriff, das bei dem Gewindeabschnitt 616 der Sonnenwelle 610 ausgebildet
ist, und mit dem Innengewinde, das an der Innenfläche der
Mutter 630 ausgebildet ist. Die Torsionsrichtung des Außengewindes,
das bei dem Gewindeabschnitt 622 der jeweiligen Planetenwelle 620 ausgebildet
ist, ist entgegengesetzt zu der Torsionsrichtung des Außengewindes, das
bei dem Gewindeabschnitt 616 der Sonnenwelle 610 ausgebildet
ist, und sie ist gleich der Torsionsrichtung des Innengewindes,
das an der Innenfläche der
Mutter 630 ausgebildet ist.
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Ein
Stirnzahnrad ist bei dem Zahnradabschnitt 624 der jeweiligen
Planetenwelle 620 ausgebildet. Das Stirnzahnrad, das bei
dem Zahnradabschnitt 624 ausgebildet ist, kämmt das
Stirnzahnrad, das an der Außenfläche des
Sonnenrads 640 ausgebildet ist, und das Stirnzahnrad, das
an der Innenfläche
eines Hohlrads 650 ausgebildet ist. Das Stirnzahnrad ist
zum Beispiel durch einen Walzprozess oder einen Schneidprozess ausgebildet,
und zwar an dem Ende der Planetenwelle 620, bei dem ein
Außengewinde
an der gesamten Außenfläche ausgebildet
ist. Ein Stirnzahnrad ist außerdem
bei dem Zahnradabschnitt 626 der jeweiligen Planetenwelle 620 ausgebildet.
Das Stirnzahnrad, das bei dem Zahnradabschnitt 626 ausgebildet
ist, kämmt das
Stirnzahnrad, das an der Innenfläche
des Hohlrads 650 ausgebildet ist.
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Die
Mutter 630 ist durch ein Lager gestützt, das an dem Gehäuse 510 befestigt
ist, so dass sich die Mutter 630 um die Achse 800 dreht.
Ein Innengewinde ist an der Innenfläche der Mutter 630 ausgebildet.
Die Torsionsrichtung des Innengewindes, das an der Innenfläche der
Mutter 630 ausgebildet ist, ist entgegengesetzt zu der
Torsionsrichtung des Außengewindes,
das bei dem Gewindeabschnitt 616 der Sonnenwelle 610 ausgebildet
ist.
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Die
Hohlräder 650 sind
an der Mutter 630 so befestigt, dass die Hohlräder 650 an
den Seiten der Innenfläche
positioniert sind, an der das Innengewinde ausgebildet ist. Ein
Stirnzahnrad ist an der Innenfläche
des jeweiligen Hohlrads 650 ausgebildet. Bei dem Stirnzahnrad
sind Zähne
um die Achse 800 in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Das
Außengewinde,
das bei dem Gewindeabschnitt 616 der Sonnenwelle 610 ausgebildet
ist, das Außengewinde,
das bei dem Gewindeabschnitt 622 der jeweiligen Planetenwelle 620 ausgebildet
ist, und das Innengewinde, das an der Innenfläche der Mutter 630 ausgebildet
ist, sind mehrere Gewinde, die dieselbe Teilung haben. Da die Sonnenwelle 610 in
der Richtung der Achse 800 während eines Hubs bei diesem
Ausführungsbeispiel
bewegt wird, wird die Anzahl der Helices bei jedem Gewinde zum Beispiel
auf der Grundlage der Beziehung bestimmt, die durch die Gleichung
dargestellt wird: Ns : Np : Nn = (Ds + 1) : Dp : Dn. In dieser Gleichung
stellen Ds, Dp und Dn die Teilkreisdurchmesser des Außengewindes,
das an der Sonnenwelle 610 ausgebildet ist, des Außengewindes,
das an der jeweiligen Planetenwelle 620 ausgebildet ist,
und des Innengewindes dar, das an der Mutter 630 ausgebildet
ist. Ns, Np und Nn stellen die Anzahl der Helices bei dem Außengewinde,
das an der Sonnenwelle 610 ausgebildet ist, des Außengewindes,
das an der jeweiligen Planetenwelle 620 ausgebildet ist,
und des Innengewindes dar, das an der Mutter 630 ausgebildet
ist. Jedoch kann die Beziehung zwischen den Teilkreisdurchmessern und
der Anzahlen der Starts durch andere Gleichungen dargestellt werden.
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Wenn
sich die Mutter 630 dreht, dann wird die Drehung der Mutter 630 zu
jeder Planetenwelle 620 übertragen, da das Innengewinde,
das an der Innenfläche
der Mutter 630 ausgebildet ist, mit dem Außengewinde
im Eingriff ist, das an der entsprechenden Planetenwelle 620 ausgebildet
ist. Das Stirnzahnrad, das bei dem Zahnradabschnitt 624 der
jeweiligen Planetenwelle 620 ausgebildet ist, kämmt dann
die Stirnzahnräder,
die an der Außenfläche des Sonnenrads 640 und
an der Innenfläche
des Hohlrads 650 ausgebildet sind. Außerdem kämmt das Stirnzahnrad, das bei
dem Zahnradabschnitt 626 der Planetenwelle 620 ausgebildet
ist, das Stirnzahnrad, das an der Innenfläche des Hohlrads 650 ausgebildet ist.
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Daher
bewegt sich jede Planetenwelle 620 nicht in der Richtung
der Achse 800. Jedoch bewegt sich jede Planetenwelle 620 um
die Achse 800, während
sie um ihre Achse gedreht wird. Gleichzeitig wird jede Planetenwelle 620 parallel
zu der Achse 800 aufgrund der Kämmung der vorstehend beschriebenen
Stirnzahnräder
gehalten.
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Da
das Gewinde, das an jeder Planetenwelle 620 ausgebildet
ist, mit dem Gewinde im Eingriff ist, das an der Sonnenwelle 610 ausgebildet
ist, wird die Drehbewegung der jeweiligen Planetenwelle 620 zu der
Sonnenwelle 610 übertragen.
Die Drehbewegung der Sonnenwelle 610 wird durch den Stopperkranz 516 begrenzt.
Daher bewegt sich die Sonnenwelle 610 entlang der Richtung
der Achse 800. Infolgedessen bewegt sich die Antriebswelle 410 linear. Dies ändert den
Hub und die Dauer des Einlassventils 118, wie dies vorstehend
beschrieben ist.
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Ein
Sensor 1000 erfasst die Betriebsgröße (d.h. die Drehzahl oder
den Drehwinkel) des Motors 700 (des Rotors 720).
Das Signal, das das Ergebnis der Erfassung angibt, wird zu der Steuereinheit 200 übertragen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
erfasst die Steuereinheit 200 indirekt den Hub und die
Dauer des Einlassventils 118 auf der Grundlage der Betriebsgröße des Motors 700 unter
Verwendung eines Kennfelds, das die Beziehung zwischen der Betriebsgröße des Motors 700 und
dem Hub und der Dauer des Einlassventils 118 angibt.
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Gemäß dem Pulsdauerverhältnis des
Steuersignals, das von der Steuereinheit 200 übertragen wird,
hält der
Motor 700, der der Aktuator ist, die Antriebswelle 410 in
einem neutralen Zustand, die das Antriebselement ist, oder er bewegt
die Antriebswelle 410 zu der „maximalen Position", um den Hub und die
Dauer zu vergrößern, oder
zu der „minimalen
Position", um den
Hub und die Dauer zu verringern. Wenn die Antriebswelle 410 an
der „maximalen
Position" ist, dann
ist der Hub maximal, und die Dauer ist am längsten. Wenn die Antriebswelle 410 an
der „minimalen
Position" ist, dann
ist der Hub minimal, und die Dauer ist am kürzesten.
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Wenn
die Kraft durch die Antriebswelle 410 entlang der Richtung
der Achse 800 aufgebracht wird, dann dreht sich der Motor 700 aus
dem folgenden Grund nicht. Der Gewindeabschnitt 616 der
Sonnenwelle 610 ist mit dem Gewindeabschnitt der jeweiligen
Planetenwelle 620 im Eingriff, und der Gewindeabschnitt
der jeweiligen Planetenwelle an der Seite entgegengesetzt zu der
Sonnenwelle 620 ist mit dem Innengewinde im Eingriff, das
bei dem Gewindeabschnitt 622 der Mutter 630 ausgebildet
ist. Außerdem
wird die Mutter 630 so zurückgehalten, dass sich die Mutter 630 nicht
entlang der Richtung der Achse 800 bewegt.
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Wenn
die Kraft, die durch die Antriebswelle 410 entlang der
Richtung der Achse 800 von der Gewindekante an der Sonnenwelle 610 zu
der Gewindekante an der jeweiligen Planetenwelle 620 übertragen
wird, dann nimmt die seitliche Fläche der Gewindekante an der
jeweiligen Planetenwelle 620 die Kraft in der im Wesentlichen
vertikalen Richtung auf. Dementsprechend wird kaum die Kraft zum
Drehen der jeweiligen Planetenwelle 620 erzeugt. Wenn die Leistungsquelle
für den
Motor 700 zum Drehen der jeweiligen Planetenwelle 620 unter
Verwendung des Stirnzahnrads bei dem Zahnradabschnitt 626 eingeschaltet
wird, dann bewegt sich die Sonnenwelle 610 entlang der
Richtung der Achse 800. Wenn jedoch zum Beispiel die Leistungsquelle
für den
Motor 700 ausgeschaltet wird, dann bewegt sich die Sonnenwelle 610 nicht,
da die Position der jeweiligen Planetenwelle 620 aufgrund
der Reibung fixiert ist, die bei dem Aktuator 500 erzeugt
wird. Infolgedessen bleibt die Antriebswelle 410 an derselben
Position.
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Als
der Sensor 1000 kann jener Sensor verwendet werden, der
Pulse abgibt, wie zum Beispiel ein Drehencoder. Die Anzahl der Pulse
wird gezählt. Die
maximale Position und die minimale Position der Antriebswelle 410 werden
jeweils als der Referenzwert gelernt, und zwar unmittelbar nachdem
ein Zündschalter
eingeschaltet wurde. Der Versetzungsbetrag, um den die Antriebswelle 410 von
der maximalen Position oder der minimalen Position versetzt wird,
wird dadurch erhalten, dass die gezählte Anzahl der Pulse zu dem
Referenzwert addiert wird. Somit erhält die Steuereinheit 200 den
Wert VC der Dauer entsprechend dem Versetzungsbetrag (nachfolgend wird
dieser Wert als „sensors
basierter Wert VC" bezeichnet).
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Die 7 zeigt
ein Wellenformdiagramm des Betriebs zum Vermeiden des Überhitzens
des Aktuators 500.
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Die 8 zeigt
ein Flussdiagramm zum Beschreiben der Steuerung für den Aktuator,
die durch die Steuereinheit 200 ausgeführt wird. Die durch das Flussdiagramm
gezeigte Routine wird von einer vorbestimmten Hauptroutine aufgerufen
und ausgeführt, und
zwar jedes Mal dann, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist,
oder jedes Mal dann, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 7 und 8 wird das
Fahrzeug in einem „Optimaldauermodus" während der
Zeitperiode nach dem Zeitpunkt t0 bis zu dem Zeitpunkt t1 betrieben.
Bei dem Optimaldauermodus werden der Hub und die Dauer auf der Grundlage
des Beschleunigungspedalbetätigungsbetrags
und der Kraftmaschinendrehzahl geändert. Während der Zeitperiode nach
dem Zeitpunkt t0 bis zu dem Zeitpunkt t1 wird bestimmt, dass die
Temperatur T des Aktuators 500 einen Schwellwert T1 bei einem
Schritt S1 nicht erreicht hat. Daher schreitet die Routine zu einem
Schritt S8. Bei dem Schritt S8 wird bestimmt, dass kein Fehler bei
dem Aktuator 500 aufgrund einer Überhitzung während der
vorherigen Routine aufgetreten ist. Daher schreitet die Routine
zu einem Schritt S14, und die Hauptroutine wird wieder aufgenommen.
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Bei
dem Schritt S1 kann die Temperatur des Aktuators 500 durch
einen Temperatursensor gemessen werden, der nahe dem Aktuator 500 vorgesehen
ist, wie zum Beispiel ein Thermistor. Alternativ kann auf der Grundlage
der Zeitperiode, in der der Aktuator 500 kontinuierlich
betrieben wird, oder auf der Grundlage der elektrischen Leistung,
die durch den Aktuator 500 verbraucht wird, bestimmt werden, ob
der Aktuator 500 überhitzt
wird.
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Falls
bestimmt wird, dass der Aktuator 500 bei dem Schritt S1
zu dem Zeitpunkt t1 überhitzt
wird, schreitet die Routine zu einen Schritt S2. Ein Überhitzungsmerker,
der angibt, ob der Aktuator 500 überhitzt wird, wird eingeschaltet.
Zusätzlich
wird der Leistungsreduktionsmerker FP eingeschaltet, der angibt,
dass die zu dem Aktuator 500 zugeführte elektrische Leistung reduziert
werden muss. Jedoch ist der sensorbasierte Wert VC der Dauer kleiner
als der fixierte Sollwert VC1 der Dauer bei einem „Langdauermodus", in dem die Kraftmaschine
stabil arbeitet. Falls der Betriebsmodus plötzlich von dem Optimaldauermodus
zu dem Langdauermodus geändert wird,
kann ein Fahrer daher einen Momentenstoß spüren.
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Der
Aktuator 500 kann zum Beispiel dann überhitzt werden, wenn der Fahrer
häufig
das Beschleunigungspedal betätigt,
um das Fahrzeug an einer kurvigen Bergfahrt wiederholt zu beschleunigen und
zu verzögern.
In einer derartigen Situation stellt der variable Ventilmechanismus
die Dauer wiederholt ein. Auch wenn der sensorbasierte Wert VC der
gegenwärtigen
Dauer klein ist, wird daher erwartet, dass die Dauer bald vergrößert wird.
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Somit
schreitet die Routine zu einem Schritt S3. Bei dem Schritt S3 bestimmt
die Steuereinheit 200, ob der sensorbasierte Wert VC der
Dauer gleich oder größer als
der fixierte Sollwert VC1 bei dem Langdauermodus ist. Da der sensorbasierte
Wert VC kleiner als der Sollwert VC1 während der Zeitperiode nach
dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 ist, wird der Überwachungsprozess
bei dem Schritt 3 fortgesetzt.
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Wenn
der sensorbasierte Wert VC gleich oder größer als der fixierte Sollwert
VC1 bei dem Zeitpunkt t2 ist, schreitet die Routine zu einem Schritt S4.
Bei dem Schritt S4 wird eine fixierte Dauer vorübergehend aufrechterhalten,
ohne dass die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 unterbrochen
wird.
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Dann
wird bei einem Schritt S5 bestimmt, ob der Absolutwert der Differenz
zwischen dem sensorbasierten Wert VC und dem fixierten Sollwert
VC1 kleiner als ein vorbestimmter Wert K ist.
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Bei
dem Beispiel in der 7 ist der sensorbasierte Wert
VC auf den großen
Wert fixiert, wie dies durch die Wellenform W1 bei dem Zeitpunkt
t3 angegeben ist. Daher schreitet die Routine zu einem Schritt S6.
Bei dem Schritt S6 wird zugelassen, dass die Leistungsquelle für den Motor 700 ausgeschaltet wird.
Somit wird die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 unterbrochen,
während
der sensorbasierte Wert VC auf den großen Wert fixiert wird.
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In
der Zeitperiode nach dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4 wird
die Kraftmaschine bei dem Langdauermodus gesteuert. Bei diesem Langdauermodus
wird die Lufteinlassmenge durch das Drosselventil eingestellt, während die
Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 unterbrochen
wird, und die Dauer wird fixiert, wie dies durch die Wellenform
W1 angegeben ist.
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Wenn
die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 unterbrochen
wird, bleibt die Antriebswelle 410 an derselben Position
aufgrund der Reibung, die in dem Aktuator 500 erzeugt wird, wie
dies unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben
ist. Dabei wird die elektrische Leistung weiterhin zu dem Sensor 1000 zugeführt, und
der sensorbasierte Wert VC wird weiterhin berechnet, der die Position
der Antriebswelle 410 angibt.
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Falls
der sensorbasierte Wert VC von dem fixierten Sollwert VC1 abweicht,
falls nämlich
der Absolutwert der Differenz zwischen dem sensorbasierten Wert
VC und dem fixierten Sollwert VC1 gleich oder größer als der vorbestimmte Wert
K aufgrund einer bestimmten Ursache ist, während die Zufuhr der elektrischen
Leistung zu dem Aktuator 500 unterbrochen wird, schreitet
die Routine von dem Schritt S5 zu einem Schritt S7. Bei dem Schritt
S7 wird die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 erneut
gestartet, und die Steuereinheit 200 steuert den Aktuator 500 derart,
dass die Dauer gleich dem fixierten Sollwert wird.
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Wenn
der Schritt 6 oder der Schritt 7 beendet wird,
schreitet die Routine zu einem Schritt S14, und die Hauptroutine
wird wieder aufgenommen.
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Wenn
die Temperatur T des Aktuators 500 bei dem Zeitpunkt t4
verringert ist, dann wird bestimmt, dass die Temperatur T des Aktuators 500 gleich
oder kleiner als der Schwellwert T1 bei dem Schritt S1 ist. Somit
schreitet die Routine zu einem Schritt S8. Da die Steuereinheit 200 die
Informationen speichert, dass ein Fehler bei dem Aktuator 500 bei
dem Schritt S2 während
der vorherigen Routine auftreten würde, schreitet die Routine
von dem Schritt S8 zu dem Schritt S9.
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Bei
dem Schritt S9 wird elektrische Leistung zu dem Aktuator 500 zugeführt. Die
Routine schreitet zu einem Schritt S10. Bei dem Schritt S10 wird
die Kraftmaschine in dem Langdauermodus gesteuert, so dass die Dauer
unter Verwendung des Aktuators 500 fixiert wird. Somit
wird die Kraftmaschine in der Zeitperiode nach dem Zeitpunkt t4
bis zu dem Zeitpunkt t5 in der 7 in diesem
Langdauermodus gesteuert. Falls der Betriebsmodus zu dem Optimaldauermodus
bei dem Zeitpunkt t4 geändert
wird, kann der Fahrer einen Momentenstoß aufgrund einer plötzlichen Änderung
der Lufteinlassmenge spüren. Daher
wird der Betriebsmodus nicht zu dem Optimaldauermodus bei dem Zeitpunkt
t4 geändert.
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In
der Zeitperiode nach dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5 wird
bestimmt, ob der Fahrer eine Beschleunigung bei dem Schritt S11
fordert. Falls der Fahrer keine Beschleunigung fordert, werden die
Schritte S10 und S11 wiederholt durchgeführt. Falls der Fahrer eine
Beschleunigung fordert, zum Beispiel durch Niederdrücken des
Beschleunigungspedals bei dem Zeitpunkt t5, schreitet die Routine
von dem Schritt S11 zu einem Schritt S12.
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Bei
dem Schritt S12 wird der Betriebsmodus zu dem Optimaldauermodus
geändert,
bei dem die Dauer geändert
wird. Da der Betriebsmodus geändert
wird, wenn der Fahrer eine Beschleunigung fordert, zum Beispiel
durch Niederdrücken
des Beschleunigungspedals, wird der Optimaldauermodus wieder aufgenommen,
ohne dass eine Unannehmlichkeit für den Fahrer verursacht wird.
Bei einem Schritt S13 werden die Informationen gelöscht, dass der
Fehler bei dem Aktuator 500 aufgrund des Überhitzens
auftreten würde,
die bei dem Schritt S2 gespeichert wurden. Nachdem der Schritt S13
beendet ist, schreitet die Routine zu dem Schritt S14, und die Hauptroutine
wird wieder aufgenommen.
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Die 9 zeigt
ein Flussdiagramm des abgewandelten Beispiels der Steuerung, die
durch das Flussdiagramm in der 8 gezeigt
ist. Bei dem Flussdiagramm in der 8 wird bei
dem Schritt S11 bestimmt, ob der Betriebsmodus von dem Langdauermodus
zu dem Optimaldauermodus geändert
werden soll, und zwar auf der Grundlage dessen, ob der Fahrer eine
Beschleunigung fordert, zum Beispiel durch Betätigen des Beschleunigungspedals.
Das Flussdiagramm in der 9 hat einen Schritt S11A anstelle
des Schritts S11. Die anderen Schritte in dem Flussdiagramm in der 9 sind
gleich wie in dem Flussdiagramm in der 8, das vorstehend beschrieben
wurde. Daher wird die Beschreibung der anderen Schritte in dem Flussdiagramm
in der 9 weggelassen.
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Bei
diesem abgewandelten Beispiel wird der Sollwert der Dauer bei dem
Optimaldauermodus so berechnet, wie dies durch die Wellenform W2
angegeben ist, während
die Kraftmaschine in dem Langdauermodus so gesteuert wird, dass
die Dauer während
der Zeitperiode nach dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4 in
der 7 fixiert wird.
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Bei
dem Schritt S11A wird bestimmt, ob der berechnete Sollwert der Dauer
bei dem Optimaldauermodus mit dem fixierten Wert der Dauer bei dem Langdauermodus übereinstimmt,
oder ob die Differenz zwischen dem berechneten Sollwert bei dem Optimaldauermodus
und dem fixierten Wert bei dem Langdauermodus gleich oder kleiner
als ein bestimmter Schwellwert ist.
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Wenn
die Routine auf der Grundlage des Flussdiagramms in der 9 ausgeführt wird,
wird die Kraftmaschine in dem Langdauermodus in der Zeitperiode
nach dem Zeitpunkt t5 bis zu dem Zeitpunkt t6 gesteuert, wie dies
durch gestrichelte Linien in dem Bereich für den sensorbasierten Wert
VC und dem Bereich für
den Betriebsmodus in der 7 angegeben ist. Dann schreitet
die Routine bei einem Zeitpunkt t6 von dem Schritt S11A zu dem Schritt S12,
und der Betriebsmodus wird von dem Langdauermodus zu dem Optimaldauermodus
geändert.
Bei diesem abgewandelten Beispiel wird die Dauer nicht plötzlich geändert, wenn
der Betriebsmodus von dem Langdauermodus zu dem Optimaldauermodus
geändert
wird. Daher wird der Optimaldauermodus wieder aufgenommen, ohne
dass eine Unannehmlichkeit für den
Fahrer verursacht wird.
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Die
Zusammenfassung des Ausführungsbeispiels
wird unter Bezugnahme auf die 1 und die 5 beschrieben.
Der VVTL-Mechanismus 126 hat den
Aktuator 500, der den Hub des Einlassventils 118 durch
Bewegen der Antriebswelle 410 bei der variablen Ventilsteuerung
einstellt, und den Sensor, der zum Bestimmen dessen verwendet wird,
ob der Aktuator 500 überhitzt
wird, wie zum Beispiel ein Temperatursensor, ein elektrischer Stromsensor
oder ein elektrischer Spannungssensor. Wenn die Steuereinheit 200 bestimmt,
dass der Aktuator 500 überhitzt wird,
beendet die Steuereinheit 200 die variable Ventilsteuerung,
und sie stoppt die Antriebswelle 410, falls der durch den
Aktuator 500 eingestellte Hub gleich oder größer als
der erste vorbestimmte Wert VC1 ist, der in der 7 gezeigt
ist.
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Der
Aktuator 500 kann ein elektrischer Aktuator sein. Wenn
die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 unterbrochen
wird, kann der Aktuator 500 die Antriebswelle 410 in
einer fixierten Position aufrechterhalten. Die Steuereinheit 200 kann die
Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 unterbrechen.
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Der
VVTL-Mechanismus 126 kann des Weiteren den Sensor 1000 aufweisen,
der die Änderungen
der Position der Antriebswelle 410 erfasst. Der Sensor 1000 kann
Signale abgeben, die die Position des Antriebselements angeben.
Wenn die Position der Antriebswelle 410 von der fixierten
Position zumindest um einen zweiten vorbestimmten Wert abweicht,
während
die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 unterbrochen
ist, kann die Steuereinheit 200 die Zufuhr der elektrischen
Leistung zu dem Aktuator 500 erneut starten.
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Die
Steuereinheit 200 kann die Zufuhr der elektrischen Leistung
zu dem Aktuator 500 erneut starten, wenn der VVTL-Mechanismus 126 eine
Bedingung zum Neustartbetrieb des Aktuators 500 erfüllt. Der
Betrieb des Aktuators 500 kann erneut gestartet werden,
wenn die Temperatur des Aktuators 500 auf jene Temperatur
verringert wurde, die gleich oder kleiner als eine Schwellwerttemperatur
ist, bei der der Betrieb des Aktuators 500 gestoppt wird.
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Die
Steuereinheit 200 kann eine Steuerung zum fixieren der
Position der Antriebswelle 410 ausführen, und zwar unmittelbar
nachdem die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 erneut
gestartet wurde.
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Die
Steuereinheit 200 kann die Steuerung zum Fixieren der Position
der Antriebswelle 410 ausführen, und zwar nachdem die
Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator 500 erneut
gestartet wurde. Die Steuereinheit 200 kann die variable
Ventilsteuerung zum Ändern
der Position des Antriebselements unter Verwendung des Aktuators 500 ausführen, wenn
eine Forderung bezüglich
des Betriebs einer Brennkraftmaschine eine Bedingung zum Wiederaufnehmen
der variablen Ventilsteuerung erfüllt.
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Die
Bedingung zum Wiederaufnehmen der variablen Ventilsteuerung kann
zum Beispiel dann erfüllt
sein, wenn ein Fahrer eine Beschleunigung fordert. Zusätzlich kann
die Bedingung zum Wiederaufnehmen der variablen Ventilsteuerung
zum Beispiel auch dann erfüllt
sein, wenn eine Position der Antriebswelle 410, die unter
der Annahme geschätzt wird,
dass die variable Ventilsteuerung ausgeführt wird, mit der fixierten
Position der Antriebswelle 410 übereinstimmt, oder wenn die
Differenz zwischen der geschätzten
Position und der fixierten Position gleich oder kleiner als ein
vorbestimmter Betrag ist.
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Der
VVTL-Mechanismus 126 kann den Hub und die Dauer vergrößern, die
die Zeitperiode darstellt, in der das Einlassventil 118 hinsichtlich
des Kurbelwinkels geöffnet
gehalten wird, und zwar durch Bewegen der Antriebswelle 410.
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Wie
dies bei diesem Ausführungsbeispiel vorstehend
beschrieben ist, wird der Betriebsmodus nicht zu dem Langdauermodus
geändert,
unmittelbar nachdem bestimmt wurde, dass der Aktuator überhitzt
wird. Stattdessen wird die Kraftmaschine weiterhin in dem Optimaldauermodus
für eine
Weile gesteuert. Wenn die Dauer den großen Wert erreicht, wird die
Dauer fixiert. Dies verhindert einen Momentenstoß, wenn eine Steuerung zum
Vermeiden einer Überhitzung
gestartet wird.
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Außerdem wird
beim Unterbrechen der Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator
die durch den Aktuator verbrauchte elektrische Leistungsmenge auf
Null reduziert. Dies verringert schnell die Temperatur des Aktuators.
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Des
Weiteren wird die Kraftmaschinensteuerung von der Steuerung zum
Vermeiden der Überhitzung
zu einer normalen Steuerung geändert,
während
ein Momentenstoß unterdrückt wird,
der eine Unannehmlichkeit für
den Fahrer verursachen könnte.
Außerdem
wird der Betriebsmodus von dem Langdauermodus zu dem Optimaldauermodus
geändert,
wenn bestimmt wird, dass die Dauer lang sein wird, auch wenn der
Optimaldauermodus ausgewählt ist.
Dies reduziert den Einfluss zum Erzeugen eines Momentenstoßes. Der
Betriebsmodus wird nämlich zu
dem Optimaldauermodus geändert,
während
ein Momentenstoß unterdrückt wird.
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Somit
ist das Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das in der Beschreibung offenbart wurde, in allen
Aspekten als darstellend und nicht als einschränkend zu betrachten. Der technische
Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert, und alle Änderungen,
die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalenz
der Ansprüche
fallen, sollen daher hierbei mit umfasst sein.
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Eine
Steuervorrichtung für
einen variablen Ventilmechanismus (126) vermeidet ein Überhitzen eines
Aktuators (500), während
ein Einfluss auf das Fahrverhalten eines Fahrzeugs reduziert wird.
Der Aktuator (500) stellt den Hub (S2) eines Einlassventils
(118) dadurch ein, dass ein Antriebselement (410) bewegt
wird, und ein Sensor wird zum Bestimmen dessen verwendet, ob der
Aktuator (500) überhitzt wird
(S1). Eine Steuereinheit (200) stoppt das Antriebselement
(410), falls der durch den Aktuator (500) eingestellte
Hub gleich oder größer als
ein erster vorbestimmter Wert (S3) ist, wenn die Steuereinheit (200)
bestimmt, dass der Aktuator (500) überhitzt wird. Der Aktuator
(500) kann ein elektrischer Aktuator sein. In diesem Fall
hält der
Aktuator (500) das Antriebselement (410) in einer
fixierten Position, wenn die Zufuhr der elektrischen Leistung zu
dem Aktuator (500) unterbrochen wird. Die Steuereinheit (200)
stoppt das Antriebselement (410), und sie unterbricht die
Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Aktuator (500).