DE102009048482A1 - Abgasrückführungssystem - Google Patents

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Abstract

Ein Aktor (100) weist einen Elektromotor (5) und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus (50) auf. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus weist ein Rotationszahnrad (6) und einen Rotationsnocken (7) auf. Das Rotationszahnrad (6) überträgt eine Antriebskraft des Elektromotors (5) an das AGR-Ventil (3), um dieses anzutreiben. Der Rotationsnocken (7) überträgt die Antriebskraft des Elektromotors (5) an ein Modusänderungsventil (4), um dieses anzutreiben. Der Rotationsnocken (7) ist mit dem Rotationszahnrad (6) lösbar in Eingriff bringbar, um die Antriebskraft des Elektromotors (5) durch das Rotationszahnrad (6) aufzunehmen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrückführungssystem, das das Abgas eines Verbrennungsmotors von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal des Verbrennungsmotors rückführt.
  • Ein Abgasrückführungssystem (AGR-System), das das Abgas des Verbrennungsmotors von dem Auslasskanal zum Einlasskanal rückführt, ist bekannt. In diesem AGR-System ist ein wassergekühlter Abgaskühler (AGR-Kühler), der zum Kühlen des Abgases ein Kühlmittel verwendet, in einem Abgasrückführungsrohr (AGR-Rohr) vorgesehen, durch das das Abgas (AGR-Gas) von dem Auslasskanal zum Einlasskanal rückgeführt wird. Mit diesem AGR-System kann die Verbrennungstemperatur des Motors ohne Verschlechterung der Ausgangsleistung des Motors vorteilhaft reduziert werden, um die Menge an Schadstoffen im Abgas (z. B.: NOX) zu reduzieren.
  • Ferner wird in dem AGR-System mit dem AGR-Kühler das AGR-Gas von dem Auslasskanal zum Einlasskanal unter Umgehung des AGR-Kühlers rückgeführt, wenn die Temperatur des Kühlmittels gering ist, z. B. beim Motorstart oder in der Winterzeit. In dem den AGR-Kühler beinhaltenden AGR-System ist in einem Inneren eines Gehäuses, das eine Kühlerinstallationsfläche hat, an die der AGR-Kühler installiert ist, ein Bypassdurchgang ausgebildet. Der Bypassdurchgang führt das AGR-Gas, das in eine Ventilaufnahmekammer des Gehäuses zugeführt wird, unter Umgehung des AGR-Kühlers zum Einlasskanal zurück. In der Ventilaufnahmekammer ist eine Bypassänderungsventilvorrichtung vorgesehen, in der ein Bypassänderungsventil drehbar zum Öffnen oder Schließen des Bypassdurchgangs vorgesehen ist.
  • Mit Bezug auf die 16 und 17 ist in einem bisher bekannten AGR-Kühlersystem (z. B. Japanische ungeprüfte Patenveröffentlichung Nr. 2007-132305A ) ein AGR-Ventilmodul, das ein AGR-Ventil 102 und ein Modusänderungsventil 103 hat, in einem Gehäuse 101 angeordnet, das eine Kühlerinstallationsfläche hat, an der ein AGR-Kühler (nicht gezeigt), angebracht bzw. installiert ist. Das AGR-Ventil steuert variabel die Durchflussmenge des AGR-Gases, das durch den AGR-Gasdurchgang strömt. Das Modusänderungsventil 103 ändert den AGR-Gasstrom zwischen einem Kühlermodus (gekühlter Modus), für das Leiten des AGR-Gases durch den AGR-Kühler, und einem Bypassmodus (heißer Modus), für das Leiten des AGR-Gases durch einen Bypassdurchgang 13, der den AGR-Kühler umgeht.
  • Das AGR-Ventil 102 wird durch einen Elektromotor, der in einem Steuergerät- bzw. Aktorhauptkörper 105 vorgesehen ist, über eine drehbare Welle 104, die das AGR-Ventil 102 trägt, angetrieben.
  • Der Aktorhauptkörper 105 ist ein Gehäuse, dessen Öffnung mit einer Sensorabdeckung 49 verschlossen ist. Der Aktorhauptkörper 105 nimmt den Elektromotor (bspw. einen Gleichstrommotor) und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus (bspw. einen Untersetzungsgetriebe- bzw. -zahnradmechanismus) auf. Der Elektromotor erzeugt beim Empfang einer elektrischen Leistung eine Antriebskraft. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus überträgt die Antriebskraft des Elektromotors auf die drehbare Welle 104. Somit bildet der Aktorhauptkörper 105 einen elektrischen Aktor bildet, der den Elektromotor und den Antriebskraftübertragungsmechanismus aufweist.
  • Das Modusänderungsventil 103 wird durch einen unterdruckbetriebenen Aktor (nicht gezeigt) über eine drehbare Welle 106 angetrieben, die das Modusänderungsventil 103 trägt. Das Modusänderungsventil 103 ändert den Betriebsmodus zwischen dem Kühlermodus (16) und dem Bypassmodus (17). Im Kühlermodus (16) sind der erste und der zweite AGR-Gasdurchgang 11, 12, die jeweils mit einem Einlass und einem Auslass des AGR-Kühlers in Verbindung stehen, im Inneren des Gehäuses 101 ausgebildet. Im Bypassmodus (17) ist der Bypassdurchgang 13, der den AGR-Kühler umgeht, im Innern des Gehäuses 101 ausgebildet.
  • Der unterdruckbetriebene Aktor leitet den Unterdruck, der von einer elektrischen Vakuumpumpe bereitgestellt wird, über ein Unterdrucksteuerventil in eine Unterdruckkammer ein, sodass eine Membran in einer Richtung der Dicke der Membran aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Unterdruckkammer und einer Atmosphärendruckkammer verschoben wird, wodurch eine mit der Membran synchronisierte Stange axial verschoben wird. Wenn die axiale Verschiebung der Stange über eine Lasche auf die drehbare Welle 106 übertragen wird, dreht sich die drehbare Welle 106 um einen vorgegebenen Winkel. Auf diese Weise wird die Ventilposition des Modusänderungsventils 103 geändert.
  • In dem Abgasrückführungssystem der j apanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2007-132305A sind das AGR-Ventil 102 und das Modusänderungsventil 103 in dem Gehäuse 101 angeordnet, das eine Kühlerinstallationsfläche hat, an die der AGR-Kühler installiert ist, um das AGR-Ventilmodul zu bilden. In diesem Fall müssen der elektrische Aktor, der das AGR-Ventil 102 antreibt, und der unterdruckbetriebene Aktor, der das Modusänderungsventil 103 antreibt, separat vorgesehen werden. Die Bereitstellung dieser zwei Aktoren führt nachteilig zu einer Erhöhung der Komponentenanzahl, sodass die Produktkosten nachteilig steigen können.
  • Ferner sind die beiden Aktoren am Gehäuse derart vorgesehen, dass die beiden Aktoren von der Außenwandfläche des Gehäuses vorstehen. Folglich erhöht sich die Gesamtgröße des AGR-Ventilmoduls, und dadurch erhöht sich nachteilig der benötigte Installationsraum zum Installieren des AGR-Ventilmoduls an einem Fahrzeug.
  • Angesichts des obigen Nachteils wäre es denkbar, den Aktor, der das AGR-Ventil 102 antreibt, und den Aktor, der das Modusänderungsventil 103 antreibt, in einem einzigen unterdruckbetriebenen Aktor zu integrieren.
  • Jedoch ist dann das Modusänderungsventil 103, das ein Zweistellungsventil ist, das zwischen dem Kühlermodus und dem Bypassmodus umschaltet, nachteilig mit dem Aktor synchronisiert, der den Drehwinkel des AGR-Ventils 102 ändert, um den Öffnungsgrad des AGR-Gasdurchgangs kontinuierlich zu ändern. Folglich ist es schwierig, beiden nachzukommen, der Funktion des AGR-Ventils 102 und der Funktion des Modusänderungsventils 103.
  • Auch wenn das Modusänderungsventil 103 mit dem AGR-Ventil bis zu einer vorgegebenen Stellung synchronisiert und dann vom Antriebsmechanismus des AGR-Ventils 102 desynchronisiert wird, ist es immer noch schwierig, das Modusänderungsventil 103 aus dem Bereich zu verschieben, innerhalb dessen das Modusänderungsventil 103 einen Einfluss auf den Betrieb des AGR-Ventils 102 hat. Ferner ist es schwierig, solch eine Position beizubehalten, und es ist auch schwierig eine Struktur zu implementieren, die das AGR-Ventil 102 und das Modusänderungsventil 103 aufeinander abstimmt bzw. synchronisiert.
  • Das vom Brennraum des Verbrennungsmotors ausgestoßene Abgas beinhaltet feine partikelförmige Verunreinigungen (feine Abgasteilchen, Feinstaub), wie zum Beispiel Verbrennungsrückstände oder Rußpartikel. Folglich kann möglicherweise während des Motorbetriebs die Ablagerung im Abgas enthaltener partikelförmiger Verunreinigungen am Inneren des Gehäuses haften oder sich akkumulieren.
  • Für den Fall, dass die Ablagerung um das AGR-Ventil und das Modusänderungsventil 103 haftet oder akkumuliert ist, können das AGR-Ventil 102 und das Modusänderungsventil 103, wenn eine Viskosität der Ablagerung relativ hoch wird beim Abfall der Temperatur der Ablagerung nach dem Abschalten des Motors, möglicherweise an der Durchgangswand des Gehäuses 101 aufgrund der Erstarrung der Ablagerung festsitzen.
  • Daher wird zum Beispiel beim Motorstart das AGR-Ventil 102, das an der Oberfläche der Durchgangswand des Gehäuses 101 aufgrund der erstarrten Ablagerung, die um das AGR-Ventil 102 haftet oder akkumuliert ist, festsitzt, vor und zurück gefahren, um das AGR-Ventil 102 um die Ventilendschließposition des AGR-Ventils 102 zu rotieren. Ferner wird das Modusänderungsventil 103, das an der Oberfläche der Strömungsdurchgangswand des Gehäuses 101 aufgrund der erstarrten Ablagerung festsitzt, die um das Modusänderungsventil 103 haftet oder akkumuliert ist, vor und zurück gefahren, um das Modusänderungsventil 103 um die Bypassendschließposition oder um die Bypassendöffnungsposition zu rotieren. Wie oben beschrieben ist es denkbar, das Verfahren zum Lösen des Festsitzens des AGR-Ventils 102 oder des Modusänderungsventils 103, oder das Verfahren zum Ziehen und Freigeben des AGR-Ventils 102 oder des Modusänderungsventils 103 von der Ablagerung, die um das AGR-Ventil 102 oder dem Modusänderungsventil 103 haftet oder sich abgelagert hat, zu implementieren.
  • Jedoch steigt für den Fall der Synchronisierung des AGR-Ventils 102 und des Modusänderungsventils 103 nach der japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2007-132305A durch die Anwendung des unterdruckbetriebenen Aktors die Größe des unterdruckbetriebenen Aktors nachteilig an, um effektiv ein Lösen des Festsitzens (Ziehen und Lösen) des AGR-Ventils 102 und des Modusänderungsventils 103, selbst in dem Zustand, im dem der Unterdruck, der als Antriebsleistungsquelle dient, niedrig ist zu implementieren. Folglich nimmt die Gesamtgröße des AGR-Ventilmoduls weiter zu, wodurch auch der benötigte Bauraum zum Installieren des AGR-Ventilmoduls an einem Fahrzeug weiter zunimmt.
  • Zusätzlich kann die Ablagerung leicht um das Ventil (das AGR-Ventil 102, das Modusänderungsventil 103), das im AGR-System verwendet wird, haften bleiben oder sich akkumulieren, und die Ablagerung kann leicht beim Abfall der Temperatur erstarren. Folglich ist es erforderlich, ein Lösedrehmoment oder eine Lösekraft zum Lösen des Festsitzens des AGR-Ventils 102 oder des Modusänderungsventils 103 von der Oberfläche der Kanal- bzw. Durchgangswand des Gehäuses 11 vorzusehen.
  • Wenn jedoch das AGR-Ventil 102 und das Modusänderungsventil 103 durch die Antriebskraft des einzelnen Aktors angetrieben werden müssen, der an der Außenwandfläche des Gehäuses 101 installiert ist, wird die Größe des Aktors nachteilig groß. Folglich nimmt die Gesamtgröße des AGR-Ventilmoduls weiter zu, wodurch der benötigte Bauraum zum Installieren des AGR-Ventilmoduls an ein Fahrzeug weiter erhöht wird.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasrückführungssystem vorzusehen, das eine Reduzierung einer Gesamtgröße des Abgasrückführungssystems ermöglicht, um eine Reduzierung des Bauraums eines Abgasrückführungssystems zu ermöglichen. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Abgasrückführungssystem vorzusehen, das zur Reduzierung der Kosten eine Reduzierung der Anzahl seiner Komponenten ermöglicht. Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasrückführungssystem vorzusehen, das das Lösen des Festsitzens von zwei oder mehr Ventilen von erstarrten Ablagerungen ermöglicht, die sich um die Ventile akkumuliert haben.
  • Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen, ist ein Abgasrückführungssystem für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Das Abgasrückführungssystem weist ein Gehäuse, erste und zweite Ventile und einen Aktor auf. Das Gehäuse hat einen inneren Durchgangsraum, durch den das Abgas des Verbrennungsmotors aus dem Auslasskanal zu einem Einlasskanal des Verbrennungsmotors rückgeführt wird. Das Gehäuse ist zum Verbinden mit einem Abgaskühler angepasst, der durch den inneren Durchgangsraum des Gehäuses mit dem Auslasskanal und dem Einlasskanal in Verbindung bringbar ist. Das erste und das zweite Ventil sind jeweils im Gehäuse auf die Weise aufgenommen, dass sein Öffnen und Schließen ermöglicht ist. Der Aktor umfasst einen Elektromotor. Wenn der Elektromotor eine elektrische Leistung empfängt, erzeugt der Elektromotor eine Antriebskraft, die das erste und zweite Ventil antreibt. Das erste Ventil bildet ein Durchflussmengensteuerventil, das eine Durchflussmenge des Abgases steuert, das durch den inneren Durchgangsraum des Gehäuses strömt. Das zweite Ventil bildet ein Modusänderungsventil, das einen Betriebsmodus des Abgasrückführungssystems zwischen einem gekühlten Modus und einem Bypassmodus ändert. Im Kühlermodus sind mit Hilfe des zweiten Ventils im inneren Durchgangsraum des Gehäuses ein erster und ein zweiter Gasdurchgang ausgebildet. Der erste Gasdurchgang ist ausgebildet, um mit einem Einlass des Abgaskühlers zu kommunizieren und dabei das Abgas, das aus dem Abgasdurchgang zugeführt wird, zum Einlass des Abgaskühlers weiterzuleiten, und der zweite Abgasdurchgang ist ausgebildet, um mit einem Auslass des Abgaskühlers zu kommunizieren und dabei das durch den Abgaskühler gekühlte Abgas weiterzuleiten. Im Bypassmodus ist mit Hilfe des zweiten Ventils im inneren Durchgangsraum des Gehäuses ein Bypassdurchgang gebildet, wobei der Bypassdurchgang das vom Abgaskanal zugeführte Abgas in Richtung des Ansaugdurchgangs unter Umgehung des Abgaskühlers leitet. Der Aktor weist ferner einen Antriebskraftübertragungsmechanismus auf, der ein erstes Rotationselement und ein zweites Rotationselement hat. Das erste Rotationselement überträgt die Antriebskraft des Elektromotors auf das erste Ventil, um das erste Ventil anzutreiben. Das zweite Rotationselement überträgt die Antriebskraft des Elektromotors auf das zweite Ventil, um das zweite Ventil anzutreiben. Das zweite Rotationselement ist lösbar mit dem ersten Rotationselement koppelbar, um die Antriebskraft des Elektromotors durch das erste Rotationselement aufzunehmen. Das erste Rotationselement weist ein Eingriffselement auf, das drehbar um dessen Rotationsachse ist. Das zweite Rotationselement weist einen Nockenabschnitt auf, der mit dem Eingriffselement des ersten Rotationselements über einen vorgegebenen Synchronisationsbereich in Eingriff bringbar ist, in dem die Bewegung des ersten Ventils und die Bewegung des zweiten Ventils miteinander synchronisiert sind. Der Nockenabschnitt des zweiten Rotationselements ist vom Eingriffselement des ersten Rotationselements außer Eingriff gebracht, wenn das erste Ventil und das zweite Ventil außerhalb des vorgegebenen Synchronisationsbereichs sind.
  • Die Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am besten aus der folgenden Beschreibung, den anhängigen Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verstanden, wobei:
  • 1 eine schematische Darstellung ist, die einen elektrischen Aktor entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine schematische Darstellung ist, die einen elektrischen Aktor entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 3 eine Querschnittsansicht ist, die ein AGR-Ventilmodul entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 4 eine beschreibende Darstellung ist, die einen verbundenen Zustand zeigt, in dem ein Rotationsnocken mit einem Rotationszahnrad entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel verbunden ist;
  • 5A Diagramm ist ein, das eine Durchflussmengencharakteristik relativ zu einem Drehwinkel des AGR-Ventils zeigt;
  • 5B Diagramm ist ein, das eine Modusänderungscharakteristik relativ zu einem Drehwinkel eines Modusänderungsventils zeigt;
  • 6 ein Diagramm ist, das eine Drehmomentänderungscharakteristik relativ zu einem Drehwinkel eines Rotationsnockens entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 7 eine perspektivische Ansicht ist, die einen heiß-Modus-seitigen Verriegelungszustand entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 8 eine beschreibende Ansicht ist, die die den heiß-Modus-seitigen Verriegelungszustand entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 9 eine vergrößerte Ansicht ist, die die den heiß-Modus-seitigen Verriegelungszustand von 8 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 10 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Zwischenpositionszustand während eines Modusänderungsvorganges entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 11 eine beschreibende Ansicht ist, die einen Zwischenumschaltzustand zum Zeitpunkt des Ausführens des Modusumschaltvorganges entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 12 eine perspektivische Ansicht ist, die einen gekühlt-Modus-seitigen Verriegelungszustand entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 13 eine beschreibende Ansicht ist, die den gekühlt-Modus-seitigen Verriegelungszustand entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 14 eine schematische Darstellung ist, die ein Hauptmerkmal des Antriebskraftübertragungsmechanismus entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 15 eine schematische Ansicht ist, die einen Abschnitt des Antriebskraftübertragungsmechanismus um das Modusänderungsventil entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 16 eine Querschnittsansicht ist, die ein Modusänderungsventil in einem gekühlt-Modus entsprechend dem Stand der Technik zeigt; und
  • 17 eine Querschnittsansicht ist, die ein Modusänderungsventil in einem Bypass-Modus entsprechend dem in 16 gezeigten Stand der Technik zeigt.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Die 1 bis 13 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Insbesondere die 1 und 2 zeigen einen elektrischen Aktor. 3 zeigt ein AGR-Ventilmodul. 4 zeigt einen mit einem Rotationszahnrad gekoppelten Rotationsnocken (Nockenplatte).
  • Ein Abgasrückführungssystem (AGR) eines Verbrennungsmotors (nachstehend einfach Motor genannt) entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ein AGR-Rohr und ein AGR-Ventilmodul auf. Ein Teil des Abgases des Motors dient als AGR-Gas und wird zu den Ansaugkanälen der Zylinder des Motors durch das AGR-Rohr rückgeführt. Das AGR-Ventilmodul ist in das AGR-Rohr eingesetzt. Das AGR-Ventilmodul weist einen AGR-Gaskühler und eine AGR-Gassteuervorrichtung auf. Der AGR-Gaskühler kühlt das aus dem Auslasskanal zum Einlasskanal zurückgeführte AGR-Gas. Die AGR-Gassteuervorrichtung steuert die Durchflussmenge und die Temperatur des aus dem Auslasskanal zum Einlasskanal zurückgeführten AGR-Gases.
  • In diesem Fall ist der Motor ein Dieselmotor mit direkter Treibstoffeinspritzung, bei der der Treibstoff direkt in den Verbrennungsraum des betreffenden Zylinders eingespritzt wird. Die Ansaugöffnung von jedem Zylinder wird mit einem entsprechenden Einlassventil geöffnet und geschlossen. Der Ansaugkanal, der in einem Motoransaugrohr (Einlassleitung) ausgebildet ist, ist mit der Ansaugöffnung des Zylinders verbunden. Die Auslassöffnung von jedem Zylinder wird mit einem entsprechenden Auslassventil geöffnet und geschlossen. Der Auslasskanal, der in einem Motorauslassrohr (Auslassleitung) ausgebildet ist, ist mit der Auslassleitung des Zylinders verbunden.
  • Ein Kolben, der mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, ist gleitend verschiebbar in einer Zylinderbohrung des Zylinders aufgenommen.
  • Das AGR-Ventilmodul weist eine Abgasdurchflussmengensteuerventilvorrichtung (AGR-Gasdurchflussmengensteuerventilvorrichtung, die nachstehend AGRV-Vorrichtung genannt wird) und eine damit integrierte Modusänderungssteuerventilvorrichtung auf. Die AGRV-Vorrichtung steuert die Durchflussmenge des AGR-Gases, das durch einen in einem Ventilgehäuse 1 (nachstehend Gehäuse genannt) festgelegten Innendurchgangsraum strömt. Die Modusänderungsventilsteuerventilvorrichtung ändert einen beaufschlagten Innendurchgang des Gehäuses 1. Das Gehäuse 1 des AGR-Ventilmoduls ist das gemeinsame Gehäuse sowohl für die AGRV-Vorrichtungen als auch für die Modusänderungssteuerventilvorrichtung.
  • Das Gehäuse 1 ist in einer vorgegebenen Form und zum Beispiel als ein hitzebeständiges Produkt (z. B.: Form aus Eisen oder Gusseisen), das einer hohen Temperatur standhalten kann, oder als ein Druckgussteil aus hitzebeständiger Aluminiumlegierung, oder als Aluminiumgusslegierung, ausgebildet.
  • Das Gehäuse 1 ist in eine Zwischenstelle des AGR-Rohres eingesetzt, und legt darin einen Hohlabschnitt (Ventilaufnahmekammer, nachstehend auch als Innendurchgangsraum 110 bezeichnet wird) fest. Das Gehäuse 1 hat einen zylindrischen Düsenanschlussabschnitt, an dem eine zylindrische Düse 2 befestigt ist. Die Düse 2 ist als zylindrischer Körper (oder als kreisförmiger scheibenartiger Körper) ausgebildet und besteht aus hitzebeständigem Material, wie zum Beispiel einem metallischen Werkstoff (z. B.: Edelstahl).
  • Wie in 1 gezeigt, sind die ersten und zweiten AGR-Gasdurchgänge 11, 12 während des Betriebs in einem Kühlermodus (gekühlt-Modus) im Innendurchgangsraum 110 des Gehäuses 1 festgelegt. Ferner ist ein Bypassdurchgang 13 während des Betriebs in einem Bypassmodus (Heiß-Modus) im Innendurchgangsraum 110 des Gehäuses 1 festgelegt. Der Bypassdurchgang 13 der vorliegenden Erfindung ist ähnlich wie der in 17.
  • Ferner sind im Gehäuse 1 ein Lagerhalteabschnitt (Wellenlagerabschnitt) 15, der ein Aufnahmedurchgangsloch 14 für die erste Welle hat, und ein Lagerhalteabschnitt (Wellenlagerabschnitt) 17 ausgebildet, der ein Aufnahmedurchgangsloch 16 für eine zweite Welle hat. Details des Gehäuses 1 werden später diskutiert.
  • Die AGRV-Vorrichtung ist an das Gehäuse 1 installiert, an das ein AGR-Kühler (Abgaskühler) 10 montiert bzw. installiert ist. Die AGRV-Vorrichtung weist ein erstes als Drosselklappenventil ausgeführtes Ventil (Abgasdurchflussmengensteuerventil, nachfolgend AGR-Ventil genannt) 3 und einen elektrischen Aktor 100, auf. Das AGR-Ventil 3 ist in der Düse 2 aufgenommen, die durch das Gehäuse 1 gehalten wird, sodass das AGR-Ventil 3 die ersten und zweiten AGR-Gasdurchgänge 11, 12 oder den Bypassdurchgang 13 relativ zu einer Ansaugkanal des Innendurchgangsraumes 110 öffnet und schließt, welcher an der Ansaugdurchgangsseite (linke Seite in 1) des Gehäuses 1 angeordnet ist. Der elektrische Aktor 100 treibt das AGR-Ventil 3 an.
  • Die Modusänderungssteuerventilvorrichtung ist am Gehäuse 1 installiert, das ein gemeinsames Gehäuse für beide Vorrichtungen ist, für die Modusänderungssteuerventilvorrichtung und die AGRV-Vorrichtung. Die Modusumschaltsteuerventilvorrichtung weist ein zweites als Drossel- bzw. Klappenventil ausgeführtes Ventil (nachfolgend Modusänderungsventil genannt) 4 und einen elektrischen Aktor 100 auf, welcher derselbe wie der oben diskutierte elektrische Aktor 100 der AGRV-Vorrichtung ist. Das Modusänderungsventil 4 ist im Inneren (in der Ventilaufnahmekammer, d. h., im Innendurchgangsraum 110) des Gehäuses 1 aufgenommen und wird durch den elektrischen Aktor 100 angetrieben, um den Betriebsmodus zwischen dem Gekühlt-Modus und dem Heiß-Modus zu ändern. Im Gekühlt-Modus strömt das AGR-Gas durch den AGR-Kühler 10. Im Heiß-Modus strömt das AGR-Gas unter Umgehung des AGR-Kühlers 10. Der elektrische Aktor 100 treibt das Modusänderungsventil 4 an und ist als gemeinsamer Aktor konstruiert, der sowohl für das AGR-Ventil 3, als auch für das Modusänderungsventil 4 der gemeinsame Aktor ist.
  • Die AGRV-Vorrichtung weist ferner eine erste drehbare Welle (Ventilwelle, die nachfolgend eine erste Welle genannt wird) 21 auf, die das AGR-Ventil 3 trägt. Die Modusumschaltsteuerventilvorrichtung weist ferner eine zweite drehbare Welle (Ventilwelle, die nachfolgend eine zweite Welle genannt wird) 22 auf, die das Modusänderungsventil 4 trägt.
  • Details der AGRV-Vorrichtung und der Modusumschaltsteuerventilvorrichtung werden später diskutiert.
  • In diesem Fall weist der elektrische Aktor 100 einen Elektromotor 5 und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 auf. Der Elektromotor 5 erzeugt bei seiner Energiebeaufschlagung, d. h. bei dem Empfang der elektrischen Leistung erzeugt eine Drehantriebskraft (Antriebsmoment) zum Antreiben des ersten und zweiten Ventils (des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4). Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 überträgt das Antriebsmoment des Elektromotors 5 auf das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4.
  • Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 weist einen Untersetzungsgetriebe- bzw. -zahnradmechanismus auf, der erste bis dritte Zahnräder hat. Eines der ersten bis dritten Zahnräder, das am nahesten zum AGR-Ventil 3 ist, wird nachfolgend erstes Rotationselement (eine erste Rotationsplatte, eine Zahnradplatte oder ein Antriebsuntersetzungszahnrad, das nachfolgend Rotationszahnrad genannt wird) 6 genannt. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 weist ferner ein Finalzweites Rotationselement (einen zweiten Rotationsnocken oder Nockenplatte, die nachfolgend Rotationsnocken genannt wird) 7 und eine Feder 8 auf. Der Rotationsnocken 7 ist mit dem Rotationszahnrad 6 synchronisiert. Die Feder 8 drückt den Rotationsnocken 7 in Richtung des Rotationszahnrads 6, sodass der Rotationsnocken 7 mit dem Rotationszahnrad 6 in Eingriff bringbar ist, d. h., relativ zum Rotationszahnrad 6 in und außer Eingriff bringbar ist. Details des elektrischen Aktors 100 werden später diskutiert.
  • Der AGR-Kühler ist ein wassergekühlter Abgaskühler, der die Abgastemperatur durch Wärmetausch zwischen dem AGR-Gas und dem Motorkühlmittel, das von einem Wassermantel des Motors bereitgestellt wird auf eine Temperatur reduziert, die gleich oder niedriger als die gewünschte Abgastemperatur ist. Der AGR-Kühler 10 ist luftdicht an einer Kühlerinstallationsfläche des Gehäuses 1 angeschlossen.
  • Der AGR-Kühler 10 weist ein rechteckiges Gehäuse und einen Lamellenkern (nicht gezeigt) auf. Das rechteckige Gehäuse hat an einer axialen Seite des rechteckigen Gehäuses eine Öffnung. Der Lamellenkern hat eine Vielzahl von Planarröhren, die jeweils das AGR-Gas leiten. Die Planarröhren sind nacheinander in Richtung ihrer der Dickeherstreckung geschichtet. Versetzt angeordnete Innenrippen sind in jedem Planarrohr eingesetzt, um die Wärmetauschleistung zu erhöhen. In jeder Planarröhre ist ein U-förmiger AGR-Gasdurchgang, der durch die Verbindung zweier Planarabschnitte durch einen U-förmigen Abschnitt ausgebildet wird, festgelegt.
  • Im Lamellenkern sind Kühlmitteldurchgänge (nicht gezeigt) vorgesehen, um das Motorkühlmittel um die Planarröhren zu zirkulieren.
  • Eine Einlassleitung und eine Auslassleitung sind mit dem Gehäuse des AGR-Kühlers 10 verbunden. Das Motorkühlmittel strömt durch die Einlassleitung in den Kühlmitteldurchgang des Lamellenkerns und durch die Auslassleitung aus dem Kühlmitteldurchgang des Lamellenkerns. Eine einlassseitige Tankkammer und eine auslassseitige Tankkammer sind zwischen einer oberen Wand des Gehäuses und dem Lamellenkern festgelegt und durch eine nicht dargestellte Trennwand voneinander getrennt.
  • Ein Verbindungsabschnitt, der eine mit der Kühlerinstallationsfläche des Gehäuses 1 verbundene Verbindungsfläche (Gehäuseinstallationsfläche) aufweist, ist einstückig in einem gehäuseseitigen Endabschnitt des Gehäuses ausgebildet. Ein Abgaseinlass (AGR-Gaseinlass) der einlassseitigen Tankkammer und ein Abgasauslass (AGR-Gasauslass) der auslassseitigen Tankkammer sind in der Gehäuseinstallationsfläche des Verbindungsabschnitts geöffnet.
  • Ein Flansch ist einstückig im Verbindungsabschnitt des Gehäuses ausgebildet, sodass der Flansch von der Außenwandfläche des Gehäuses nach außen vorsteht.
  • Der AGR-Kühler 10 ist mit der Kühlerinstallationsfläche des Gehäuses 1 mit Schrauben verbunden, wobei die Gehäuseinstallationsfläche des Verbindungsabschnitts des Gehäuses und die Kühlerinstallationsfläche des Gehäuses 1 dicht miteinander verbunden sind bzw. in Eingriff stehen.
  • Eine Abdichtung (z. B. eine Dichtmanschette oder Dichtung), welche die Leckage des AGR-Gases nach außen beschränkt, kann zwischen der Gehäuseinstallationsfläche des AGR-Kühlers 10 und der Kühlerinstallationsfläche des Gehäuses 1 eingesetzt sein.
  • Die Kühlerinstallationsfläche, an die der Verbindungsabschnitt (der Flansch) des AGR-Kühlers 10 installiert ist, ist im Verbindungsabschnitt (Flansch 23) des Gehäuses 1 ausgebildet.
  • Das Gehäuse 1 weist einen ersten Verbindungsabschnitt 24 und einen zweiten Verbindungsabschnitt 25 auf. Der erste Verbindungsabschnitt 24 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die in Richtung der Stromaufwärtsseite (Auslasskanalseite) in der Strömungsrichtung des AGR-Gases vorsteht. Der zweite Verbindungsabschnitt 25 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die in Richtung der Stromabwärtsseite (Einlasskanalseite) in der Strömungsrichtung des AGR-Gases vorsteht.
  • Der erste Verbindungsabschnitt 24 hat eine erste Verbindungsfläche an der Stromaufwärtsseite der Ventilaufnahmekammer (Innendurchgangsraum 110) des Gehäuses 1 in der Strömungsrichtung des AGR-Gases. Das AGR-Rohr (oder ein Verzweigungsabschnitt des Ausströmkanals, insbesondere ein Verzweigungsabschnitt eines Auslasskrümmers), das als ein auslasskanalseitiges Rohr fungiert, ist mit der ersten Verbindungsfläche des ersten Verbindungsabschnitts 24 verbunden.
  • Der zweite Verbindungsabschnitt 25 hat eine zweite Verbindungsfläche an der Stromabwärtsseite der Ventilaufnahmekammer (Innendurchgangsraum 110) des Gehäuses 1 in der Strömungsrichtung des AGR-Gases. Das AGR-Rohr (oder ein Zusammenführungsabschnitt des Ansaugkanals, insbesondere ein Zusammenführungsabschnitt des Ansaugkrümmers), das als ein ansaugkanalseitiges Rohr fungiert, ist mit der zweiten Verbindungsfläche des zweiten Verbindungsabschnitts 25 verbunden.
  • Das Gehäuse 1 hat erste bis vierte Abgasöffnungen, die jeweils mit dem Auslasskanal des Motors, dem Einlasskanal des Motors, der einlassseitigen Tankkammer (Einlass) des AGR-Kühlers 10 und der auslassseitigen Tankkammer (Auslass) des AGR-Kühlers 10 verbunden sind. Die ersten bis vierten Abgaskanäle sind mit der Ventilaufnahmekammer (Innendurchgangsraum 110) verbunden, die im Gehäuse 1 festgelegt ist.
  • Diese ersten bis vierten Abgasöffnungen sind jeweils durch eine AGR-Gaseinlassöffnung 31, eine Kühlereinlassöffnung 32, einem Kühlerauslasskanal 33 und einem AGR-Gasauslasskanal 34 ausgebildet. Die AGR-Gaseinlassöffnung 31 ist in einer kreisförmigen Form ausgebildet und mit dem Auslasskanal des Motors verbunden. Die Kühlereinlassöffnung 32 ist in einer kreisförmigen oder rechteckigen Form ausgebildet und mit der einlassseitigen Tankkammer (Einlass) des AGR-Kühlers 10 verbunden. Die Kühlerauslassöffnung 33 ist in einer kreisförmigen, rechteckigen oder quadratischen Form ausgebildet und mit der auslassseitigen Tankkammer (Auslass) des AGR-Kühlers 10 verbunden. Die AGR-Gasauslassöffnung 34 ist in einer kreisförmigen Form ausgebildet und mit dem Einlasskanal des Motors verbunden.
  • Die AGR-Gaseinlassöffnung 31 öffnet sich in der ersten Verbindungsfläche, die in dem Verbindungsabschnitt des Gehäuses 1 ausgebildet ist. Die Kühlereinlassöffnung 32 und die Kühlerauslassöffnung 33 öffnen sich an der Kühlerinstallationsfläche des Flansches 23 des Gehäuses 1. Die AGR-Gasauslassöffnung 34 öffnet sich in der zweiten Verbindungsfläche, die in dem zweiten Verbindungsabschnitt 25 des Gehäuses 1 ausgebildet ist.
  • Der erste AGR-Gasdurchgang 11 ist ein erster Gasdurchgang (Kühlereinlassdurchgang), der zwischen der AGR-Gaseinlassöffnung 31 und der Kühlereinlassöffnung 32 verbindet und das heiße AGR-Gas (Hochtemperaturabgas), das vom Auslasskanal des Motors dem Inneren (der Ventilaufnahmekammer, d. h. dem Innendurchgangsbereich 110) des Gehäuses 1 zugeführt wird, in das Innere (die einlassseitige Tankkammer) des AGR-Kühlers 10 führt. Der erste AGR-Gasdurchgang 11 hat einen gebogenen bzw. ab- oder angewinkelten Durchgang, der im Allgemeinen in einem rechten Winkel angewinkelt, und in der Mitte des ersten AGR-Gasdurchgangs 11 (genauer in der, Ventilaufnahmekammer, d. h. im Innendurchgangsraum 110) ausgebildet ist. Der angewinkelte Durchgang kann als ein gekrümmter Durchgang ausgebildet sein, der gleichmäßig gekrümmt ist.
  • Der zweite AGR-Gasdurchgang 12 ist ein zweiter Gasdurchgang (Kühlerauslassdurchgang), der zwischen der Kühlerauslassöffnung 33 und der AGR- Gasauslassöffnung 34 verbindet und das gekühlte AGR-Gas (Niedrigtemperaturabgas), das dem Inneren (Ventilaufnahmekammer, d. h. dem Innendurchgangsbereich 110) des Gehäuses 1 aus der auslassseitigen Tankkammer des AGR-Kühlers 10 zugeführt wird, zum Einlasskanal des Motors zurückführt. Der zweite AGR-Gasdurchgang 12 hat einen geneigten Durchgangsabschnitt, der sich im Allgemeinen von einer zur Kühlerauslassöffnung 33 benachbarten Stelle zu einer weiteren zur AGR-Gasauslassöffnung 34 benachbarten Stelle entlang einer geraden Linie erstreckt, die winklig zur Mittelachse der Kühlerauslassöffnung 33 (die Mittelachse des Kühlerauslasskanals 33) steht.
  • Der Bypassdurchgang 13 ist ein Kühlerbypassdurchgang (Kühlerbypasspfad), der zwischen der AGR-Gaseinlassöffnung 31 und der AGR-Gasauslassöffnung 34 verbindet und das heiße AGR-Gas (Hochtemperaturabgas), das dem Inneren (der Ventilaufnahmekammer, d. h. dem Innendurchgangsbereich 110) des Gehäuses 1 aus dem Auslasskanal des Motors zugeführt wird, unter Umgehung des AGR-Kühlers 10 in den Einlasskanal des Motors führt.
  • Das AGR-Ventil 3 ist als kreisförmige Scheibe ausgebildet und besteht aus einem hitzbeständigen Werkstoff, wie zum Beispiel einem metallischen Werkstoff (z. B. rostfreiem bzw. Edelstahl). Das AGR-Ventil 3 ist über die erste Welle 21 mit dem Rotationszahnrad 6 verbunden. Das AGR-Ventil 3 stellt stufenlos einen Öffnungsgrad des Abgasdurchgangs (z. B. der ersten und zweiten AGR-Gasdurchgänge 11, 12 oder der Bypassdurchgang 13) des Gehäuses 1 durch Änderung des Drehwinkels des AGR-Ventils 3 um die Rotationsachse der ersten Welle 21 ein. Auf diese Weise ändert das AGR-Ventil 3 variabel die Durchflussmenge des AGR-Gases, das aus dem Auslasskanal zum Einlasskanal (d. h. die AGR-Menge: die AGR-Rate relativ zur Frischlufteinlassmenge) rückgeführt wird.
  • Wie in den 5A und 5B gezeigt, rotiert das AGR-Ventil 3 innerhalb des Ventilbetriebsbereichs von der Ventilendschließstellung (Θ = 0 Grad) zur Ventilendöffnungsstellung (Θ = +60 Grad oder Θ = –70 Grad), basierend auf dem von der Motorsteuereinheit (nachfolgend ECU genannt) empfangenen Steuersignal während des Betriebs des Motors. Auf diese Weise wird der Drehwinkel des AGR- Ventils 3 geändert, wodurch eine Öffnungsquerschnittsfläche des zweiten AGR-Gasdurchgangs 12 (AGR-Gas Strömungsquerschnittsfläche) verändert wird. Folglich wird die AGR-Menge variabel gesteuert.
  • Wie in 5A gezeigt, werden der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 und des Rotationszahnrads 6 innerhalb des Ventilbetriebsbereichs von Θ = –70 Grad bis Θ = 60 Grad über Θ = 0 Grad während der Modusänderungsbetriebszeit vom Gekühlt-Modus bzw. zum Heiß-Modus verändert. Hier wird der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 und des Rotationszahnrades 6 zu Beginn der Ansteuerung des Elektromotors 5 durch die ersten und zweiten Federn 61, 62 auf Θ = 0 Grad gesetzt. Folglich wird der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 und des Rotationszahnrades 6 zum Startzeitpunkt des Modusänderungsbetriebs vom gekühlten Modus zum heißen Modus verändert innerhalb des Ventilbetriebsbereichs von Θ = 0 Grad bis Θ = 60 Grad.
  • Wie in 5A gezeigt, wird der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 und des Rotationszahnrades 6 während der Modusänderungsbetriebszeit vom heißen Modus zum gekühlten Modus innerhalb des Ventilbetriebsbereichs von Θ = 60 Grad bis Θ = –70 Grad über 0 Grad verändert.
  • 5A zeigt die Durchflussmengencharakteristik des AGR-Ventils 3 relativ zum Drehwinkel des AGR-Ventils 3. Zum Beispiel beträgt für den Fall, dass die Temperatur des AGR-Gases, das in das AGR-Ventilmodul strömt, 300 Grad Celsius ist, die Durchflussmenge des AGR-Gases während des gekühlten Modus (Θ = –70 Grad), 1250 Liter pro Minute (l/min) und während des heißen Modus (Θ = 60 Grad 1380 Liter pro Minute (l/min).
  • Das AGR-Ventil 3 ist drehbar in der Düse 2 aufgenommen, die in den Düsenanschlussabschnitt des Gehäuses 1 eingepasst ist. Ferner ist das AGR-Ventil 3 stationär an einem axialen Ende der ersten Welle 21 in dem Zustand befestigt, in dem das AGR-Ventil 3 relativ zu der Rotationsachse der ersten Welle 21 um einen vorgegebenen Winkel angestellt bzw. gekippt ist.
  • Eine ringförmige Dichtringnut ist so ausgebildet, dass sie sich umfangseitig entlang einer Außenumfangsfläche des AGR-Ventils 3 erstreckt. Ein Dichtring 35 ist in die Dichtringnut mit Passung eingesetzt. Der Dichtring 35 ist C-förmig ausgebildet und ist mit einer Innenumfangsfläche der Düse 2, welche im Düsenanschlussabschnitt des Gehäuses 1 gehalten wird dicht in Eingriff bringbar. Ein radialer Innenumfangsabschnitt des Dichtrings 35 ist in die Dichtringnut auf die Weise mit Passung eingesetzt, dass ein radialer Außenumfangsabschnitt des Dichtringes 35 radial nach außen von der Außenumfangsfläche des AGR-Ventils 3 vorsteht.
  • Folglich dichtet im AGR-Ventilmodul des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Dichtring 35, wenn das AGR-Ventil 3 in der Ventilendschließstellung befindet, d. h. wenn das AGR-Ventil 3 in vertikaler Richtung, die senkrecht zur Durchgangsrichtung des zweiten AGR-Gasdurchganges 12 (d. h. im Zeitpunkt der Ventilendschließstellung des AGR-Ventils 3) angerichtet ist, den Spalt zwischen der Innenumfangsfläche der Düse 2 und der Außenumfangsfläche des AGR-Ventils 3 durch Ausnutzen der Radialspannung des Dichtringes 35, stoppt, der in die Dichtringnut eingesetzt ist.
  • Die erste Welle 21 des AGR-Ventils 3 ist eine zylindrische drehbare Welle, die aus metallischem Werkstoff (z. B. Edelstahl) besteht, der hitzebeständig und korrosionsbeständig ist. Die erste Welle 21 des AGR-Ventils 3 erstreckt sich durch das Aufnahmedurchgangsloch 14 des Gehäuses 1, sodass sich die erste Welle 21 linear in Axialrichtung des Aufnahmedurchgangslochs 14 der ersten Welle von der Außenseite des Wellenlagerabschnitts 15 des Gehäuses 1 zur Innenseite des Wellenlagerabschnitts 15 genauer: in den Abgasdurchgang, wie zum Beispiel den zweiten AGR-Gasdurchgang 12 oder den Bypassdurchgang 13) erstreckt. Wie in 3 gezeigt, sind eine Buchse 36 und ein Öldichtung 37 fest zwischen dem Wellenlagerabschnitt 15 des Gehäuses 1 und der ersten Welle 21 des AGR-Ventils 3 fest durch zum Beispiel einen Presssitz eingepasst.
  • Ein Gleitloch ist in der Buchse 36 ausgebildet, um die erste Welle 21 des AGR-Ventils 3 derart gleitbar zu tragen, dass die erste Welle 21 in ihrer Rotationsrichtung bewegbar ist. Ein zylindrischer Spalt (Spiel) ist zwischen der Außenumfangsfläche der ersten Welle 21 und der Wandfläche des Loches (der Innenumfangsfläche) des Gleitloches der Buchse 36 ausgebildet, um eine sanfte Rotation der ersten Welle 21 im Gleitloch der Buchse 36 zu erlauben.
  • In einem axialen Endabschnitt der ersten Welle 21 ist ein Ventilinstallationsabschnitt ausgebildet, um das AGR-Ventil 3 sicher mit dem Ventilinstallationsabschnitt durch Schweißen (das Schweißen dient als ein Schweißmittel) des AGR-Ventils 3 an den Ventilinstallationsabschnitt zu tragen. Ein Verpressungs- bzw. Gesenkschmiede- und Befestigungsabschnitt ist in dem anderen axialen Endabschnitt der ersten Welle 21 ausgebildet, um die Ventiltriebplatte, die in das Rotationszahnrad 6 eingegossen ist, durch Verpressen (das Verpressen dient als Befestigungsmittel) der Ventiltriebplatte mit dem Gesenkschmiede- und Befestigungsabschnitt zu befestigen. Somit ist das Rotationszahnrad 6 an dem anderen axialen Endabschnitt der ersten Welle 21 montiert.
  • Das Modusänderungsventil 4 besteht aus metallischem Werkstoff (z. B. rostfreiem Stahl), der hitzebeständig und korrosionsbeständig ist. Das Modusänderungsventil 4 ist mit dem Rotationsnocken 7 über die zweite Welle 22 verbunden, die das Modusänderungsventil 4 trägt. Ferner ist das Modusänderungsventil 4 drehbar in der Ventilaufnahmekammer, d. h. in dem Innendurchgangsraum 110 des Gehäuses 1, aufgenommen. Wenn das Modusänderungsventil 4 in der, Ventilaufnahmekammer, d. h. dem Innendurchgangsraum 110, um die Rotationsachse der zweiten Welle 22 gedreht wird, kann die Verbindung zwischen den entsprechenden Abgasöffnungen unter den ersten bis vierten Abgasöffnungen frei verändert werden.
  • Das Modusänderungsventil 4 ist ein als Klappenventil ausgeführtes Ventil und hat einen zylindrischen Axialabschnitt (zylindrischer Abschnitt) und eine rechteckige oder quadratische Ventilplatte (auch als Ventilhauptkörper in Plattenform oder Metallplatte bezeichnet). Der Axialabschnitt des Modusänderungsventils 4 erstreckt sich in Richtung der Rotationsachse der zweiten Welle 22. Die Ventilplatte des Modusänderungsventils 4 ragt radial nach außen von dem Axialabschnitt des Modusänderungsventils 4 an zwei gegenüberliegenden radialen Seiten des Axialabschnitts in Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Axialabschnitts vor.
  • Jede der einander entgegen gesetzten axialen Endflächen (d. h. die obere und untere Endfläche in 3) des Modusänderungsventils 4 liegt einer Oberfläche der Durchgangswand (Wandinnenseite) des Gehäuses 1 gegenüber, während ein vorgegebener Spalt dazwischen vorgegeben ist.
  • Das Modusänderungsventil 4 weist erste und zweite Blöcke (vorstehende Rippen) 39 auf, die in Richtung der Oberfläche der Durchgangswand des Gehäuses 1 von den entgegen gesetzten axialen Endflächen des Modusänderungsventils 4 vorstehen, welche zueinander in Richtung der Rotationsachse der Modusänderungsventils 4 entgegengesetzt sind. Die ersten und zweiten Blöcke 39 sind nur um die zweite Welle 22 angeordnet. Im Einzelnen ist jeder der ersten und zweiten Blöcke 39 als ein zylindrischer Körper ausgebildet, der die zweite Welle 22 des Modusänderungsventils 4 umgibt. Auf diese Weise wird ein Ablagerungsfreisetzungsspalt S zwischen jeder der beiden entgegen gesetzten axialen Endflächen des Modusänderungsventils 4 und der Oberfläche der Durchgangswand des Gehäuses 1 gebildet.
  • Das Modusänderungsventil 4 kann stufenlos den Öffnungsgrad der ersten und zweiten AGR-Gasdurchgänge 11, 12 und den Öffnungsgrad der Bypassdurchgangs 13 durch Einstellung der Betätigungs- bzw. Betriebsposition des Modusänderungsventils 4 einstellen. Dadurch kann das Modusänderungsventil 4 frei ein Mischverhältnis zwischen der Durchflussmenge des gekühlten AGR-Gases, das die ersten und zweiten AGR-Gasdurchgänge 11, 12 durchströmt hat und durch den AGR-Kühler gekühlt wurde, und der Durchflussmenge des heißen AGR-Gases, das den Bypassdurchgang 13 unter Umgehung der AGR-Kühlers 10 durchströmt hat, einstellen. Auf diese Weise kann die Temperatur des AGR-Gases, das zum Einlasskanal rückgeführt wird, kontrolliert werden.
  • Während des „gekühlt-Modus” bzw. des gekühlten Modus dient das Modusänderungsventil 4 als Trennwand, welche die Ventilkammer in die erste AGR-Gasdurchgangsseite 11 und die zweite AGR-Gasdurchgangsseite 12 trennt. Dadurch werden die ersten und zweiten AGR-Gasdurchgänge 11, 12 in dem Innendurchgangsraum 110 des Gehäuses 1 ausgebildet, wenn das Modusänderungsventil 4 die Verbindung zwischen den entsprechenden Abgasöffnungen der ersten bis vierten Abgasöffnungen ändert.
  • Ferner dient das Modusänderungsventil 4 während des „heiß-Modus” bzw. des heißen Modus als eine Trennwand, welche die Ventilkammer in die Seite des AGR-Kühlers 10 und die Seite des Bypassdurchgangs 13 trennt. Auf diese Weise wird der Bypassdurchgang 13 im Innendurchgangsraum 110 des Gehäuses 1 ausgebildet, wenn der Zustand der Verbindung zwischen den entsprechenden Abgasöffnungen der ersten bis vierten Gasöffnungen durch den Betrieb des Modusänderungsventils 4 verändert wird.
  • Dabei kann das Modusänderungsventil 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels stufenlos seine Betriebsposition über seinen gesamten Betätigungs- bzw. Betriebsbereich von einer Bypassendschließposition, in der die Durchflussmenge des gekühlten AGR-Gases maximiert wird (der gekühlte Modus, angedeutet in den 1 und 16), bis zu einer Bypassendöffnungsposition (der heiße Modus, angedeutet in 17) verändern. Hier sollte beachtet werden, dass die Bypassendschließposition des Modusänderungsventils 4 die Position ist, an der das Modusänderungsventil 4 den Bypassdurchgang 13 vollständig verschließt. Des Weiteren, dass die Bypassendöffnungsposition des Modusänderungsventils 4 die Position ist, in der das Modusänderungsventil 4 den Bypassdurchgang 13 vollständig öffnet.
  • Während der Änderung des Betriebsmodus des Modusänderungsventils 4 vom gekühlten Modus zum heißen Modus und ebenfalls vom heißen Modus zum gekühlten Modus, befindet sich das Modusänderungsventil 4 in einem Zustand eines Zwischenöffnungsgrads zwischen der Bypassendschließposition und der Bypassendöffnungsposition, d. h. in einer Zwischenbetriebsposition (Mischposition), in der das gekühlte AGR-Gas und das heiße AGR-Gas miteinander gemischt werden. Zu dieser Zeit ist der Innendurchgangsbereich des Gehäuses 1 in einen heißen/gekühlten Mischungsmodus gesetzt.
  • Die zweite Welle 22 des Modusänderungsventils 4 ist eine zylindrische drehbare Welle, die aus dem hitzebeständigen und korrosionsbeständigen metallischen Werkstoff (z. B. rostfreier Stahl bzw. Edelstahl) besteht. Die zweite Welle 22 des Modusänderungsventils 4 erstreckt sich durch das Aufnahmedurchgangsloch der zweiten Welle des Gehäuses 1, sodass sich die zweite Welle 22 linear in Axialrichtung des Aufnahmedurchgangsloch 16 der zweiten Welle von der Außenseite des Wellenlagerabschnitts 17 des Gehäuses 1 zur Innenseite des Wellenlagerabschnitts 17 (genauer zum Abgasdurchgang, wie zum Beispiel in die Ventilaufnahmekammer, d. h. den Innendurchgangsraum 110) erstreckt. Wie in 3 gezeigt, sind eine Buchse 41 und Lager 42, 42 fest zwischen dem Wellenlagerabschnitt 17 des Gehäuses und der zweiten Welle 22 des Modusänderungsventils 4 durch zum Beispiel einen Presssitz eingepasst.
  • Ferner sind die erste Welle 21 und die zweite Welle 22 durch einen vorgegebenen Abstand im Inneren des Gehäuses 1 voneinander beabstandet.
  • Ein Gleitloch ist jeweils in der Buchse 41 und den Lagern 42, 43 ausgebildet, um die zweite Welle 22 des Modusänderungsventils 4 derart beweglich zu tragen, dass die zweite Welle 22 in ihrer Rotationsrichtung beweglich ist. Ein zylindrischer Spalt (Spiel) ist zwischen der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 22 und der Wandoberfläche des Loches (der Innenumfangsoberfläche) des Gleitloches sowohl von der Buchse 41 als auch von den Lagern 42, 43 ausgebildet, um eine sanfte Rotation der zweiten Welle im Gleitloch der Buchse 41 und der Lager 42, 43 zu erlauben. Alternativ kann die Buchse 43 weggelassen werden, falls verlangt.
  • Eine Ventilplatte (Metallplatte) des Modusänderungsventils 4 ist fest mit dem axialen Endabschnitt der zweiten Welle 22 verschweißt. Der Rotationsnocken 7 ist am anderen axialen Endabschnitt der zweiten Welle 22 montiert bzw. installiert. Die zweite Welle 22 hat einen Eingriffsabschnitt, der zwei diametral entgegengesetzte flächige bzw. planare Eingriffsflächen hat, und sie ist mit dem Rotationsnocken 7 verbunden. Dadurch wird die Relativdrehbewegung zwischen dem Rotationsnocken 7 und der zweiten Welle 22 unterbunden bzw. begrenzt.
  • Der elektrische Aktor 100 hat einen Aktorhauptkörper, der ein Gehäuse aufweist, dessen Öffnung mit einem Sensordeckel 49 (siehe 16 und 17) geschlossen wird. Das Gehäuse des elektrischen Aktors 100 ist ein Druckgussteil, das aus einer Aluminiumlegierung besteht, das Aluminium als seine Hauptkomponente aufweist. Das Gehäuse des elektrischen Aktors 100 ist über einen in der Außenwand des Gehäuses 1 ausgebildeten Aktorinstallationsabschnitt des Gehäuses 1 mittels Befestigungsschrauben verbunden (befestigt).
  • Ferner sind zwischen der Außenwand des Gehäuses 1 und dem Gehäuse des elektrischen Aktors 100 der Elektromotor 5 (z. B. ein Gleichstrommotor) und der Antriebskraft- bzw. Antriebsübertragungsmechanismus 50 vorgesehen. Der Elektromotor 5 erzeugt bei seiner Ansteuerung das Antriebsmoment. Der Antriebsübertragungsmechanismus 50 weist das Rotationszahnrad 6, den Rotationsnocken 7 und die Feder 8 auf. Das Rotationszahnrad 6 überträgt das Antriebsmoment des Elektromotors 5 auf das AGR-Ventil 3, um dieses anzutreiben. Der Rotationsnocken 7 überträgt das Antriebsmoment des Elektromotors 5 auf das Modusänderungsventil 4, um dieses anzutreiben. Die Feder 8 drückt den Rotationsnocken 7 in Richtung des Rotationszahnrads 6. Der Antriebsübertragungsmechanismus 50 koppelt den Rotationsnocken 7 lösbar mit dem Rotationszahnrad 6.
  • Der Elektromotor 5 erzeugt das Antriebsmoment, welches das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 antreibt. Der Elektromotor 5 wird fest im Motorgehäuse (nicht gezeigt) gehalten, das einstückig in der Außenwand des Gehäuses 1 ausgebildet ist. Der Antriebsübertragungsmechanismus 50 weist den Untersetzungszahnradmechanismus auf, der die Drehzahl des Elektromotors 5 durch zwei Untersetzungsstufen reduziert, um ein vorgegebenes Untersetzungsverhältnis zu implementieren, wodurch das Antriebsmoment des Elektromotors 5 erhöht wird.
  • Der Untersetzungszahnradmechanismus überträgt das Drehmoment (Antriebsmoment) der Ausgangswelle des Elektromotors 5 auf die erste Welle 21 des AGR-Ventils 3 und die zweite Welle 22 des Modusänderungsventils 4. Die ersten bis dritten Zahnräder des Untersetzungsmechanismus sind drehbar in dem Innenraum aufgenommen, der zwischen der Außenwand des Gehäuses 1 und dem Gehäuse des elektrischen Aktors 100 ausgebildet ist.
  • Der Untersetzungszahnradmechanismus weist ein Motorzahnrad 51 (Ritzelzahnrad, erstes Zahnrad), ein Zwischenuntersetzungszahnrad 52 (zweites Zahnrad) und das Rotationszahnrad 6 (drittes Zahnrad) auf. Das Motorzahnrad 51 ist an der Ausgangswelle des Elektromotors 5 befestigt. Das Zwischenuntersetzungszahnrad 52 (zweites Zahnrad) kämmt mit dem Motorzahnrad 51 und wird durch das Motorzahnrad 51 gedreht. Das Rotationszahnrad 6 kämmt mit dem Zwischenuntersetzungszahnrad 52 und wird durch das Zwischenuntersetzungszahnrad 52 gedreht.
  • Das Zwischenuntersetzungszahnrad 52 weist Zähne 54 (Zahnradabschnitt mit großem Durchmesser), die mit den Zähnen des Motorzahnrades 51 kämmen, und Zähne 55 (Zahnradabschnitt mit kleinem Durchmesser) auf, die mit den Zähnen des Rotationszahnrades 6 kämmen.
  • Zähne 56 (Untersetzungsendstufenzahnradabschnitt), die mit dem Zahnradabschnitt mit kleinem Durchmesser 55 des Zwischenuntersetzungszahnrades 52 kämmen, sind in einem Umfangsabschnitt (bogenförmiger Abschnitt) eines Außenumfangsabschnitts des Rotationszahnrades 6 ausgebildet. Die Ausgangswelle des Elektromotors 5 kann direkt mit dem Rotationszahnrad 6 verbunden werden, falls gewünscht. In solch einem Fall ist das Rotationszahnrad 6 nicht die Triebplatte, die im Außenumfangsbereich des Rotationszahnrades 6 den Untersetzungsendstufenzahnradabschnitt 56 hat. Vielmehr ist das Rotationszahnrad 6 dann die Rotationsplatte, die das Antriebsmoment des Elektromotors 5 auf das AGR-Ventil 3 überträgt, um dieses zu drehen.
  • Ferner hat das Rotationszahnrad 6 einen zylindrischen Abschnitt 57, der einen aktorseitigen Axialendabschnitt der ersten Welle 21 des AGR-Ventils 3 umgibt. Die Ventiltriebplatte, die aus metallischem Werkstoff besteht, ist in den Innenumfangsbereich des zylindrischen Abschnitts eingegossen.
  • Erste und zweite Federn 61, 62 sind zwischen dem Rotationszahnrad 6 und einer im Gehäuse 1 befestigten Hülse 59 aufgenommen, um eine Druckkraft (Federvorspannkraft) auszuüben, die das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 in die Ventilschließrichtung (oder die Ventilöffnungsrichtung) drückt. Die ersten und zweiten Federn 61, 62 dienen jeweils als eine Rückstellfeder und eine Default- bzw. Standardfeder. Die Rückstellfeder bringt die Druckkraft (Federkraft) auf, die das AGR-Ventil 3 in die Ventilschließrichtung relativ zum Rotationszahnrad 6 drückt. Die Standardfeder bringt die Druckkraft (Federkraft) auf, die das AGR-Ventil 3 in die Ventilöffnungsrichtung relativ zum Rotationszahnrad 6 drückt.
  • Ferner hat das Rotationszahnrad 6 einen Rollenzapfen 63 (Armstift) an einer Stelle, die in Bezug auf die Rotationsachse des Rotationszahnrades 6 (genauer bezüglich der Rotationsachse der ersten drehbaren Welle, d. h. der ersten Welle 21) radial außenliegend versetzt ist. Der Armstift 63 steht an einer Seite des Rotationszahnrades 6 (der Gehäuseseite, der AGR-Ventilseite) in Plattendickenrichtung des Rotationszahnrades 6 vor. Mit anderen Worten steht der Armstift 63 von einer Axialseite des Rotationszahnrades 6 in die Richtung parallel zur Axialrichtung der ersten Welle 21 vor. Der Armstift 63 ist an einer Rückseite eines nach außen vorstehenden Abschnitts (Block) 64, der radial nach außen vom Rest der Außenumfangsfläche des Rotationszahnrades 6 vorsteht, vorgesehen (einstückig ausgebildet). Der Armstift 63 dreht sich bei der Rotation des Rotationszahnrades 6 um die Rotationsachse des Rotationszahnrades 6.
  • Das Rotationszahnrad 6 hat ein Eingriffselement, das drehbar um seine Rotationsachse ist. Das Eingriffselement der Rotationszahnrades 6 ist eine Rolle 65, die relativ zu einem Nockenprofil (Nockenkurve 7a1 des Nockenabschnitts 7a, gezeigt in 9) des Rotationsnockens 7 in Eingriff und außer Eingriff bringbar ist. Die Rolle 65 ist an einer Außenumfangsfläche des Armstifts 63 angebracht, sodass die Rolle 65 bezüglich des Armstift 63 drehbar ist. Die Rolle 65 läuft bei Rotation des Rotationszahnrades 6 um die Rotationsachse des Rotationszahnrades 6 und dreht sich um den Armstift 63. Die Rolle 65 berührt das Nockenprofil (Nockenkurve 7a1) des Rotationsnockens 7, sodass die Rolle 65 entlang dem Nockenprofil (Nockenkurve 7a1) des Rotationsnockens 7 abrollt, und sie ist relativ zum Nockenprofil (Nockenkurve 7a1) des Rotationsnockens 7 mit diesem in Eingriff und außer Eingriff bringbar. Wenn sich die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 in rollendem Kontakt mit dem Nockenprofil (Nockenkurve 7a1) des Rotationsnockens 7 befindet, ist der Rotationsnocken 7 mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt.
  • An Stelle einer Rolle 65, die durch den Armstift 63 relativ zu diesem drehbar getragen wird, kann ein Rollenlager verwendet werden, das auf die Außenumfangsfläche des Armstifts 63 aufgepresst ist.
  • Der Rotationsnocken 7 besteht aus einem metallischen Werkstoff oder aus Kunstharzwerkstoff und ist in einer vorgegebenen Form ausgebildet. Der Rotationsnocken 7 hat einen Wellenaufnahmeabschnitt 70 und zwei Nockenarme 71, 72. Der dem Modusänderungsventil 4 abgewandte axiale Endabschnitt der zweiten Welle 22 ist an eine entsprechende Befestigungsöffnung des Wellenaufnahmeabschnitts 70 mit Passung angefügt und dort getragen. Die Nockenarme 71, 72 erstrecken sich bogenförmig von zwei Seiten des Wellenaufnahmeabschnitts 70. Ein kurvenförmiger Abschnitt ist sowohl in dem Wellenaufnahmeabschnitt 70 als auch in den Nockenarmen 71, 72 vorgesehen.
  • Der Rotationsnocken 7 hat zwei Federsitzflächen 73, 74. Die Federsitzfläche 73 erstreckt sich linear von einer Außenwandoberfläche (Zentralabschnitt) einer Ecke des kurvenförmigen Abschnitts des Wellenaufnahmeabschnitts 70 zu einer Außenwandoberfläche einer Ecke des kurvenförmigen Abschnitts des Nockenarms 72. Der Federsitzfläche 74 erstreckt sich linear von der Außenwandoberfläche (Zentralabschnitt) der Ecke des kurvenförmigen Abschnitts des Wellenaufnahmeabschnitts 70 zu einer Außenwandoberfläche einer Ecke des kurvenförmigen Abschnitts des Nockenarms 71.
  • Die Federsitzfläche 73 ist so ausgebildet, dass die Feder 8 die Federsitzfläche 73 während des gesamten entsprechenden Modusänderungsvorganges vom gekühlt-Modus-seitigen Verriegelungszustand, in dem eine Schutzvorrichtung 81 des Rotationszahnrads 6 die Bewegung (Rotationsbewegung) des Rotationsnockens 7 verhindert (begrenzt), zu einem Zwischenpositionszustand (siehe 12 und 13) berührt.
  • Die Federsitzfläche 74 ist so ausgebildet, dass die Feder 8 die Federsitzfläche 74 während des gesamten entsprechenden Modusänderungsvorganges vom heiß-Modus-seitigen Verriegelungszustand, in dem die Schutzvorrichtung 82 des Rotationszahnrads 6 die Bewegung (Rotationsbewegung) des Rotationsnockens 7 verhindert (begrenzt), zu einem Zwischenpositionszustand (siehe 7 bis 11) berührt.
  • Der Rotationsnocken 7 hat eine Aussparung 75, in welche die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 in einem Synchronisationsbereich des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4, in dem das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 miteinander synchronisiert sind, aufgenommen wird. Zwei einander gegenüberliegende Abschnitte sind jeweils an distalen Enden der Nockenarme 71, 72 vorgesehen, die einander gegenüberstehen, wobei ein vorgegebener Spalt (Aussparungsöffnung 76) dazwischen vorgesehen ist.
  • Der Nockenabschnitt 7a der Rotationsnockens 7 weist eine Nockenaussparung A, eine Nockenaussparung B, einen Nockenvorsprung C, eine Nockenaussparung D und eine Nockenaussparung E auf, und er steht im Synchronisationsbereich des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4 in Eingriff mit der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6.
  • Die Nockenaussparung A ist ein Nockental, das einen Abschnitt (insensitiven bzw. unempfindlichen Bereich) ausbildet, in dem sich der Drehwinkel des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 als Antwort auf die Änderung des Drehwinkels des AGR-Ventils 3 und des Rotationszahnrades 6 im Synchronisationsbereich des AGR-Ventils und des Modusänderungsventils 4, insbesondere während des Modusänderungsvorgangs vom gekühlten Modus zum heißen Modus, nicht ändert.
  • Die Nockenaussparung B ist ein Nockental, das eine große Drehantriebskraft (Antriebsmoment) erzeugt, wenn der Drehwinkel (Nockendrehwinkel) des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 in einem kleinen Bereich (kleiner Betriebswinkelbereich des Rotationsnockens 7) des Synchronisationsbereichs des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4 liegt, insbesondere während des Modusänderungsvorganges vom heißen Modus zum gekühlten Modus.
  • Der Nockenvorsprung C ist eine Nockenhöhe, welche die Drehantriebskraft (das Antriebsmoment des Elektromotors 5) nach dem Andrücken der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 gegen den Nockenvorsprung C im Synchronisationsbereich des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4 aufnimmt, insbesondere in dem Bereich ab dem Änderungspunkt vom gekühlten zum heißen Modus bis zum heißen Modus (100%) oder in dem Bereich ab dem Änderungspunkt vom heißen zum gekühlten Modus bis zum gekühlten Modus (100%).
  • Die Nockenaussparung D ist ein Nockental das eine große Drehantriebskraft (Antriebsmoment) erzeugt, wenn der Drehwinkel (Nockendrehwinkel) des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 in einem kleinen Bereich (kleiner Betriebswinkelbereich des Rotationsnockens 7) des Synchronisationsbereichs des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4 liegt, insbesondere während des Modusänderungsvorganges vom gekühlten Modus zum heißen Modus.
  • Die Nockenaussparung E ist ein Nockental das einen Abschnitt (insensitiven bzw. unempfindlichen Bereich) ausbildet, in dem sich der Drehwinkel des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 als Antwort auf die Änderung des Drehwinkels des AGR-Ventils 3 und des Rotationszahnrades 6 im Synchronisationsbereich des AGR-Ventils und des Modusänderungsventils 4, insbesondere während dem Modusänderungsvorgang vom heißen Modus zum gekühlten Modus, nicht ändert.
  • Der Nockenabschnitt 7a (d. h. die Nockenaussparung A, die Nockenaussparung B, der Nockenvorsprung C, die Nockenaussparung D und die Nockenaussparung E) des Rotationsnockens 7 hat ein Nockenprofil (Nockenkurve 7a1), das so ausgebildet ist, dass es mit der Modusänderungscharakteristik (siehe Charakteristikdiagramm der 5A bis 6) des Modusänderungsventils 4 relativ zum Drehwinkel des AGR-Ventils 3 und des Rotationszahnrades 6 übereinstimmt.
  • Wie sich aus 6 ergibt, ist das Nockenprofil der Rotationsnockens 7 so konstruiert (ausgebildet), dass das das Drehmoment, das in dem kleinen Winkelbereich (absoluter Winkelbereich) des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 relativ zur Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 ausgeübt wird, größer ist als das Drehmoment, das in dem großen Winkelbereich (absoluter Winkelbereich) des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 relativ zur Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 ausgeübt wird. Ferner ist das Nockenprofil des Rotationsnockens 7 derart ausgebildet, dass es im gekoppelten Zustand des Rotationsnockens 7 relativ zum Rotationszahnrad 6 einen Bereich (bei dem Nockenvorsprung C) hat, in dem eine Änderung des Drehwinkels des Modusänderungsventils 4 als Antwort auf die Änderung des Drehwinkels des Rotationszahnrades 6 größer ist als die in einem anderen Bereich (z. B. bei den Nockenaussparungen A, E) des Nockenprofils des Rotationsnockens 7.
  • Wie in den 5A und 5B dargestellt, wird zum Zeitpunkt der Änderung vom gekühlten Modus zum heißen Modus der gekühlte Modus eingestellt, während das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7 in den entsprechenden Winkelbereich auf der gemäß 5B linken Seite des Änderungspunktes vom gekühlten zum heißen Modus, an dem der Betriebsmodus vom gekühlten Modus zum heißen Modus wechselt, platziert werden. Ebenfalls wird der heiße Modus eingestellt, während das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7 in den entsprechenden Winkelbereich auf der gemäß 5B rechten Seite des Änderungspunktes vom gekühlten zum heißen Modus platziert werden.
  • Zum Zeitpunkt der Änderung vom heißen Modus zum gekühlten Modus wird der heiße Modus eingestellt, während das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7 in den entsprechenden Winkelbereich auf der gemäß 5B rechten Seite des Änderungspunktes vom heißen zum gekühlten Modus, an dem der Betriebsmodus vom heißen Modus zum gekühlten Modus wechselt, platziert werden. Ebenfalls wird der gekühlte Modus eingestellt, während das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7 in den entsprechenden Winkelbereich auf der in 5B linken Seite des Änderungspunktes vom heißen zum gekühlten Modus platziert werden.
  • Wie in den 5A und 5B gezeigt, ist das Nockenprofil des Rotationsnockens 7 so ausgebildet, dass sich in der Modusänderungscharakteristik des Modusänderungsventils 4 relativ zum Drehwinkel des Rotationszahnrades 6 sowohl in der Änderungs- bzw. Wechselperiode vom gekühlten zum heißen Modus als auch in der Änderungs- bzw. Wechselperiode vom heißen in den gekühlten Modus, eine Hysteresis ergibt.
  • Motorvibrationen und Karosserievibrationen können an das Gehäuse 1 und von dort an die zweite Welle 22 und den Rotationsnocken 7 weitergeleitet werden, während der Rotationsnocken 7 nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist. Diese Vibrationen können eine klappernde oder zitternde Bewegung des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 um die Rotationsachse der zweiten Welle 22 in Drehrichtung verursachen. Ferner kann ein Einlass- bzw. Ansaugschwingungsdrehmoment oder ein Auslass- bzw. Abgasschwingungsdrehmoment, das als Antwort auf die Hin- und Herbewegung des Kolbens in den jeweiligen Zylindern und auf die Öffnungs- und Schließbewegung des Ansaug- oder Auslassventils erzeugt wird, an das im Innendurchgangsbereich 110 des Gehäuses 1 vorgesehene Modusänderungsventil 4 abgegeben werden, das das AGR-Gas aus dem Auslasskanal zum Einlasskanal des Motors zurückführt. Auch durch beispielsweise „backfire” bzw. Rückschläge verursachte Druckschwankungen können sich am Modusänderungsventil 4 auswirken. Das kann eine klappernde und zitternde Bewegung des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 um die Rotationsachse der zweiten Welle 22 in Drehrichtung verursachen. Diese klappernden und zitternden Bewegungen des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 können möglicherweise zu den im Folgenden beschriebenen Abnormitäten (fehlerhafte Bewegungen) führen. Im Einzelnen kann der Rotationsnocken 7 abnorm vom Rotationszahnrad 6 versetzt werden. Ebenfalls kann die Lagebeziehung zwischen der Rolle 65 des Rotationszahnrads 6 und der Aussparungsöffnung 76 des Rotationsnockens 7 von ihrer ordnungsgemäßen Lagebeziehung abweichen. In diesem Fall wäre es nicht mehr möglich, den Rotationsnocken 7 und das Rotationszahnrad 6 (mit dem möglichen Ergebnis beispielsweise eines Überschlagens bzw. Umkippens des Modusänderungsventils 4) zu koppeln.
  • Angesichts der obigen Nachteile weist der Antriebskraftübertragungsmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Ventilverriegelungsmechanismus (Ventilbegrenzungsmechanismus) auf, der die Rotationsbewegung des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 um die Rotationsachse des Rotationsnockens 7 (Rotationsachse der zweiten drehbaren Welle, d. h. der zweiten Welle 22) in den ungekoppelten Zustand des Rotationsnockens 7 relativ zum Rotationszahnrad 6 begrenzt.
  • Der Ventilverriegelungsmechanismus weist die Schutzvorrichtungen 81, 82 (bogenförmige Erhöhungen oder bogenförmige Eingriffsvorsprünge) auf, die von der Rückseite des Rotationszahnrades 6 vorstehen, sowie Eingriffsnuten 91, 92 die an der Vorderseite des Rotationsnockens 7 vorgesehen und jeweils in und außer Eingriff relativ zu den Schutzvorrichtungen 81, 82 bringbar sind,.
  • Die Schutzvorrichtung 81 des Rotationszahnrades 6 ist ein gekühlt-seitiger bogenförmiger Eingriffsvorsprung, der einen vorgegebenen Krümmungsradius um die Rotationsachse des Rotationszahnrades 6 hat. Ein Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 81 hat einen Eingriffsstartabschnitt, an dem der Eingriff zwischen der Schutzvorrichtung 81 und der Eingriffsnut 91 beginnt bzw. startet. Ein Stopper 83 ist an dem anderen Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 81 vorgesehen, um beim Eingriff der Federsitzfläche 73 des Nockenarms 72 des Rotationsnockens 7 mit der Feder 8 ein weiteres Drehen des Rotationszahnrades 6 in die gekühlt-Modus-seitige Ventilöffnungsrichtung zu begrenzen. Insbesondere legt der Stopper 83 die Grenzposition (bei einem Drehwinkel von –70 Grad) innerhalb des gekühlt-Modus-seitigen Betätigungsbereichs des Rotationszahnrades 6 fest. Obwohl der Stopper 83 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem anderen Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 81 vorgesehen ist, kann er alternativ so angeordnet sein, dass zwischen dem Stopper 83 und der Umfangsendfläche des anderen Umfangsabschnitts der Schutzvorrichtung 81 ein vorgegebener Umfangsspalt ausgebildet wird.
  • Die Schutzvorrichtung 82 ist ein heiß-seitiger bogenförmiger Eingriffsvorsprung bzw. ein bogenförmiger Eingriffsvorsprung der heißen Seite, welcher einen vorgegebenen Krümmungsradius um die Rotationsachse des Rotationszahnrades 6 hat. Ein Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 82 hat einen Eingriffsstartabschnitt, an dem der Eingriff zwischen der Schutzvorrichtung 82 und der Eingriffsnut 92 beginnt bzw. startet. Ein Stopper 84 ist an dem anderen Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 82 vorgesehen, sodass ein vorgegebener Umfangsspalt zwischen dem Stopper 84 und dem anderen Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 84 vorgesehen ist. Der Stopper 84 begrenzt beim Eingriff der Federsitzfläche 74 des Nockenarms 71 des Rotationsnockens 7 mit der Feder 8 eine weitere Rotation des Rotationszahnrades 6 in die heiß-Modus-seitige Ventilöffnungsrichtung. Insbesondere legt der Stopper 84 die Grenzposition (bei einem Drehwinkel von 60 Grad) des Rotationszahnrades 6 innerhalb des heiß-Modus-seitigen Betätigungsbereichs fest. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stopper 84 an dem anderen Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 82 derart vorgesehen, dass der vorgegebene Umfangsspalt zwischen dem Stopper 84 und dem anderen Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 82 vorgesehen ist. Alternativ kann der Stopper 84 einstückig an dem anderen Umfangsendabschnitt der Schutzvorrichtung 82 ausgebildet sein.
  • Die Eingriffsnut 91 des Rotationsnockens 7 ist in der Vorderseite des Nockenarms 21 ausgebildet und dient als gekühlt-seitige Eingriffsaussparung bzw. als Eingriffsaussparung der gekühlten Seite, die bogenförmig ist und einen vorgegeben Krümmungsradius hat, der mit dem der Schutzvorrichtung 81 übereinstimmt. In dem Zustand, in dem beim Entfernen der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 von der Öffnungsaussparung 76 (im gekühlten Modus) der Rotationsnocken 7 nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist, steht die Eingriffsnut 91 mit der Schutzvorrichtung 81 im Eingriff. Zu diesem Zeitpunkt steht die Schutzvorrichtung 81 in gleitendem Passungseingriff mit der Eingriffsnut 91. Die Eingriffsnut 92 ist in der Vorderseite des Nockenarms 72 ausgebildet und dient als eine heiß-seitige Eingriffsaussparung bzw. als Eingriffsaussparung der heißen Seite, die bogenförmig ist und einen vorgegebenen Krümmungsradius hat, der mit dem der Schutzvorrichtung 82 übereinstimmt. In dem Zustand, in dem der Rotationsnocken 7 ab dem Entfernen der Rolle 65 des Zahnrades 6 von der Aussparungsöffnung 76 (im heißen Modus) nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist, steht die Eingriffsnut 92 mit der Schutzvorrichtung 82 im Eingriff. Zu diesem Zeitpunkt steht die Schutzvorrichtung 82 in gleitendem Passungseingriff mit der Eingriffsnut 92.
  • Auf diese Weise gelingt es, im ungekoppelten Zustand des Rotationsnockens 7 relativ zum Rotationszahnrad 6, d. h. dann, wenn der Rotationsnocken 7 aufgrund der Einflüsse von z. B. Motorvibrationen, Karosserievibrationen oder abnormen Hochdruckpulsationen nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist, fehlerhafte Bewegungen (z. B. das Überdrehen bzw. das Umschlagen bzw. -kippen des Modusänderungsventils 4), insbesondere die abnorme Verschiebung des Rotationsnockens 7 weg von dem Rotationszahnrad 6 oder die Abweichung der Lagebeziehung der Rolle 65 und des Rotationszahnrades 6 relativ zu der Aussparungsöffnung 76 des Rotationsnockens 7 zu begrenzen, was möglicherweise eine Wiederherstellung der Verbindung zwischen dem Rotationsnocken 7 und dem Rotationszahnrad 6 einschränken kann.
  • Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 ist so konstruiert, dass in dem gekühlten Modus, bei dem der Rotationsnocken 7 nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist, wenn der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 in dem Winkelbereich von –70 Grad bis –30 Grad liegt, die Schutzvorrichtung 81, die in der Rückseite des Rotationszahnrads 6 ausgebildet ist, im Eingriff (verriegelt) mit der Eingriffsnut 91 steht, welche auf der Vorderseite des Nockenarms 71 des Rotationsnockens 7 ausgebildet ist. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 ist weiter derart konstruiert, dass in dem heißen Modus, in dem der Rotationsnocken 7 nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist, wenn der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 im Winkelbereich von +20 Grad bis +60 Grad liegt, die Schutzvorrichtung 82, die auf der Rückseite des Rotationszahnrades 6 ausgebildet ist, im Eingriff (verriegelt) mit der Eingriffsnut 92 steht, welche auf der Vorderseite des Nockenarms 72 des Rotationsnockens 7 ausgebildet ist. Ferner ist der Eingriff zwischen der Schutzvorrichtung 81 und der Eingriffsnut 91 oder der Eingriff zwischen der Schutzvorrichtung 82 und der Eingriffsnut 92 gelöst (unverriegelt), wenn der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 in dem Bereich von –30 Grad bis +20 Grad liegt.
  • Der elektrische Aktor 100 weist die Feder 8 (Ventilbegrenzungsvorrichtung) auf, welche die Drehbewegung des Rotationsnockens 7 um die Rotationsachse des Rotationsnockens 7 im ungekoppelten Zustand des Rotationsnockens 7 begrenzt, in dem der Rotationsnocken 7 nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist. Die Feder 8 ist eine Blattfeder, die in dem Gehäuse des elektrischen Aktors 100 vorgesehen ist und eine Druckkraft (Federkraft) gegen den Rotationsnocken 7 ausübt, um diesen in Richtung des Rotationszahnrades 6 zu drücken. Die Kontaktstelle des Rotationsnockens 7, welche die Feder 8 berührt, ändert sich von der einen Kontaktstelle zu der anderen Kontaktstelle wann immer die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 entlang des Nockenprofils des Rotationsnockens 7 von der einen Seite des Nockenvorsprunges C zu der anderen Seite des Nockenvorsprunges C hinter dem Höhepunkt des Nockenvorsprunges C, und umgekehrt, bewegt wird.
  • Dadurch gelingt es im ungekoppelten Zustand des Rotationsnockens 7 relativ zum Rotationszahnrad 6, d. h. dann, wenn der Rotationsnocken 7 aufgrund der Einflüsse von z. B. Motorvibrationen, Karosserievibrationen oder abnormen Hochdruckpulsationen nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist, fehlerhafte Bewegungen (z. B. das Überdrehen bzw. das Umschlagen bzw. -kippen des Modusänderungsventils 4), insbesondere die abnorme Verschiebung des Rotationsnockens 7 weg von dem Rotationszahnrad 6 oder die Abweichung der Lagebeziehung der Rolle 65 und des Rotationszahnrades 6 relativ zu der Aussparungsöffnung 76 des Rotationsnockens 7 zu begrenzen, was möglicherweise eine Wiederherstellung der Verbindung zwischen dem Rotationsnocken 7 und dem Rotationszahnrad 6 einschränken kann.
  • Die ECU steuert die elektrische bzw. Elektroleistungsversorgung des Elektromotors 5, der die Antriebsleistungsquelle des elektrischen Aktors 100 darstellt.
  • Die ECU hat einen Mikrocomputer bekannter Struktur, eine CPU, eine Speichervorrichtung (ein Speicher wie z. B. ein ROM-Speicher, ein RAM-Speicher), eine Eingangsschaltung (eine Eingangseinheit bzw. -vorrichtung) und eine Ausgangsschaltung (eine Ausgangseinheit bzw. -vorrichtung). Die CPU führt Steuerprozesse und Rechenprozesse aus. Die Speichervorrichtung speichert verschiedene Programme und Daten.
  • Wenn der Zündungsschalter (nicht dargestellt) eingeschaltet ist, steuert die ECU elektronisch den Ventilöffnungsgrad (Drehwinkel) des AGR-Ventils 3 und den Ventilöffnungsgrad (Drehwinkel) des Modusänderungsventils 4. Ferner wird der oben angesprochene Steuervorgang der ECU, der durch das im Speicher gespeicherte Steuerprogramm ausgeführt wird, zwingend beendet, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist (IG OFF).
  • Die Sensorsignale, die von verschiedenen Sensoren bereit gestellt werden, erfahren durch einen A/D-Konverter eine Analog-Digital-Konvertierung und werden dem Mikrocomputer der ECU zugeführt. Ein Kurbelwellenwinkelsensor, ein Beschleunigungsöffnungsgradsensor (Beschleunigungspedalpositionssensor), ein Kühlmitteltemperatursensor, ein Ansauglufttemperatursensor, ein AGR-Gasdurchflusssensor und ein AGR-Gastemperatursensor sind an den Mikrocomputer angeschlossen.
  • Der AGR-Gasdurchflusssensor ist fest in einem Sensoraufnahmeabschnitt aufgenommen, de im Inneren des Sensordeckels 49 vorgesehen ist. Der AGR-Gasdurchflusssensor konvertiert den Drehwinkel (Ventilöffnungsgrad) des AGR-Ventils 3 und gibt ein Signal aus, das der ECU den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 3 anzeigt.
  • Als nächstes wird die Betriebsweise des AGR-Ventilmoduls, das in dem AGR-System des vorliegenden Ausführungsbeispiels installiert ist, mit Bezug auf die 1 bis 13 beschrieben. Die 7 bis 9 geben den heiß-Modus-seitigen Verriegelungszustand an, und die 10 und 11 die Zwischenposition während des Modusänderungsvorganges. Ferner zeigen die 12 und 13 den gekühlt-Modus-seitigen Verriegelungszustand an.
  • Zum Zeitpunkt des Umschaltens des Modusänderungsventils 4 vom gekühlten Modus zum heißen Modus, berechnet die ECU zuerst einen Steuerungszielwert (Zielventilöffnungsgrad), der basierend auf dem Betriebszustand des Motors eingestellt wird. Dann führt die ECU dem Elektromotor 5 die elektrische Leistung zu und dreht dadurch die Ausgangswelle des Elektromotors 5 in die heiß-Modus-seitige Ventilöffnungsrichtung bzw. in die Ventilöffnungsrichtung der Seite des heißen Modus. Auf diese Weise wird das Antriebsmoment des Elektromotors 5 auf das Motorzahnrad 51, das Zwischenuntersetzungszahnrad 52 und das Rotationszahnrad 6 übertragen. Dadurch wird das Rotationszahnrad 6 um seine Rotationsachse gedreht.
  • Somit wird die erste Welle 21, auf die das Antriebsmoment des Elektromotors 5 vom Rotationszahnrad 6 übertragen wird, bei der Rotation des Rotationszahnrades 6 um einen vorgegeben Winkel in die Ventilöffnungsrichtung der Seite des heißen Modus gedreht.
  • Zu diesem Zeitpunkt läuft die Rolle 65, die drehbar durch den am Rotationszahnrad 6 vorgesehenen Armstift 63 getragen wird, um die Rotationsachse des Rotationszahnrades 6 um und rotiert während der Umlaufbewegung der Rolle 65 um die Mittelachse des Armstifts 63.
  • Die Rotation des Rotationszahnrades 6 startet von der Kopplungsposition (Eingriffsposition), in der die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit dem Nockenprofil der Nockenaussparung D des Rotationsnockens 7 gekoppelt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Drehwinkel Θ des AGR-Ventils 3 Null Grad (d. h. θ = 0 Grad), und dabei ist die Betriebsposition des Modusänderungsventils 4 in der Bypassendschließposition. Das heißt, der Innendurchgang des Gehäuses 1 ist auf den gekühlten Modus (100%) eingestellt.
  • Wenn dann das Rotationszahnrad 6 unter Beibehaltung der Zuführung der elektrischen Leistung an den Elektromotor 5 weiter gedreht bzw. rotiert wird, wird die Rolle 65 entlang des Nockenprofils des Nockenvorsprunges C des Rotationsnockens 7 abgerollt und drückt den Nockenvorsprung C. Folglich wird das Antriebsmoment des Elektromotors 5 von der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 auf den Rotationsnocken 7 übertragen. Dadurch wird der Rotationsnocken 7 um seine Rotationsachse rotiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Innendurchgang des Gehäuses 1 vom gekühlten Modus zum heißen/gekühlten Mischmodus geändert.
  • Auf diese Weise wird das gekühlte AGR-Gas, das durch den ersten AGR-Gasdurchgang 11, den AGR-Kühler 10 und den zweiten AGR-Gasdurchgang 12 geleitet wird, mit dem heißen AGR-Gas, das durch den Bypassdurchgang 13 geleitet wird, zu einem vorgegeben Mischverhältnis, das dem Drehwinkel des Modusänderungsventils 4 entspricht, vermischt. Dann wird das vermischte AGR-Gas von der AGR-Gasauslassöffnung 34 in den Einlasskanal abgegeben. Dadurch wird die Temperatur des AGR-Gases, welches vom Gehäuse 1 des AGR-Ventilmoduls zum Einlasskanal und dem Ansaugkrümmer zurückgeführt wird, auf eine angemessene Temperatur eingestellt. Als Ergebnis können die NOX-Ausstoßmenge und die HC-Ausstoßmenge des Motors gleichzeitig reduziert werden. Ferner kann – falls erwünscht – zur Zeit des heißen/gekühlten Mischmodus die Regeneration des Dieselpartikelfilters (DPF) durchgeführt werden.
  • Dann wird beim Rotieren des Rotationsnockens 7 die zweite Welle 22, an die das Antriebsmoment des Elektromotors 5 vom Rotationsnocken 7 übertragen wird, um einen vorgegeben Winkel in Richtung der Seite des heißen Modus gedreht. D. h., dass das Modusänderungsventil 4 beim Rotieren des Rotationsnockens 7 um einen vorgegebenen Winkel in Richtung der Seite des heißen Modus gedreht wird.
  • Wenn das Rotationszahnrad 6 und der Rotationsnocken 7 bis zu dem Punkt gedreht worden sind, bei dem die Rolle 65 des Rotationsnockens 6 nach Passieren des Nockenvorsprunges C die Nockenaussparung B erreicht, d. h. wenn der Drehwinkel Θ des AGR-Ventils 3 20 Grad (d. h. θ = 20 Grad) erreicht, wird die Betriebsposition des Modusänderungsventils 4 zur Bypassendöffnungsposition geändert. D. h., dass der Innendurchgang des Gehäuses 1 vom heißen/gekühlten Mischmodus zum heißen Modus (100%) geändert wird.
  • Wenn dann das Rotationszahnrad 6 unter Beibehaltung der Zuführung von elektrischer Leistung an den Elektromotor 5 weitergedreht wird, wird die Rolle 65 angetrieben, um die Nockenaussparung A zu passieren, wobei sie sich schließlich von der Aussparung 75 und der Aussparungsöffnung 76 des Rotationsnockens 7 entfernt. Dadurch ist der Rotationsnocken 7 nicht mehr mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt. Auf diese Weise ändert sich der Drehwinkel des Rotationsnockens nicht, selbst wenn das AGR-Ventil 3 und das Rotationszahnrad 6 weiter in die Ventilöffnungsrichtung der Seite des heißen Modus gedreht werden, und das Modusänderungsventil 4 verbleibt dadurch im heißen Modus. Zu diesem Zeitpunkt (der in den 7 bis 9 gezeigte heiß-Modus-seitige Verriegelungszustand) steht die Schutzvorrichtung 82 des Rotationszahnrades 6 mit der Eingriffsnut 92 im Eingriff, welche in der Vorderseite des Nockenarms 72 des Rotationsnockens 7 ausgebildet ist.
  • Auf diese Weise ist es möglich, selbst im ungekoppelten Zustand des Rotationsnockens 7 relativ zum Rotationszahnrad 6, in dem der Rotationsnocken 7 nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist, fehlerhafte, durch Einflüsse wie z. B. Motorrotation, Karosserievibration oder abnormen Hochdruckschwankungen verursachte Bewegungen (z. B. das Überdrehen bzw. Umschlagen bzw. -kippen des Modusänderungsventils 4) zu begrenzen, insbesondere eine abnorme Verschiebung des Rotationsnockens 7 weg vom Rotationszahnrad 6 oder die Abweichung der Lagebeziehung der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 relativ zur Aussparungsöffnung 76 des Rotationsnockens 7, was möglicherweise die Widerherstellung der Kopplung zwischen dem Rotationsnocken 7 und dem Rotationszahnrad 6 einschränken kann.
  • Dabei wird das AGR-Ventil 3 so gesteuert, dass ein Ventilöffnungsgrad erreicht wird, der dem Steuerungszielwert entspricht. Ferner wird die Betriebsposition des Modusänderungsventils 4 auf den heißen Modus gestellt, in dem die Durchflussmenge des heißen AGR-Gases maximiert wird. Auf diese Weise wird das heiße AGR-Gas, das ein Teil des ausgestoßenen Abgases vom Verbrennungsraum jedes entsprechenden Zylinders des Motors ist, vom Abgasdurchgang in den Einlasskanal des Motors durch das Innere (der Bypassdurchgang-Durchgang 13) des AGR-Ventilmoduls rückgeführt. D. h., dass das heiße AGR-Gas, welches dem Inneren des Gehäuses 1 des AGR-Ventilmoduls zugeführt wird, komplett in den Einlasskanal des Motors unter Umgehung des AGR-Kühlers 10 zurückgeführt wird. Dabei wird das heiße AGR-Gas mit der Ansaugluft gemischt, die dem Verbrennungsraum der jeweiligen Zylinder des Motors zugeführt wird.
  • Auf diese Weise kann bei kalten Temperaturen beim Motorstart die Ansaugluft ausreichend aufgewärmt werden. Dadurch wird die Zündwilligkeit des Kraftstoffes im Motor verbessert, und die Erzeugung von Kohlenwasserstoff (HC) und von weißem Rauch kann begrenzt werden.
  • Ebenfalls kann während der Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) das heiße AGR-Gas in den Einlasskanal geleitet werden. Folglich wird die Temperatur der in den Verbrennungsraum geführten Ansaugluft erhöht, wodurch die Temperatur des dem DPF zugeführten Abgases vorteilhaft erhöht werden kann. Auf diese Weise kann die Temperatur des DPF durch Zuführung des heißen Abgases zum DPF erhöht werden, um die Verbrennungstemperatur (z. B. 500 auf 650 Grad Celsius) der Partikel (PM) zu erreichen. Dadurch kann die Regeneration des DPF mit einem geringen Kraftstoffverbrauch erfolgen, und die Emissionen können aufgrund der Regeneration des DPF weiter reduziert werden.
  • Wenn als nächstes der Modus des Modusänderungsventils 4 vom heißen Modus zum gekühlten Modus geändert wird, wird das AGR-Ventil 3 von der momentanen Position in die Ventilendschließposition (d. h. θ = 0 Grad) und weiter von der Ventilendschließposition (θ = 0 Grad) in Ventilöffnungsrichtung auf der Seite des gekühlten Modus bzw. in die gekühlt-Modus-seitige Ventilöffnungsrichtung angetrieben.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der Rotationsnocken 7 so lange nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt, bis das AGR-Ventil 3 und das Rotationszahnrad 6 zu der Position gedreht werden, an der die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit der Nockenaussparung B des Rotationsnockens 7 gekoppelt (im Eingriff) ist. Folglich ändert sich vor der Kopplung der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit der Nockenaussparung B des Rotationsnockens 7 der Drehwinkel des Rotationsnockens 7 nicht, selbst wenn das AGR-Ventil 3 und das Rotationszahnrad 6 in Ventilschließrichtung gedreht werden, wodurch das Modusänderungsventil 4 im heißen Modus verbleibt.
  • Wenn das Rotationszahnrad 6 unter Beibehaltung der Zuführung der elektrischen Leistung an den Elektromotor 5 weitergedreht wird, erreicht die Rolle 65 die Kopplungsposition (Eingriffsposition), an der die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit dem Nockenprofil der Nockenaussparung B des Rotationsnockens 7 gekoppelt ist. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Drehwinkel Θ des AGR-Ventils 3 –10 Grad (d. h. θ = –10 Grad), und dabei ist die Betriebsposition des Modusänderungsventils 4 in der Bypassendöffnungsposition. Dabei ist der Innendurchgang des Gehäuses 1 auf den heißen Modus (100%) gestellt.
  • Wenn als nächstes das Rotationszahnrad 6 unter Beibehaltung der Zuführung der elektrischen Leistung an den Elektromotor 5 weitergedreht wird, rollt die Rolle 65 entlang des Nockenprofils des Nockenvorsprungs C des Rotationsnockens 7 und drückt den Nockenvorsprung C. Folglich wird das Antriebsmoment des Elektromotors 5 von der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 auf den Rotationsnocken 7 übertragen. Dadurch wird der Rotationsnocken 7 um seine Rotationsachse gedreht bzw. rotiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Innendurchgang des Gehäuses 1 vom heißen Modus zum heißen/gekühlten Mischmodus geändert.
  • Dabei wird das gekühlte AGR-Gas, welches durch den ersten AGR-Gasdurchgang 11, den AGR-Kühler 10 und den zweiten AGR-Gasdurchgang 12 geleitet wurde, mit dem heißen AGR-Gas, das durch den Bypassdurchgang 13 geleitet wurde, zu einem vorgegeben Mischungsverhältnis, welches dem Drehwinkel des Modusänderungsventils 4 entspricht, gemischt. Dann wird das gemischte AGR-Gas von der AGR-Gasauslassöffnung 34 in den Einlasskanal abgegeben. Dadurch wird die Temperatur des AGR-Gases, das vom Gehäuse 1 des AGR-Ventilmoduls zum Einlasskanal und Ansaugkanal rückgeführt wurde, auf die angemessene Temperatur eingestellt. Als ein Ergebnis können die vom Motor ausgestoßene NOX-Menge und die vom Motor ausgestoßene HC-Menge simultan reduziert werden. Ferner kann – falls erwünscht – zum Zeitpunkt des heißen/gekühlten Mischmodus die Regeneration des DPF durchgeführt werden.
  • Dann wird beim Rotieren des Rotationsnockens 7 die zweite Welle 22, an die das Antriebsmoment des Elektromotors 5 vom Rotationsnocken 7 übertragen wird, um einen vorgegebenen Winkel in Richtung der Seite des gekühlten Modus gedreht. D. h., dass bei Rotation des Rotationsnockens 7 das Modusänderungsventil 4 um einen vorgegebenen Winkel in Richtung der Seite des gekühlten Modus gedreht wird.
  • Wenn das Rotationszahnrad 6 und der Rotationsnocken 7 bis zu dem Punkt gedreht werden, an dem die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit der Nockenaussparung D gekoppelt ist, d. h. wenn der Drehwinkel Θ des AGR-Ventils 3 –30 Grad (d. h. θ = –30 Grad) erreicht, ändert sich die Betriebsposition des Modusänderungsventils 4 zur Bypassendschließposition. Das heißt, dass der Innendurchgang des Gehäuses 1 vom heißen/gekühlten Mischmodus zum gekühlten Modus (100%) geändert wird.
  • Wenn dann das Rotationszahnrad 6 unter Beibehaltung der Zuführung der elektrischen Leistung an den Elektromotor 5 weiter gedreht wird, wird die Rolle 65 angetrieben, um über die Nockenaussparung E zu passieren, und sie entfernt sich schließlich von der Aussparung 75 und der Aussparungsöffnung 76 des Rotationsnockens 7. Folglich ist der Rotationsnocken 7 nicht mehr mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt. Auf diese Weise ändert sich der Drehwinkel des Rotationsnockens 7 nicht, selbst wenn das AGR-Ventil 3 und das Rotationszahnrad 6 weiter in die gekühlt-Modus-seitige Ventilöffnungsrichtung gedreht werden, und dadurch verbleibt das Modusänderungsventil 4 im gekühlten Modus. Zu diesem Zeitpunkt (der in den 12 und 13 gezeigte gekühlt-Modus-seitige Verriegelungszustand) steht die Schutzvorrichtung 81 des Rotationszahnrades 6 mit der Eingriffsnut 91, die in der Vorderseite des Nockenarms 71 des Rotationsnockens 7 ausgebildet ist, im Eingriff.
  • Auf diese Weise ist es selbst im ungekoppelten Zustand des Rotationsnockens 7 relativ zum Rotationszahnrad 6 möglich, fehlerhafte, durch Einflüsse wie z. B. Motorvibrationen, Karosserievibrationen oder abnormen Hochdruckpulsationen verursachte Bewegungen (z. B. das Überdrehen bzw. Umschlagen bzw. -kippen des Modusänderungsventils 4) zu begrenzen, insbesondere die abnorme Verschiebung des Rotationsnockens 7 weg vom Rotationszahnrad 6 oder die Abweichung von der Lagebeziehung der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 relativ zur Aussparungsöffnung 76 des Rotationsnockens 7, was möglicherweise die Widerherstellung der Verbindung zwischen dem Rotationsnocken 7 und dem Rotationszahnrad 6, einschränken kann.
  • Wie oben diskutiert, wird der Innendurchgang des Gehäuses 1 auf den gekühlten Modus gestellt, wenn die Betriebsposition des Modusänderungsventils 4 auf die Bypassendschließposition geändert wird. Im gekühlten Modus wird das AGR-Gas durch den ersten AGR-Gasdurchgang 11, den AGR-Kühler 10 und den zweiten AGR-Gasdurchgang 12 in den Einlasskanal zurückgeführt.
  • Dadurch wird die Betriebsposition des Modusänderungsventils 4 auf den gekühlten Modus gestellt, in dem die Durchflussmenge des gekühlten AGR-Gases maximiert wird, sodass das AGR-Gas, das dem Inneren des Gehäuses 1 des AGR-Ventilmoduls zugeführt wird, vollständig über den AGR-Kühler 10 in den Einlasskanal rückgeführt wird.
  • Auf diese Weise wird das AGR-Gas, das zum Zeitpunkt des Passierens durch das Innere des AGR-Kühlers 10 ausreichend gekühlt wurde, d. h. das AGR-Gas, das eine niedrige Temperatur und geringe Dichte hat, im Einlasskanal in die Ansaugluft gemischt.
  • Auf diese Weise kann die Verbrennungstemperatur des Motors vorteilhaft reduziert werden, um die erzeugte Menge von im Abgas enthaltener Schadstoffe (z. B. Stickoxide, d. h. NOX) ohne Reduzierung der Ausgangsleistung des Motors, zu reduzieren. Ferner wird das AGR-Gas, das in den Einlasskanal zurückgeführt wird, im AGR-Kühler 10 gekühlt. Dadurch wird der Aufladewirkungsgrad des Verbrennungsraums des Motors verbessert, sodass die Emissionen des Motors weiter reduziert werden können.
  • Wenn als nächstes das AGR-Ventil 3 von der Ventilendöffnungsposition (θ = –70 Grad) der Seite des gekühlten Modus zur Ventilendschließposition (θ = 0 Grad) zurückkehrt, wird das Rotationszahnrad 6 durch Zuführung der elektrischen Leistung an den Elektromotor 5 in Ventilschließrichtung gedreht.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der Rotationsnocken 7 so lange nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt, bis das AGR-Ventil 3 und das Rotationszahnrad 6 in die Position gedreht sind, an der die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit dem Nockenvorsprung D des Rotationsnockens 7 im Eingriff ist. Folglich ändert sich vor der Kopplung der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit der Nockenaussparung D des Rotationsnockens 7 der Drehwinkel des Rotationsnockens 7 nicht, selbst wenn das AGR-Ventil 3 und das Rotationszahnrad 6 in die Ventilschließrichtung gedreht werden, wodurch das Modusänderungsventil 4 im gekühlten Modus verbleibt.
  • Wenn das Rotationszahnrad 6 unter Beibehaltung der Zuführung der elektrischen Leistung an den Elektromotor 5 weiter rotiert wird, erreicht die Rolle 65 die Kopplungsposition (Eingriffsposition), an der die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit dem Nockenprofil der Nockenaussparung D des Rotationsnockens 7 gekoppelt ist. Wenn die Rolle 65 die Kopplungsposition (Eingriffsposition) erreicht, an der die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 mit dem Nockenprofil der Nockenaussparung D des Rotationsnockens 7 gekoppelt ist, wird die Zufuhr der elektrischen Leistung an den Elektromotor 5 gestoppt. Zu diesem Zeitpunkt wird das AGR-Ventil 3 in der Ventilendschließposition (θ = 0 Grad) gestoppt.
  • Der Ventilöffnungsgrad (Drehwinkel) des AGR-Ventils 3 wird basierend auf dem Steuerungszielwert (Zielventilöffnungsgrad) eingestellt, der als Antwort auf den Betriebszustand des Motors eingestellt wird. Dadurch wird der Ventilöffnungsgrad (Drehwinkel) des AGR-Ventils 3 geändert (wiederholend erhöht oder verringert) wobei das Modusänderungsventil 4 in der Bypassendschließposition (gekühlter Modus) verbleibt. Während das Modusänderungsventil 4 in der Bypassendöffnungsposition (heißer Modus) verbleibt, wird der Ventilöffnungsgrad (Drehwinkel) des AGR-Ventils 3 geändert (Wiederholung der Erhöhung und Verringerung des Ventilöffnungsgrades des AGR-Ventils 3). Ebenfalls wird der Ventilöffnungsgrad (Drehwinkel) des AGR-Ventils 3 synchron mit dem Modusänderungsventil 4 geändert (Wiederholung der Erhöhung und Verringerung des Ventilöffnungsgrades des AGR-Ventils 3), während das Modusänderungsventil 4 in den Zwischenöffnungsgrad (Zwischenposition) zwischen die Bypassendschließposition und die Bypassendöffnungsposition, d. h. in die Mischposition (heißer/gekühlter Mischmodus) zum Mischen des gekühlten AGR-Gases und des heißen AGR-Gases eingestellt wird.
  • Jetzt werden die Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
  • Wie oben diskutiert, hat entsprechend dem vorliegendem Ausführungsbeispiel das AGR-Ventilmodul, das in dem AGR-System installiert ist, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 50, der ein Rotationszahnrad 6, einen Rotationsnocken 7 und eine Feder 8 aufweist. Das Rotationszahnrad 6 überträgt das Antriebsmoment des Elektromotors 5 auf das AGR-Ventil 3, um dieses anzutreiben. Der Rotationsnocken 7 überträgt das Antriebsmoment des Elektromotors 5 an das Modusänderungsventil 4, um dieses anzutreiben. Die Feder 8 drückt den Rotationsnocken 7 in Richtung des Rotationszahnrades 6. Der Rotationsnocken 7 ist lösbar mit Rotationszahnrad 6 in Eingriff bringbar.
  • Auf diese Weise werden das erste und das zweite Ventil (d. h. das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4), die im System vom Stand der Technik jeweils durch zwei unterschiedliche Aktoren getrennt angetrieben werden und jeweils für unterschiedliche Zwecke (unterschiedliche Betriebsmuster) vorgesehen sind, jetzt durch den einzigen elektrischen Aktor 100 angetrieben, der entsprechend dem vorliegendem Ausführungsbeispiel einen Elektromotor 5 und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 hat.
  • Im Synchronisationsbereich, in dem das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 miteinander synchronisiert sind, sind das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7 mit dem AGR-Ventil 3 und dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt. Folglich wird das Antriebsmoment des Elektromotors 5 auf beide, das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4, durch den Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 des einzigen elektrischen Aktors 100 übertragen, um das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 synchron anzutreiben.
  • Das Nockenprofil des Nockenabschnitts 7a des Rotationsnockens 7 ist so konstruiert, dass wenn das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 außerhalb des Synchronisationsbereichs sind, das Nockenprofil des Nockenabschnitts 7a des Rotationsnockens 7 von der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 freigegeben wird. Das heißt, dass wenn das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 außerhalb des Synchronisationsbereichs sind, das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7 nicht mehr mit dem AGR-Ventil 3 und dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt sind. Folglich wird das Antriebsmoment des Elektromotors 5 nur auf das AGR-Ventil 3 übertragen, um dieses anzutreiben. Als Ergebnis ist es im Vergleich mit dem AGR-Ventilmodul gemäß dem Stand der Technik möglich, die Anzahl der Aktoren (die als Antriebsleistungsquelle dienen) von zwei auf einen zu reduzieren. Auf diese Weise wird die Anzahl der Komponenten reduziert, sodass die Herstellungskosten und die Produktionskosten reduziert werden können. Ferner kann die Gesamtgröße des AGR-Ventilmoduls reduziert werden, sodass es möglich ist, den benötigten Installationsraum in z. B. einem Fahrzeug zur Installation des AGR-Ventilmoduls zu reduzieren. Als Ergebnis kann die Installierbarkeit des AGR-Ventilmoduls an den Motorraum des Fahrzeuges, insbesondere die Installierbarkeit des AGR-Ventilmoduls an den Motor verbessert werden.
  • Auch wird der einzige elektrische Aktor 100, der einen Elektromotor 5 hat, welcher verglichen mit dem mit unterdruckbetriebenen Aktor während der niedrigen Unterdruckphase eine größere Rotationsantriebskraft (Antriebsmoment) erzeugen kann, zum Antreiben des ersten und des zweiten Ventils (des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4 verwendet. Folglich kann selbst für den Fall, dass eine Ablagerung, welche sich um das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 akkumuliert und gefestigt hat, das Haften des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4 an der Oberfläche der Durchgangswand des Gehäuses 1 verursacht, das durch die Ablagerung verursachte Haften des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4 einfach durch das Antriebsmoment des Elektromotors 5 gelöst werden.
  • In der ungekoppelten Region, in der die Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 und der Nockenabschnitt 7a des Rotationsnockens 7 nicht miteinander gekoppelt sind, können das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7, welche aus dem Antriebskraftübertragungspfad des Elektromotors 5 herausgenommen sind, an den Außenbereich verschoben werden, in dem das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7 keinen Einfluss auf den Betrieb des AGR-Ventils 3 und das Rotationszahnrad 6 haben, die im Antriebskraftübertragungspfad des Elektromotors 5 liegen. Ferner können das Modusänderungsventil 4 und der Rotationsnocken 7 durch den Ventilverriegelungsmechanismus, der die Schutzvorrichtungen 81, 82 aufweist, die in der Rückseite des Rotationszahnrades 6 ausgebildet sind, und durch die Eingriffsnuten 91, 92, die in der jeweiligen Vorderseite des Rotationsnockens 7 ausgebildet sind, an der Stelle (Drehwinkel) gehalten werden, die aus dem Antriebskraftübertragungspfad des Elektromotors 5 heraus genommen ist. Ferner erlaubt der Ventilverriegelungsmechanismus eine einfache Widerherstellung der Kopplung zwischen der Rolle 65 des Rotationszahnrades 6 und dem Nockenabschnitt 7a des Rotationsnockens 7, und er erlaubt dadurch die Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventil (dem AGR-Ventil 3 und dem Modusänderungsventil 4) durch Gebrauch des einzigen Aktors 100.
  • Die Zuführung der elektrischen Leistung an den Elektromotor 5 ist veränderbar bzw. variabel gesteuert (Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb der AGRV-Vorrichtung), sodass die Öffnungs- und Schließbewegungen des AGR-Ventils 3 durch die Ventilendschließposition des AGR-Ventils 3 hindurch in einem vorgegebenen Winkelbereich des AGR-Ventils 3 (siehe den Reinigungsmodus der 5B, der in einem Bereich von –10 Grad bis +10 Grad liegt) durchgeführt werden, der die Ventilendschließposition (θ = 0 Grad) einschließt, um einen Ablagerungs-Abschabebetrieb (Reinigungssteuerbetrieb) durchzuführen. Dadurch ist es möglich, die Ablagerung ab zu schaben, d. h. zu entfernen, welche sich um das AGR-Ventil 3 (insbesondere an der Durchgangswandfläche des Gehäuses 1 an oder um die Ventilendschließposition des AGR-Ventils 3 herum und/oder am Gleitabschnitt oder am Dichtabschnitt zwischen der Düse 2, die durch den Düsenanschlussabschnitt des Gehäuses 1 gehalten wird, und dem Dichtring 35 des AGR-Ventils 3) aufgestaut hat oder dort haftet.
  • Wie in 6 gezeigt, ist ferner das Nockenprofil des Rotationsnockens 7 (die ausgesparte gebogene Oberfläche der Nockenaussparung B und die ausgesparte gebogene Oberfläche der Nockenaussparung D) so konstruiert, dass das größere Drehmoment in dem kleinen Drehwinkelbereich des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 verglichen mit dem großen Drehwinkelbereich des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 erzeugt wird. Auf diese Weise kann z. B. beim Motorstart, wenn der Modusänderungsvorgang des Modusänderungsventils 4 vom gekühlten Modus in den heißen Modus im kleinen Drehwinkelbereich des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 (der Drehwinkel θ des AGR-Ventils 3 sei 0 Grad, d. h. θ = 0 Grad) startet, das große Drehmoment auf das Modusänderungsventil 4 aufgebracht werden. Folglich kann zumindest ein Festsitzen des Modusänderungsventils 4, das durch eine akkumulierte und verfestigte Ablagerung um das Modusänderungsventil 4 (um die Bypassendschließposition) verursacht sein könnte, mit dem kleinen Lösemoment des Elektromotors 5 gelöst werden. Ferner kann beim Motorstart, wenn der Modusänderungsvorgang des Modusänderungsventils 4 vom heißen Modus zum gekühlten Modus im kleinen Drehwinkelbereich des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 (der Drehwinkel θ des AGR-Ventils 3 sei –10 Grad, d. h. θ = –10 Grad) begonnen hat, ein großes Drehmoment auf das Modusänderungsventil 4 aufgebracht werden. Folglich kann zumindest das Festsitzen des Modusänderungsventils 4, das durch akkumulierte und verfestigte Ablagerungen um das Modusänderungsventil 4 verursacht wird (um die Bypassendöffnungsposition), mit dem kleinen Lösedrehmoment des Elektromotors 5 gelöst werden.
  • Die ersten und zweiten Blöcke 39, die in Richtung der Oberfläche der Durchgangswand des Gehäuses 1 vorstehen, sind um die entgegengesetzten axialen Endflächen des Modusänderungsventils 4 herum vorgesehen, im Einzelnen um die zweite Welle 22 herum. Anstelle der ersten und zweiten Blöcke 39 können Beilagscheiben bzw. Platzhalter vorgesehen werden, die jeweils zwischen der entsprechenden axialen Endfläche des Modusänderungsventils 4 und der Oberfläche der Durchgangsoberfläche des Gehäuses 1 eingelegt sind, um einen vorgegeben Spalt (Spalt S zum Lösen der Ablagerung) dazwischen zu definieren.
  • Auf diese Weise ist zwischen jedem der entgegen gesetzten axialen Endoberflächen des Modusänderungsventils 4 und der Oberfläche der Durchgangswand des Gehäuses 1 ein Ablagerungslösespalt S ausgebildet. Folglich kann das Festsitzen des Modusänderungsventils 4, das durch die akkumulierte und verfestigte Ablagerung um das Modusänderungsventil 4 verursacht wird, mit kleinem Lösedrehmoment gelöst werden. Ferner ist selbst dann, wenn das Modusänderungsventil 4 aufgrund von Ablagerungen an der Oberfläche der Durchgangswand des Gehäuses 1 haftet, die Stelle, an der die Ablagerung auftritt auf den Bereich um die zweite Welle 22 des Modusänderungsventils 4 begrenzt. Folglich ist das benötigte Lösedrehmoment, das zum Lösen des durch die akkumulierte und verfestigte Ablagerung zumindest um die zweite Welle 22 des Modusänderungsventils 4 verursachten Festsitzens des Modusänderungsventils 4 notwendig ist, relativ klein. Dadurch kann die Größe des elektrischen Aktors 100, insbesondere die Größe des Elektromotors 5, reduziert werden, sodass der benötigte Installationsraum weiter reduziert werden kann.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Die 14 und 15 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 14 ein Hauptmerkmal des Antriebskraftübertragungsmechanismus 50, und 15 zeigt einen Abschnitt des Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 um das Modusänderungsventil 4.
  • Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist einen Ventilverriegelungsmechanismus (Ventilbegrenzungsvorrichtung) auf, der die Rotationsbewegungen des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 um die Rotationsachse des Rotationsnockens 7 im ungekoppelten Zustand, in dem der Rotationsnocken 7 nicht mit dem Rotationszahnrad 6 gekoppelt ist, begrenzt.
  • Der Ventilverriegelungsmechanismus weist eine kreisförmige bzw. runde Eingriffsnut 93, einen Eingriffsstift 95 und einen Feder 96 auf. Die Eingriffsnut 93 ist auf der Rückfläche des Rotationsnockens 7 ausgebildet. Der Eingriffsstift 95 ist auf der Vorderseite einer Platte 94 ausgebildet, die verschieblich und mit Passung an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 22 des Modusänderungsventils 4 angeordnet ist. Der Eingriffsstift 95 ist mit der Eingriffsnut 93 lösbar in Eingriff bringbar. Die Feder 96 übt eine Druckkraft gegen die Platte 94 in eine Richtung (Schubrichtung) aus, um den Eingriffsstift 95 gegen die Rückseite des Rotationsnockens 7 zu drücken.
  • In dem Fall der Verriegelung des Modusänderungsventils 4 und des Rotationsnockens 7 wird der Eingriffsstift 95 in Schubrichtung (axiale Richtung der zweiten Welle 22) angetrieben, um den Eingriffsstift 95 mit der Eingriffsnut 93 in Eingriff zu bringen.
  • Zum Zeitpunkt der Änderung des Betriebsmodus vom gekühlten Modus zum heißen Modus oder zum Zeitpunkt der Änderung des Betriebsmodus vom heißen Modus zum gekühlten Modus wird ein Löseknopf 97 nach unten gedrückt, um die Platte 94 abwärts gegen die Druckkraft der Feder 96 zu drücken, sodass der Eingriffsstift 95 aus der Eingriffsnut 93 entfernt wird.
  • Jetzt werden Modifikationen der oberen Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • In den oberen Ausführungsbeispielen ist die AGRV-Vorrichtung an der stromabwärts gelegenen Seite des AGR-Kühlers 10 in der Durchflussrichtung des AGR-Gases angeordnet. Alternativ kann die AGRV-Vorrichtung an der stromaufwärts gelegenen Seite des AGR-Kühlers 10 in der Durchflussrichtung des AGR-Gases angeordnet werden.
  • In den oberen Ausführungsbeispielen ist die vorliegende Erfindung an das AGR-Ventilmodul angebracht, das den AGR-Kühler (Abgaskühler) 10 vom „U-turn-flow”-Typ bzw. vom Umkehrdurchflusstyp hat, bei dem das AGR-Gas (Abgas) durch den U-förmigen Durchgang fließt. Alternativ kann die vorliegende Erfindung an ein AGR-Ventilmodul von dem Typ angebracht werden, bei dem das AGR-Gas (Abgas) durch einen S-förmigen Durchgang oder einen I-förmigen Durchgang fließt. In solch einem Fall können ein Auslasstankabschnitt des Abgaskühlers und die Kühlerauslassöffnung 33 des Gehäuses 1 durch ein Abgasrohr miteinander verbunden sein, das keine Wärmetauschfunktion hat.
  • In den oberen Ausführungsbeispielen ist das Gehäuse des AGR-Ventilmoduls als das Gehäuse 1 (Ventilgehäuse) ausgebildet, das mit dem Abgasrezirkulationsrohr des Abgasrezirkulationsapparats verbunden ist, und dadurch einen Teil des Abgasrezirkulationsrohrs bildet. Alternativ kann das Gehäuse des AGR-Ventilmoduls als ein Gehäuse ausgebildet sein, das einen Teil des Ansaugrohres oder Teil des Abgasrohres ausbildet.
  • In den oberen Ausführungsbeispielen ist die zylindrische Düse 2 im Düsenanschlussabschnitt des Gehäuses 1 angebracht und mit Passung gehalten, und das AGR-Ventil 3 ist in der Düse 2 derart aufgenommen, dass es geöffnet und geschlossen werden kann. Alternativ kann das AGR-Ventil 3 direkt auf öffnende und schließende Weise im Gehäuse 1 aufgenommen werden. In solch einem Fall ist die Düse 2 nicht erforderlich, wodurch die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Montageschritte reduziert werden können.
  • Die Dichtringnut (ringförmige Nut) kann von der Außenumfangsfläche des AGR-Ventils 3 eliminiert werden. Ebenfalls kann der Dichtring von der Außenumfangsfläche des AGR-Ventils 3 eliminiert werden. In solch einem Fall ist der Dichtring nicht erforderlich, wodurch die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Montageschritte weiter reduziert werden können.
  • Entsprechend den oberen Ausführungsbeispielen werden in dem Untersetzungszahnradmechanismus die ersten bis dritten Zahnräder zur Reduzierung der Drehzahl des Elektromotors 5 um ein vorgegebenes Untersetzungsverhältnis in zwei Schritten verwendet, um dadurch das Rotationsdrehmoment des Elektromotors 5 zum Antrieb des ersten und des zweiten Ventils (des AGR-Ventils 3 und des Modusänderungsventils 4) zu erhöhen. Alternativ zu dem oben beschriebenen Drehzahl-Untersetzungsmechanismus kann ein Untersetzungsmechanismus vorgesehen sein, der eine Schnecke verwendet, die an der Ausgangswelle des Elektromotors 5 befestigt ist, und ein Schneckenrad, das mit der Schnecke im Eingriff steht und durch die von der Schnecke übertragene Antriebskraft angetrieben wird.
  • Ebenfalls kann ein Untersetzungsgetriebemechanismus verwendet werden, der einen Zahnstangen-Ritzelmechanismus (einen Bewegungsrichtungsumlenkmechanismus, der eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umwandelt) aufweist. In dem Zahnstangen- und Ritzelmechanismus wird in dem Untersetzungsgetriebemechanismus als Antriebszahnrad ein Ritzel verwendet, und die Zahnstangenzähne, die mit dem Ritzel im Eingriff sind, sind im Ventilschaft des Ventils vorgesehen.
  • Ferner kann der Untersetzungsgetriebemechanismus nur zwei Zahnräder, d. h. ein erstes und ein zweites Zahnrad aufweisen, oder aber vier oder mehr Zahnräder.
  • Ferner können eine antriebsseitige Treibscheibe, die an der Ausgangswelle des Elektromotors 5 vorgesehen ist, und eine auf der angetrieben Seite liegende Treibscheibe, die an dem ersten Rotationselement vorgesehen ist, miteinander über einen Riemen verbunden sein.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Öffnungs- und Schließsteuerungsvorgang (der Ablagerungsabschabvorgang) der AGRV-Vorrichtung in dem Hysteresisbereich ausgeführt, in dem der Betriebsmodus vom heißen Modus zum gekühlten Modus geändert wird. Alternativ kann der Öffnungs- und Schließsteuerungsvorgang (der Ablagerungsabschabvorgang) der AGRV-Vorrichtung beim Anschalten oder Ausschalten des Zündschalters ausgeführt werden. Ebenfalls kann der Ablagerungsabschabvorgang zum Zeitpunkt des Endschließvorgangs des AGR-Ventils 3 während des normalen Motorbetriebs ausgeführt werden.
  • Ebenfalls ist weder die Beziehung zwischen der Durchflussmengencharakteristik bzgl. des Drehwinkels des AGR-Ventils 3, noch die der Modusänderungscharakteristik bzgl. des Drehwinkels des AGR-Ventils 3 auf diejenige beschränkt, die im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen diskutiert wurde, und sie kann frei geändert werden. Z. B. kann der Änderungspunkt vom gekühlten zum heißen Modus von dem Punkt, an dem der Drehwinkel θ des AGR-Ventils 3 0 Grad ist, an eine Stelle der Seite des heißen Modus oder eine Stelle der Seite des gekühlten Modus verschoben werden, der durch einen vorgegebenen Drehwinkel von dem Punkt versetzt ist, an dem der Drehwinkel θ des AGR-Ventils 3 0 Grad ist. Ferner kann der Änderungspunkt vom heißen zum gekühlten Modus von dem Punkt, an dem der Drehwinkel θ des AGR-Ventils 3 –10 Grad ist, an eine Stelle der Seite des heißen Modus oder eine Stelle der Seite des gekühlten Modus verschoben werden, die durch einen vorgegebenen Drehwinkel von dem Punkt, an dem der Drehwinkel θ des AGR-Ventils 3 –10 Grad ist versetzt ist.
  • In dem Zustand, in dem der Betriebsmodus vom gekühlten Modus zum heißen/gekühlten Mischmodus (vom gekühlten Modus 100% zu dem gekühlten Modus 50% & heißer Modus 50% zu dem heißen Modus 100%) geändert wird und dadurch das Mischverhältnis zwischen dem gekühlten AGR-Gas und dem heißen AGR-Gas eingestellt wird, und wenn eine Erhöhung des Ventilöffnungsgrads des AGR-Ventils 3 vom momentanen Ventilöffnungsgrad das AGR-Ventils 3 gefordert ist, können der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 und der Drehwinkel des Modusänderungsventils 4 geändert werden, um das momentane Mischverhältnis auf das Mischverhältnis zu ändern, bei dem die Menge des gekühlten AGR-Gases größer ist als die Menge des heißen AGR-Gases; oder alternativ kann der Innendurchgang des Gehäuses 1 vom heißen/gekühlten Mischmodus zum gekühlten Modus zurückgebracht werden. D. h., dass das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 aus ihrem großen Drehwinkelbereich zum ihrem kleinen Drehwinkelbereich zurück gebracht werden können.
  • Ferner kann in dem Zustand, in dem der Betriebsmodus vom heißen Modus zum heißen/gekühlten Mischmodus geändert wird (vom heißen Modus 100% zu dem gekühlten Modus 50% & heißem Modus 50% zu dem gekühlten Modus 100%) und dadurch das Mischverhältnis zwischen dem gekühlten AGR-Gas und dem heißen AGR-Gas eingestellt wird, wenn die Verringerung des Ventilöffnungsgrades des AGR-Ventils 3 vom momentanen Ventilöffnungsgrad des AGR-Ventils 3 gefordert ist, der Drehwinkel des AGR-Ventils 3 und der Drehwinkel des Modusänderungsventils 4 geändert werden, um das momentane Mischverhältnis zu dem Mischverhältnis zu ändern, bei dem die Menge des heißen AGR-Gases größer ist als die Menge des gekühlten AGR-Gases; oder alternativ kann der Innendurchgang des Gehäuses 1 vom heißen/gekühlten Mischmodus zum heißen Modus zurückgebracht werden. D. h., dass das AGR-Ventil 3 und das Modusänderungsventil 4 von ihrem großen Drehwinkelbereich zu ihrem kleinen Drehwinkelbereich zurückgebracht werden können.
  • Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann leicht zu erkennen. Die Erfindung in ihrem breiteren Sinne ist nicht auf die gezeigten und beschriebenen konkreten Details, repräsentativen Vorrichtungen und dargestellten Beispiele zu beschränken.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (9)

  1. Abgasrückführungssystem für einen Verbrennungsmotor, das aufweist: ein Gehäuse (1), das einen Innendurchgangsraum (110) hat, durch den Abgas des Verbrennungsmotors von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal des Verbrennungsmotors rückgeführt wird, wobei das Gehäuse (1) zum Verbinden mit einem Abgaskühler (10) angepasst ist, der mit dem Auslasskanal und dem Einlasskanal durch den Innendurchgangsraum (110) des Gehäuses (1) in Verbindung bringbar ist; ein erstes und zweites Ventil (3, 4), wobei jedes hiervon in dem Gehäuse (1) auf eine Weise aufgenommen ist, die deren Öffnen und Schließen ermöglicht; und einen Aktor (100), der einen Elektromotor (5) aufweist, der, wenn er eine elektrische Leistung empfängt, eine Antriebskraft erzeugt, welche das erste und zweite Ventil (3, 4) antreibt, wobei: das erste Ventil (3) ein Durchflussmengensteuerventil bildet, das eine Durchflussmenge des Abgases steuert, welches durch den Innendurchgangsraum (110) des Gehäuses (1) strömt; und das zweite Ventil (4) ein Modusänderungsventil bildet, das den Betriebsmodus des Abgasrückführungssystems ändert, und zwar zwischen: einem Kühlermodus, bei dem der erste und der zweite Gasdurchgang (11, 12) mit Hilfe des zweiten Ventils (4) im Innendurchgangsraum (110) des Gehäuses (1) ausgebildet werden, wobei der erste Gasdurchgang (11) ausgebildet ist, um mit einem Einlass (32) des Abgaskühlers (10) verbunden werden zu können, und dabei das vom Auslasskanal zugeführte Abgas zum Einlass (32) des Abgaskühlers (10) weiter zuleiten, und der zweite Gasdurchgang (12) ausgebildet ist, um mit einem Einlass (33) des Abgaskühlers (10) verbunden werden zu können, und dabei das durch den Abgaskühler (10) gekühlte Abgas weiter zuleiten; und einem Bypassmodus bzw. Nebenschlussmodus, bei dem ein Bypassdurchgang bzw. Nebenschlussdurchgang (13) im Innendurchgangsraum (110) des Gehäuses (1) mit Hilfe des zweiten Ventils (4) ausgebildet ist, wobei der Bypassdurchgang (13) das von dem Auslasskanal zugeführte Abgas unter Umgehung des Abgaskühlers (10) in Richtung des Einlasskanals weiterleitet; wobei der Aktor (100) ferner einen Antriebskraftübertragungsmechanismus (50) aufweist, der: ein erstes Rotationselement (6), das die Antriebskraft des Elektromotors (5) auf das erste Ventil (3) überträgt, um das erste Ventil (3) anzutreiben; und ein zweites Rotationselement (7) aufweist, das die Antriebskraft des Elektromotors (5) auf das zweite Ventil (4) überträgt, um das zweite Ventil anzutreiben, wobei das zweite Rotationselement (7) lösbar mit dem ersten Rotationselement (6) koppelbar ist, um die Antriebskraft des Elektromotors (5) durch das erste Rotationselement (6) zu empfangen; wobei das erste Rotationselement (6) ein um dessen Rotationsachse ein rotierbares Eingriffselement (65) ist; das zweite Rotationselement (7) einen Nockenabschnitt (7a) aufweist, der mit dem Eingriffselement (65) des ersten Rotationselements (6) über einen vorgegebenen Synchronisationsbereich in Eingriff bring bar ist, in dem Bewegungen des ersten Ventils (3) und Bewegungen des zweiten Ventils (4) miteinander synchronisierbar sind; und wobei der Nockenabschnitt (7a) des zweiten Rotationselements (7) zum Eingriffselement (65) des ersten Rotationselements (6) außer Eingriff gebracht ist, wenn sich das erste Ventil (3) und das zweite Ventil (4) außerhalb des vorgegebenen Synchronisationsbereichs befinden.
  2. Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1, wobei die beiden entgegengesetzten axialen Endflächen des zweiten Ventils (4) jeweils einer Innenwandfläche des Gehäuses (1) gegenüberstehen, während ein vorgegebener Spalt zwischen der axialen Endfläche des zweiten Ventils (4) und der Innenwandfläche des Gehäuses (1) festgelegt ist.
  3. Abgasrückführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Eingriffselement (65) eine Rolle (65) ist, die lösbar mit dem Nockenabschnitt (7a) in Eingriff bringbar ist.
  4. Abgasrückführungssystem nach Anspruch 3, wobei die Rolle (65) in einem äußeren, vorstehenden Abschnitt (64) des ersten Rotationselements (6), der radial nach außen von einem Rest des ersten Rotationselements (6) vorsteht, vorgesehen ist.
  5. Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Nockenabschnitt (7a) eine Nockenkurve (7a1) hat, die so ausgebildet ist, dass sie mit einer Modusumschaltcharakteristik des zweiten Ventils (4) bezüglich eines Drehwinkels des ersten Rotationselements (6) übereinstimmt.
  6. Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Nockenabschnitt (7a) ausgebildet ist, dass ein Drehmoment, das durch das Eingriffselement (65) des ersten Rotationselements (6) an dem Nockenabschnitt (7a) des zweiten Rotationselements (7) zum Zeitpunkt des Positionierens des zweiten Ventils (4) oder des zweiten Rotationselements (7) in einem kleinen Drehwinkelbereich ausgeübt wird, größer als ein Drehmoment ist, das durch das Eingriffselement (65) des ersten Rotationselements (6) an dem Nockenabschnitt (7a) des zweiten Rotationselements (7) zum Zeitpunkt des Positionierens des zweiten Ventils (4) oder des zweiten Rotationselements (7) in einem großen Rotationswinkelbereich ausgeübt wird, der größer als der kleine Rotationswinkelbereich ist.
  7. Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Nockenabschnitt (7a) eine Nockenkurve (7a1) hat, die so ausgebildet ist, dass sie einen Bereich (C) hat, in dem eine Änderung des Drehwinkels des zweiten Ventils (4) als Antwort auf eine Änderung des Drehwinkel des ersten Rotationselements (6) größer ist als die eines weiteren Bereichs der Nockenkurve (7a1) im gekoppelten Zustand des zweiten Rotationselements (7) relativ zum ersten Rotationselements (6).
  8. Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Nockenabschnitt (7a) eine Nockenkurve (7a1) hat, die so ausgebildet ist, dass sie einen insensitiven Bereich (A, E) hat, in dem in einem verbundenen Zustand des zweiten Rotationselements (7) relativ zum ersten Rotationselements (6) eine Änderung des Drehwinkels des zweiten Ventils (4) als Antwort auf eine Änderung des Drehwinkels des ersten Rotationselements (6) klein oder im Wesentlichen Null ist.
  9. Abgasrückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner eine Begrenzungsvorrichtung (81, 82, 91–96) zum Begrenzen der Rotation des zweiten Rotationselements (7) um die Rotationsachse des zweiten Rotationselements (7) in einem unverbundenen Zustand des zweiten Rotationselements (7) relativ zum ersten Rotationselement (6) aufweist.
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