DE102012215040A1

DE102012215040A1 - Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012215040A1
Application number: DE102012215040A
Authority: DE
Inventors: Yuusuke NIWA; Ryo Sano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2013-02-28
Also published as: JP2013044309A; CN102953852A; US20130047941A1

Abstract

Eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine steuert variabel die elektrische Leistung, die einem Elektromotor (M) zugeführt wird, der ein Ventil (3) antreibt, um einen Fluidkanal (21, 22) zu öffnen oder zu schließen, auf der Grundlage eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine. Das Ventil hat einen vollständig geschlossenen Bereich, in dem der Fluidkanal geschlossen ist. Wenn die Maschine eine niedrige Last und niedrige Rotation hat, stoppt die Steuervorrichtung die Zuführung von elektrischer Leistung zum Elektromotor und wird das Ventil an einer neutralen Position (OO) gehalten, in der eine Vorspannkraft des ersten Vorspannabschnitts (7) und eine Vorspannkraft des zweiten Vorspannabschnitts (8) ausgeglichen sind. Die neutrale Position ist innerhalb des vollständig geschlossenen Bereiches eingestellt.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Die JP-A-2007-285123 ( JP-B-4661668 , US 2007/0240676 ) oder die JP-A-2010-242972 beschreibt ein Steuersystem einer Abgasrückführung (AGR bzw. EGR). Wie es in 12 gezeigt ist, hat ein AGR-Steuersystem ein Ventil 101 mit einer vollständig geschlossenen Position O und einer vollständig geöffneten Position C. Ferner ist das Ventil 101 definiert, sodass dieses einen Steuerpunkt A für das vollständige Schließen zwischen der vollständig geschlossenen Position O und der vollständig geöffneten Position C hat. Wenn das Ventil 101 gesteuert wird, um vollständig geschlossen zu werden, wird die Elektrizitätszufuhr zu einem Motor, der das Ventil 101 antreibt, in einer Weise fortgeführt, dass das Ventil 101 am Steuerpunkt A gestoppt wird.
Eine Antriebskraft des Motors, der das Ventil 101 über eine Welle 106 antreibt, und eine Vorspannkraft einer Rückstellfeder, die das Ventil 101 vorspannt, sind am Steuerpunkt A (neutrale Position) miteinander ausgeglichen. Das Ventil 101 hat einen Steuerbereich, der zwischen dem Steuerpunkt A für das vollständige Schließen und der Position C für das vollständige Schließen definiert ist.
Wie es in den 13A und 13B gezeigt ist, ist das Ventil 101 in einer Düse 103 angeordnet und ist ein C-förmiger Dichtring 110 mit einer Nut 109 des Ventils 101 zusammengepasst. Das Ventil 101 hat einen Totbereich mit einem Winkel α°, in dem eine Leckagemenge des AGR-Gases um die vollständig geschlossene Position O nicht geändert wird, und der Steuerpunkt A für das vollständige Schließen ist im Totbereich eingestellt.
Da es jedoch notwendig ist, die Erregung des Motors fortzusetzen, um das Ventil 101 in der neutralen Position zu halten, wird die elektrische Verbrauchsleistung erhöht und wird die Kraftstoffeffizienz niedrig.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, die die Verbrauchsleistung verringern und die Kraftstoffeffizienz verbessern kann.
Entsprechend einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung weist eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine ein Fluidsteuerventil, einen Elektromotor, eine Vielzahl von Zahnrädern, einen ersten Vorspannabschnitt, einen zweiten Vorspannabschnitt und eine Steuereinrichtung auf. Das Fluidsteuerventil definiert einen Fluidkanal, der mit einer Verbrennungskammer der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, und hat ein Ventil, das den Fluidkanal öffnet oder schließt. Der Elektromotor treibt das Ventil in einer Öffnungsrichtung oder in einer Schließrichtung an. Die Vielzahl an Zahnrädern überträgt eine Leistung des Elektromotors zum Ventil. Der erste Vorspannabschnitt spannt das Ventil in die Schließrichtung und der zweite Vorspannabschnitt spannt das Ventil in die Öffnungsrichtung. Die Steuereinrichtung steuert variabel die elektrische Leistung, die dem Elektromotor zugeführt wird, auf der Grundlage eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine. Das Fluidsteuerventil hat einen vollständig geschlossenen Bereich, in dem der Fluidkanal geschlossen ist, wenn das Ventil betätigt wird, um vollständig geschlossen zu werden. Das Ventil wird in einer neutralen Position gehalten, in der eine Vorspannkraft des ersten Vorspannabschnittes und eine Vorspannkraft des zweiten Vorspannabschnittes miteinander ausgeglichen sind, wenn die Steuereinrichtung die Zuführung der elektrischen Leistung zum Elektromotor stoppt. Die neutrale Position ist innerhalb des vollständig geschlossenen Bereiches eingestellt. Die Steuerung stoppt die Zuführung der elektrischen Leistung zum Elektromotor, wenn die Brennkraftmaschine eine niedrige Last und eine niedrige Rotation hat.
Dementsprechend kann die Verbrauchsleistung verringert werden und kann die Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
Die vorstehenden anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher. In den Zeichnungen:
ist 1 eine schematische Ansicht, die ein Steuersystem darstellt, das eine Brennkraftmaschine entsprechend einem Ausführungsbeispiel steuert,
ist 2 eine Querschnittsansicht, die eine Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung des Steuersystems darstellt,
ist 3 eine Draufsicht, die einen das Zahnrad aufnehmenden Konkavabschnitt eines Gehäuses der Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung darstellt,
ist 4A eine schematische Ansicht ist, die einen Öffnungsgrad der Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung darstellt, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt ist, und ist 4B eine Querschnittsansicht, die die Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung zeigt, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt ist,
ist 5A eine schematische Ansicht, die einen Öffnungsgrad der Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung darstellt, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf ist, und ist 5B eine Querschnittsansicht, die die Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung zeigt, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf ist,
ist 6A eine schematische Ansicht, die einen Öffnungsgrad der Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung zeigt, wenn die Brennkraftmaschine eine niedrige bis mittlere Last hat, und ist 6B eine Querschnittsansicht, die die Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung darstellt, wenn die Brennkraftmaschine eine niedrige bis mittlere Last hat,
ist 7A eine schematische Ansicht, die einen Öffnungsgrad der Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung zeigt, wenn die Brennkraftmaschine eine hohe Last hat, und ist 7B eine Querschnittsansicht, die die Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung darstellt, wenn die Brennkraftmaschine eine hohe Last hat,
ist 8 eine Zeitdarstellung, die eine Steuerung beim Öffnungsgrad der Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung darstellt,
ist 9 eine Querschnittsansicht, die eine Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung eines Vergleichsbeispiels darstellt,
ist 10 eine vergrößerte Ansicht von 9,
ist 11A eine Draufsicht, die Zahnräder des Vergleichsbeispiels darstellen und ist 11B eine vergrößerte Ansicht von 11A, die ein Spiel zwischen zwei der Zahnräder darstellt,
ist 12 eine Querschnittsansicht, die eine Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung nach dem Stand der Technik darstellt, und
ist 13A eine erläuternde Ansicht, die eine vollständig geschlossene Position der Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung nach dem Stand der Technik darstellt, und ist 13B eine erläuternde Ansicht, die einen Totbereich der Strömungsrate der Strömungsraten-Steuerventilvorrichtung nach dem Stand der Technik darstellt.
(Ausführungsbeispiel)
Eine Konfiguration eines Brennkraftmaschinensteuersystems entsprechend einem Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beschrieben.
Das durch 1 gezeigte Brennkraftmaschinensteuersystem entspricht einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine und weist eine elektronische Drosselvorrichtung und eine Abgasrückführ-(AGR)-Vorrichtung auf. Die elektronische Drosselvorrichtung steuert eine Strömungsmenge bzw. Strömungsrate von Ansaugluft bzw. Einlassluft, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die AGR-Vorrichtung führt AGR-Gas, das Teil des Abgases ist, das aus der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, zur Brennkraftmaschine zurück. Zusätzlich zur AGR-Vorrichtung und elektronischen Drosselvorrichtung kann die Brennkraftmaschine eine Vorverdichtungsvorrichtung mit einem Turbolader aufweisen, der die Ansaugluft unter Verwendung von Ausgabedruck des Abgases vorverdichtend komprimiert.
Die Brennkraftmaschine ist in einem Motorraum eines Fahrzeuges, wie z. B. eines Autos, zusammen mit der AGR-Vorrichtung angeordnet. Die Brennkraftmaschine ist ein Mehrzylinderbenzinmotor mit einer Vielzahl von Zylindern (Zylinderbohrungen). Alternativ dazu kann die vorliegende Offenbarung auf einen Direkteinspritzungsdieselmotor mit mehreren Zylindern angewendet werden.
Die Brennkraftmaschine hat ein Einlassrohr bzw. einen Einlasskanal, ein Auslassrohr bzw. einen Auslasskanal und ein AGR-Rohr bzw. einen AGR-Kanal P. Das Einlassrohr definiert einen Einlasskanal, durch den Einlassluft in eine Verbrennungskammer von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine angesaugt wird. Das Auslassrohr definiert einen Auslasskanal, durch den Abgas aus der Verbrennungskammer ausgegeben wird. Das AGR-Rohr P definiert einen AGR-Kanal, durch den das AGR-Gas vom Auslasskanal zum Einlasskanal strömt.
Eine Luftreinigungseinrichtung, die elektronische Drosselvorrichtung, ein Ausgleichsbehälter und ein Einlasskrümmer (nicht gezeigt) sind im Einlassrohr installiert. Ein Sammelabschnitt des Einlasskrümmers ist mit dem Ausgleichsbehälter verbunden. Ein Auslassabschnitt von jedem Verzweigungsrohr des Einlasskrümmers ist mit einem Einlassanschluss von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden. Das Einlassrohr hat einen AGR-Gas-Vereinigungsabschnitt, an dem das vom Auslasskanal eingeführte AGR-Gas mit der neuen und frischen Außenluft, die mit der Luftreinigungseinrichtung gefiltert wurde, zusammentritt.
Ein Auslasskrümmer, eine Abgasreinigungsvorrichtung (Katalysator) und ein Schalldämpfer (nicht gezeigt) sind im Auslassrohr installiert. Ein Auslassabschnitt von jedem Verzweigungsrohr des Auslasskrümmers ist mit einem Auslassanschluss von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden. Ein Sammelabschnitt des Auslasskrümmers ist mit der Auslass- bzw. Abgasreinigungsvorrichtung über ein Abgasrohr verbunden. Das Auslassrohr hat einen AGR-Gasverzweigungsabschnitt, in dem das AGR-Gas in die AGR-Vorrichtung verzweigt.
Die AGR-Vorrichtung hat das AGR-Rohr P, eine AGR-Kühleinrichtung Q, an der das AGR-Gas gekühlt wird, indem Wärme mit Kühlwasser ausgetauscht wird, und eine AGR-Gas-Strömungsmengen-Steuerventilvorrichtung (AGRV), die eine Strömungsmenge bzw. Strömungsrate des AGR-Gases steuert. Ein AGR-Ventil 3 der AGRV ist ein Drosselventil und eine Betätigungseinrichtung öffnet oder schließt das AGR-Ventil 3, indem angetrieben wird, um eine Rotationswelle 6 des AGR-Ventils 3 zu drehen, wie es in 2 gezeigt ist. Die AGR-Vorrichtung hat eine Feder SP, die das AGR-Ventil 3 in eine Ventilschließrichtung oder eine Ventilöffnungsrichtung vorspannt, und eine elektronische Steuereinheit 10 (ECU), die die Elektrizität steuert, die einem Elektromotor M zugeführt wird, der eine Antriebsquelle der Betätigungseinrichtung ist.
Das AGRV steuert eine AGR-Menge bzw. -Rate, die ein Verhältnis der AGR-Gasmenge zur Gesamtmenge der Einlassluft, die der Verbrennungskammer von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführt wird, ist. Wie es in 2 gezeigt ist, hat das AGRV ein Gehäuse 1, eine Düse 2, das AGR-Ventil 3, einen Dichtring 4 und eine Rotationswelle 6. Das Gehäuse 1 ist mit einer Mitte des AGR-Rohrs P gekoppelt. Die Düse 2 schützt das Gehäuse vor Wärme des AGR-Gases. Das AGR-Ventil 3 ist an der Düse 2 drehbar untergebracht. Der Dichtring 5 ist mit einer Dichtringnut (ringförmige Nut) 4, die um den Umfang des AGR-Ventiles 3 definiert ist, zusammengepasst. Die Rotationswelle 6 lagert und fixiert das AGR-Ventil 3.
Die Feder SP hat eine Rückführfeder 7, eine Überdrehfeder 8 und einen U-förmigen Haken 9. Die Rückführfeder 7 spannt das AGR-Ventil 3 in Ventilschließrichtung vor. Die Überdrehfeder 8 spannt das AGR-Ventil 3 in Ventilöffnungsrichtung vor. Der U-förmige Haken 9 wird ausgebildet, indem ein kombinierter Abschnitt gebogen wird, an dem die Rückführfeder 7 und die Überdrehfeder 8 miteinander kombiniert werden, um eine umgekehrte U-Form zu haben.
Die Betätigungseinrichtung hat den Motor M, einen Verlangsamungsmechanismus und eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung. Der Elektromotor M erzeugt eine Antriebskraft, die das AGR-Ventil 3 antreibt, wenn elektrische Leistung dem Elektromotor M zugeführt wird. Der Verlangsamungsmechanismus verlangsamt die Drehung des Elektromotors M, um zur Welle 6 des AGR-Ventils 3 übertragen zu werden. Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung erfasst einen Rotationswinkel 6 der Welle 6 des AGR-Ventils 3.
Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, hat der Verlangsamungsmechanismus ein Ritzel 13, ein mittleres Zahnrad 14 und ein Abdreh- bzw. Ausgabezahnrad 15, die durch Ineinandergreifen mit einer Elektromotorabtriebswelle 11 des Elektromotors M gedreht werden. Ferner hat der Verlangsamungsmechanismus eine Welle 12 des mittleren Zahnrades (Lagerwelle), die parallel zur Elektromotorwelle 11 angeordnet ist. Auf das Ritzel 13 kann sich als Elektromotorzahnrad oder erstes Ritzel bezogen werden. Auf das mittlere Zahnrad 14 kann sich als zweites Zahnrad bezogen werden. Auf das Ausgabezahnrad 15 kann sich als Ventilzahnrad, drittes Zahnrad oder letztes Zahnrad bezogen werden.
Der Zylinderblock und der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine haben einen Einlassanschluss, der durch ein Einlassventil geöffnet und geschlossen wird, und einen Auslassanschluss, der durch ein Auslassventil geöffnet/geschlossen wird. Eine Einspritzeinrichtung und eine Zündkerze sind innerhalb von jedem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt. Die Einspritzeinrichtung spritzt Kraftstoff in die Verbrennungskammer ein und die Zündkerze entzündet das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer. Darüber hinaus ist die Verbrennungskammer (Zylinderbohrung) innerhalb von jedem Verbrennungsmotorzylinder (Zylinderblock) definiert. Ein Kolben, der über einen Verbindungsstab mit einer Kurbelwelle verbunden ist, wird gleitfähig gelagert, um in jeder Zylinderbohrung hin und her zu gehen. Die Luftreinigungseinrichtung hat ein Filterelement, das Außenluft (Einlassluft) filtert. Ein Auslassende der Luftreinigungseinrichtung ist mit einem Drosselkörper der elektronischen Drosselvorrichtung über das Einlassrohr verbunden, das den Einlasskanal definiert, durch den die Einlassluft geht, nachdem diese durch die Luftreinigungseinrichtung gegangen ist.
Die elektronische Drosselvorrichtung hat den Drosselkörper, ein Drosselventil 16 und eine Betätigungseinrichtung. Der zylindrische Drosselkörper definiert den Einlasskanal. Das Drosselventil 16 ist innerhalb des Drosselkörpers (Drosselbohrung) drehbar untergebracht. Die Betätigungseinrichtung dreht eine Welle des Drosselventils 16, um den Einlasskanal zu öffnen oder zu schließen. Die elektronische Drosselvorrichtung entspricht einer Luftströmungsraten-Steuervorrichtung, die die Strömungsrate von Einlassluft steuert, indem das Drosselventil 16 geöffnet/geschlossen wird.
Die Betätigungseinrichtung hat einen Elektromotor 17, einen Verlangsamungsmechanismus und eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung. Der Elektromotor 17 erzeugt Leistung, die das Drosselventil 16 antreibt, wenn der Elektromotor 17 die Zufuhr von elektrischer Leistung aufnimmt. Der Verlangsamungsmechanismus verlangsamt die Drehung des Elektromotors 17, um zur Welle des Drosselventils 16 übertragen zu werden. Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung erfasst einen Rotationswinkel der Welle des Drosselventils 16. Der Elektromotor 17 ist mit einer im Fahrzeug montierten Batterie über eine Motorantriebsschaltung, die durch die ECU 10 elektronisch gesteuert wird, elektrisch verbunden.
Wenn das AGR-Ventil 3 geöffnet ist, wird das Abgas zum Einlasskanal als AGR-Gas über das EGR-Rohr P zurückgeführt. Das AGR-Rohr P definiert einen AGR-Kanal 21, 22, wie es in 2 gezeigt ist, über den AGR-Gas vom Auslasskanal (AGR-Gas-Abzweigungsabschnitt) zum Einlasskanal (AGR-Gas-Vereinigungsabschnitt) zurückgeführt wird. Der AGR-Kanal 21, 22 ist innerhalb des AGR-Rohrs P definiert, das mit der Verbrennungskammer von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine kommuniziert.
Das AGRV steuert die Strömungsrate des AGR-Gases, das vom Auslasskanal zum Einlasskanal über den AGR-Kanal 21, 22 zurückströmt, indem das AGR-Ventil 3 geöffnet/geschlossen wird, d. h. indem der Öffnungsbereich des AGR-Kanals 21, 22 geändert wird.
Das Gehäuse 1 des AGRV ist aus wärmebeständigem Metall gefertigt und ist mit dem AGR-Rohr P an der Stromauf- oder Stromab-Seite unter Verwendung einer Befestigungseinrichtung, wie z. B. eines Bolzens oder einer Schraube, verbunden. Genauer gesagt kann das Gehäuse 1 mit dem AGR-Gas-Verzweigungsabschnitt des Auslassrohres oder dem AGR-Gas-Vereinigungsabschnitt des Einlassrohres verbunden sein. Das Gehäuse 1 hält das AGR-Ventil 3 über die Welle 6 drehbar in einer Rotationsrichtung in einem Bereich zwischen einer vollständig geschlossenen Position und einer vollständig geöffneten Position.
Der AGR-Kanal 21 ist im Gehäuse 1 definiert, um mit der Verbrennungskammer von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine zu kommunizieren, und der AGR-Kanal 22 ist in der Düse 2 definiert, um mit der Verbrennungskammer von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine zu kommunizieren (siehe 4B beispielsweise). Das AGR-Gas wird vom AGR-Gas-Verzweigungsabschnitt des Auslassrohres zum AGR-Gas-Vereinigungsabschnitt des Einlassrohres über den AGR-Kanal 21, 22 (Fluidkanal, Innenkanal des Gehäuses 1) zurückgeführt. Der AGR-Kanal 21 befindet sich stromaufwärts (oder stromabwärts) des AGR-Kanals 22 in Strömungsrichtung des AGR-Gases. Das Gehäuse 1 hat eine Halteeinrichtung für ein Zylinderrollenlager, die einen Lagerabschnitt (der sich aus einer Staubdichtung 23, einer Hülse 24, einer Öldichtung 25 und einem Kugellager 26 zusammensetzt) in einer Umfangsrichtung umgibt, die die Welle 6 lagert, um in Rotationsrichtung zu gleiten.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist ein Lagerloch 31 innerhalb der Lagerhalteeinrichtung definiert und erstreckt sich dieses in einer Axialrichtung der Welle 6. Außerdem kann ein Kommunikationsloch 32 (es wird sich auf 9 bezogen) ferner innerhalb der Lagerhalteeinrichtung definiert sein, um Unreinheiten (Verbrennungsreste und Teilchen, wie z. B. Kohlenstoff), die im Abgas enthalten sind, aus dem Lagerloch 31 zu entfernen. Die Unreinheit wird zum AGR-Kanal (oder dem Einlasskanal) stromabwärts des AGR-Ventils 3 in Strömungsrichtung des AGR-Gases unter Verwendung eines Unterdrucks der Einlassluft zurückgeführt. In diesem Fall kann auf die Staubdichtung 23 verzichtet werden.
Wie es in 3 gezeigt ist, sind zwei Kühlmittelrohre 34, 35 mit dem Gehäuse 1 verbunden. Das Gehäuse 1 hat einen Kühlmittelkanal 33, der um beispielsweise das Lagerloch 31 und den Lagerabschnitt definiert ist. Das Kühlmittel der Brennkraftmaschine wird in den Kühlmittelkanal 33 über das Kühlmittelrohr 34, 35 eingeführt.
Das AGR-Ventil 3 hat eine Scheibenform, die aus einem wärmebeständigen Metall gefertigt ist, und ist an einem Ende der Welle 6 in Axialrichtung durch Schweißen befestigt. Die Schnittform des AGR-Kanals 21, 22 kann vorgenommen sein, um der Außenform des AGR-Ventils 3 zu entsprechen.
Die kreisförmige Dichtringnut 4 ist in der Umfangsstirnfläche des AGR-Ventils 3 definiert und erstreckt sich kontinuierlich in Umfangsrichtung. Der Dichtring 5, der eine Ringform oder C-Form hat und aus wärmebeständigem Metall gefertigt ist, ist in die Dichtringnut 4 eingeführt.
Die Welle 6 des AGRV ist aus wärmebeständigem Metall gefertigt und innerhalb des Lagerlochs 31 des Gehäuses 1 drehbar und gleitfähig untergebracht. Die Welle 6 ist eine Ventilwelle oder eine Umlaufwelle des AGRV und wird angetrieben, um sich durch die Leistung der Betätigungseinrichtung (Drehmoment des Elektromotors M) zu drehen.
Die Welle 6 hat einen Axialabschnitt, der sich innerhalb des Lagerlochs 31 des Gehäuses 1 in Axialrichtung erstreckt. Der Axialabschnitt der Welle 6 ist eingeführt, um sich im Lagerloch 31 des Gehäuses 1 zu erstrecken. Die Welle 6 hat einen ersten Vorsprungsabschnitt und einen zweiten Vorsprungsabschnitt, zwischen denen sich der Axialabschnitt in Axialrichtung befindet. Der erste Vorsprungsabschnitt steht in den AGR-Kanal 21, 22 von einem offenen Ende des Lagerabschnitts des Gehäuses 1 vor. Das AGR-Ventil 3 ist am ersten Vorsprungsabschnitt durch Schweißen befestigt. Der zweite Vorsprungsabschnitt steht von einem offenen Ende des Lagerabschnitts des Gehäuses 1 in einen Getrieberaum, der die Zahnräder 13, 14, 15 unterbringt, vor.
Die Betätigungseinrichtung wird als eine Ventilantriebseinheit verwendet, die das AGR-Ventil 3 öffnet/schließt. Die Betätigungseinrichtung hat den Elektromotor M, der das AGR-Ventil 3 in Ventilöffnungsrichtung oder Ventilschließrichtung antreibt, den Verlangsamungsmechanismus (Leistungsübertragungsvorrichtung), der die Rotation des Elektromotors M durch das Verlangsamen um zwei Schritte bzw. Stufen überträgt, die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung, die den Ventilöffnungsgrad des AGRV erfasst, und ein Betätigungseinrichtungsgehäuse, in dem die Komponenten der Betätigungseinrichtung untergebracht sind.
Das Betätigungseinrichtungsgehäuse hat ein Elektromotorgehäuse 41, ein Zahnradgehäuse 42 und eine Sensorabdeckung 43. Das Elektromotorgehäuse 41 hat einen Konkavabschnitt, in dem der Elektromotor M untergebracht ist. Das Zahnradgehäuse 42 hat einen Konkavabschnitt, in dem der Verlangsamungsmechanismus untergebracht ist.
Der Getrieberaum, in dem die Zahnräder 13, 14, 15 untergebracht sind, ist zwischen dem Konkavabschnitt des Getriebegehäuses 42 und der Sensorabdeckung 43 definiert. Die Sensorabdeckung 43 schließt die Öffnungsseite des Konkavabschnitts des Getriebegehäuses 42. Das Elektromotorgehäuse 41 und das Zahnradgehäuse 42 sind mit der Außenwand des Gehäuses 1 integriert. Die Sensorabdeckung 43 ist aus Kunstharz, das in den Isoliereigenschaften vortrefflich ist, gefertigt.
Der Elektromotor M ist im Konkavabschnitt des Elektromotorgehäuses 41 untergebracht. Das Ritzel 13 ist durch Pressen in den Außenumfang der Motorwelle 11 des Elektromotors M befestigt. Das mittlere Zahnrad 14 wird durch den Eingriff mit dem Ritzel 13 gedreht und das Außenzahnrad 15 wird durch den Eingriff mit dem mittleren Zahnrad 14 gedreht. Die drei Zahnräder 13, 14, 15 sind im Konkavabschnitt des Getriebegehäuses 42 drehbar untergebracht.
Das mittlere Zahnrad 14 ist mit dem Außenumfang der Welle 12 drehbar zusammengepasst. Am Umfang des mittleren Zahnrades 14 sind eine Vielzahl an Zähnen mit großem Durchmesser, die mit dem Ritzel 13 in Eingriff stehen, und eine Vielzahl von Zähnen mit kleinem Durchmesser, die mit dem Ausgabezahnrad 15 in Eingriff stehen, definiert.
Das Ausgabezahnrad 15 ist aus Kunstharz einstückig geformt. Ein kreisförmiger Zahnabschnitt 44 ist am Umfang des Ausgabezahnrads 15 einstückig definiert. Eine Vielzahl von Ausgabezahnradzähnen 45 sind am Umfang des Zähneabschnittes 44 definiert und stehen mit den Zähnen des mittleren Zahnrads 14 in Eingriff. Die Ausgabezahnradzähne 45 sind in einem Bereich mit einer Fächerform mit einem vorbestimmten Winkel definiert.
Ein Rotor 46, der aus Kunstharz gefertigt ist, ist mit dem Innenumfangsabschnitt des Ausgabezahnrads 15 integriert. Eine Ventilzahnradmetallplatte 47 ist in dem Rotor 46 einsatzgeformt. Dadurch ist im Rotationsstoppzustand das Ausgabezahnrad 15 am zweiten Vorsprungsabschnitt der Welle 6 über die Ventilzahnradplatte 47 befestigt.
Die Feder SP hat eine erste Windung bzw. erste Wendel (entspricht der Rückführfeder 7) und eine zweite Windung bzw. zweite Wendel (entspricht der Überdrehfeder 8). Die erste Wendel und die zweite Wendel sind zwischen einer Bodenfläche (Federsitzabschnitt) einer Ringausnehmung 41 des Getriebegehäuses 42 und einer Bodenfläche (Federsitzabschnitt) einer Ringausnehmung 42 des Ausgabezahnrads 15, was eine externe Wandfläche des Gehäuses 1 ist, spiralförmig gewickelt.
Die erste Wendel ist die Rückführfeder 7 (erster Vorspannabschnitt), die eine Vorspannkraft (Federlast, Federkraft), die das AGR-Ventil 3 in Ventilschließrichtung in Bezug auf das Ausgabezahnrad 15 vorspannt, erzeugt. Die Rückführfeder 7 spannt das AGR-Ventil 3 vor, um das AGR-Ventil 3 von einer vollständig geöffneten Position zu einer neutralen Position zurückzuführen.
Die zweite Wendel ist die Überdrehfeder (zweiter Vorspannabschnitt) 8, die eine Vorspannkraft (Federlast, Federkraft) erzeugt, die das AGR-Ventil 3 in Ventilöffnungsrichtung in Bezug auf das Ausgabezahnrad 15 vorspannt. Die Überdrehfeder 8 spannt das AGR-Ventil 3 vor, um das AGR-Ventil 3 von einer Position, die durch die neutrale Position geht, zur neutralen Position zurückzuführen.
Die Feder SP ist aus einer Feder mit einer einzigen Wendel bzw. Spule gefertigt, die hergestellt wird, indem ein rechter Endabschnitt der Rückführfeder 7 mit einem linken Endabschnitt der Überdrehfeder 8 an einem gemeinsamen Abschnitt verbunden wird, indem ein linker Endabschnitt der Rückführfeder 7 und ein rechter Endabschnitt der Überdrehfeder 8 in unterschiedlichen Richtungen beteiligt werden. Ein Ende der Rückführfeder 7 in Axialrichtung, das dem Gehäuse gegenüberliegt, hat einen ringförmigen ersten Wendelendabschnitt in Berührung mit dem Federsitzabschnitt des Getriebegehäuses 42. Das andere Ende der Überdrehfeder 8 in Axialrichtung, das dem Ausgabezahnrad gegenüber liegt, hat einen ringförmigen zweiten Wendelendabschnitt in Kontakt mit dem Federsitzabschnitt des Ausgabezahnrads 15.
Der kombinierte Abschnitt, bei dem die Rückführfeder 7 und die Überdrehfeder 8 miteinander verbunden sind, hat den U-förmigen Haken 9, der durch eine blockförmige Öffnungsstoppeinrichtung 53 gehalten wird, die mit dem Getriebegehäuse 42 einstückig ausgebildet ist, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt ist oder wenn die Zuführung der elektrischen Leistung zum Elektromotor M eingestellt ist. Die Feder SP hat einen ersten Hakenabschnitt 54, der vom Endabschnitt der ersten Wendel in Tangentialrichtung vorsteht, und einen zweiten Hakenabschnitt 55, der sich vom Endabschnitt der zweiten Wendel nach außen in Radialrichtung sich erstreckt. Der erste Hakenabschnitt 54 wird durch einen ersten Verriegelungsabschnitt 61, der im Getriebegehäuse 42 definiert ist, gehalten. Der zweite Hakenabschnitt 55 wird durch einen zweiten Verriegelungsabschnitt 62, der im Ausgabezahnrad 15 definiert ist, gehalten.
Als Nächstes werden Einzelheiten des Gehäuses 1, der Düse 2, des AGR-Ventils 3 und des Ausgabezahnrads 15 erläutert.
Das Gehäuse 1 hat den blockförmigen ersten Verriegelungsabschnitt 61, der den ersten Hakenabschnitt 54 der Rückführfeder 7 verriegelt. Das Ausgabezahnrad 15 hat den blockförmigen zweiten Verriegelungsabschnitt 62, der den zweiten Hakenabschnitt 55 der Überdrehfeder 8 verriegelt. Das Gehäuse 1 hat die Lagerhalteeinrichtung, die den Lagerabschnitt hält, wie die Staubdichtung 23, die Hülse 24, die Öldichtung 25 und das Kugellager 26. Die Lagerhalteeinrichtung hat einen zylindrischen ersten Vorsprungsabschnitt (Block) 63, in dem das Lagerloch 31 ist. Der erste Vorsprungsabschnitt bzw. der erste Nabenabschnitt 63 ist ausgebildet, um in den Raum, der die Zahnräder aufnimmt, von der Bodenfläche des Zahnradgehäuses 42, die der externen Wandfläche des Gehäuses 1 entspricht, vorzustehen.
Der erste Vorsprungsabschnitt 63 lagert die Welle 6 des AGR-Ventils 3 in drehbarem Zustand über den Lagerabschnitt (des Kugellagers 26). Ein Außendurchmesser des ersten Vorsprungsabschnitts 63 ist eingestellt, um kleiner als ein Innendurchmesser der Rückführfeder 7 zu sein. Der Außenumfangsabschnitt des ersten Vorsprungsabschnitts 61 arbeitet als eine Führung, die den Innenumfang der Rückführfeder 7 führt.
Die Ventilzahnradplatte 47 ist mit dem Rotor 46 des Ausgabezahnrads 15 einsatzgeformt und hat ein Durchgangsloch mit einer Struktur, die ein Rutschen der Welle 6 verhindert. Das Ausgabezahnrad 15 hat den zylindrischen zweiten Vorsprungsabschnitt (Block) 64, innerhalb von dem der Rotor 46 integriert ist. Der zweite Vorsprungsabschnitt 64 ist ausgebildet, um vom Innenumfangsabschnitt des Zähneabschnitts 44 zum Gehäuse hin vorzustehen. Ein Außendurchmesser des zweiten Vorsprungsabschnitts 64 ist eingestellt, um kleiner als ein Innendurchmesser der Überdrehfeder 8 zu sein. Der Außenumfangsabschnitt des zweiten Vorsprungsabschnitts 64 arbeitet als eine Führung, die den Innenumfang der Überdrehfeder 8 führt.
Das Gehäuse 1 hat eine zylindrische Düsenpassung 65, die den Umfang der zylindrischen Düse 2 in Umfangsrichtung umgibt. Die zylindrische Düsenpassung 65 hält durch das Zusammenpassen mit dem Umfang der Düse 2. Die Düse 2 wird durch die Presspassung mit dem Innenumfang der Passung 65 des Gehäuses 1 befestigt. Außerdem sind die AGR-Kanäle 21, 22 innerhalb des Gehäuses 1 bzw. der Düse 2 definiert. Der AGR-Kanal 21, 22 bewirkt, dass AGR-Gas vom AGR-Gasverzweigungsabschnitt des Auslasskanals zum AGR-Gasvereinigungsabschnitt des Einlassrohres strömt, und steht mit der Verbrennungskammer von jedem Zylinder des Verbrennungsmotors in Verbindung.
Die Innenumfangsfläche der Düse 2, die mit dem Dichtring 5 in Gleitkontakt steht, hat einen Kugelflächenkonkavabschnitt 66. Der Kugelflächenkonkavabschnitt 66 ist durch einen Teil einer Fläche einer Kugel ausgebildet, die einen Krümmungsradius mit dem Zentrum auf der Rotationsachse des AGR-Ventils 3 hat.
Ein Stoppabschnitt 67 für das vollständige Schließen ist im Außenumfangsabschnitt des Ausgabezahnrads 15 angeordnet. Der Stoppabschnitt 67 für das vollständige Schließen steht mit der blockförmigen Stoppeinrichtung 68 der Seite des vollständigen Schließens mechanisch in Eingriff, die im Getriebegehäuse 42 einstückig ausgebildet ist, wenn sich das AGR-Ventil in die Ventilschließrichtung über einen Grenzwert für die Seite des vollständigen Schließens dreht. Die Stoppeinrichtung 68 der Seite des vollständigen Schließens wird als ein erster Regulierabschnitt verwendet, der den Rotationsbereich der beweglichen Komponente (der Welle 6 und des Ausgabezahnrades 15) reguliert, wie das AGR-Ventil 3 in Ventilschließrichtung. Dadurch wird, wenn der Stoppabschnitt 67 der Seite des vollständigen Schließens des Ausgabezahnrads 15 mit der Stoppeinrichtung 68 der Seite des vollständigen Schließens in Berührung steht, die bewegliche Komponente des AGR-Ventils 3 an der Rotation in Ventilschließrichtung eingeschränkt.
In dem in den 4A und 4B gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Öffnungsgrad des Ventils 3 als null (θ = 0°) definiert, wenn sich das Ventil 3 an einer mechanischen Öffnerposition OO (neutralen Position) befindet. Ferner kann, wie es in den 7A und 7B gezeigt ist, wenn sich das Ventil 3 an einer vollständig geschlossenen Position AA befindet, der Öffnungsgrad des Ventils 3 an der maximalen vollständigen Schließposition, die durch die Stoppeinrichtung 68 der Seite des vollständigen Schließens reguliert ist, eingestellt werden, um einen Winkel von –17° (θ = –17°) in Bezug auf die neutrale Position zu haben. Das heißt, dass sich die maximale Position des vollständigen Schließens an einer Ventilposition befindet, die sich um einen kleinen Winkel, wie z. B. 17°, geringfügig in Ventilschließrichtung von der mechanischen Öffnerposition OO verschoben ist. Die vollständige Schließposition AA ist für das Steuern definiert.
Ein Stoppabschnitt für die Seite des vollständigen Öffnens (nicht gezeigt) ist im Außenumfangsabschnitt des Ausgabezahnrads 15 angeordnet. Der Stoppabschnitt der Seite für das vollständige Schließen steht mit einer blockförmigen Stoppeinrichtung für die Seite des vollständigen Öffnens (nicht gezeigt), die im Getriebegehäuse 52 einstückig ausgebildet ist, in mechanischem Eingriff, wenn sich das AGR-Ventil 3 in Ventilöffnungsrichtung über eine Grenzposition für die Seite des vollständigen Schließens dreht. Die Stoppeinrichtung für die Seite des vollständigen Öffnens wird als ein zweiter Regulierabschnitt verwendet, der den Rotationsbereich der beweglichen Komponente reguliert (die Welle 6 und das Ausgabezahnrad 15), wie z. B. das EGR-Ventil 3 in Ventilöffnungsrichtung. Dadurch wird, wenn der Stoppabschnitt für die Seite des vollständigen Öffnens des Ausgabezahnrads 15 mit der Stoppeinrichtung für die Seite des vollständigen Öffnens in Berührung steht, eine Einschränkung bei der beweglichen Komponente des AGR-Ventils 3 in Bezug auf die Drehung in Ventilöffnungsrichtung vorgenommen.
In dem Ausführungsbeispiel, wie dieses in den 6A und 6B gezeigt ist, kann, wenn sich das Ventil 3 an einer vollständig geöffneten Position CC befindet, der Öffnungsgrad des Ventils 3 an der maximalen vollständigen geöffneten Position, die durch die Stoppeinrichtung für die Seite des vollständigen Öffnens reguliert wird, eingestellt werden, um in Bezug auf die neutrale Position einen Winkel von +70° (θ = +70°) zu haben. Das heißt, dass sich die maximale vollständig geöffnete Position an einer Ventilposition befindet, die in Ventilöffnungsrichtung von der mechanischen Öffnerposition OO um einen vorbestimmten Winkel, wie z. B. +60 – 90° verschoben ist.
Das AGR-Ventil 3 wird betätigt, um sich in einem beweglichen Bereich von der mechanischen Öffnerposition OO oder von der vollständig geschlossenen Position AA zur vollständig geöffneten Position CC zu drehen, wodurch die AGR-Rate gesteuert wird, indem der Öffnungsbereich des AGR-Kanales 21, 22 geändert wird. Hier kann die vollständig geschlossene Position AA nur für das Steuern definiert sein und kann sich diese von einer wahren (realen) vollständig geschlossenen Position unterscheiden. Die Dichtringnut 4, mit der der Dichtring 5 zusammengepasst ist, ist über den gesamten Umfang der Umfangsstirnfläche des AGR-Ventils 3 ausgebildet.
Der Innenumfang des Dichtrings 5 ist durch die Dichtringnut 4 gepasst und gehalten, um in der Lage zu sein, sich in der Nut 4 in Radialrichtung, der Axialrichtung und der Umfangsrichtung zu bewegen, und zwar in einem Zustand, in dem der Außenumfang des Dichtrings 5 in Radialrichtung von der Umfangsstirnfläche des AGR-Ventils 3 nach außen vorsteht.
Daher schließt das AGRV eng einen Zwischenraum und dichtet diesen ab, der zwischen dem Innenumfang der Düse 2 (Ventilsitzfläche des Kugelflächenkonkavabschnitts 66) und dem Außenumfang des AGR-Ventils 3 definiert ist, wobei die Spannung des Dichtrings 5 in Radialrichtung (Erweiterungsrichtung des Durchmessers) verwendet wird, die die Axialrichtung senkrecht schneidet, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt ist oder wenn das AGR-Gas nicht eingeführt wird (eine AGR-Abschaltzeit).
Hier hat das AGRV dieses Ausführungsbeispiels einen Bereich für das vollständige Schließen des Kanals, in dem der AGR-Kanal 21, 22 gasdicht geschlossen wird, wenn das AGR-Ventil 3 betätigt wird, um vollständig geschlossen zu werden. Darüber hinaus hat das AGRV einen Strömungsratentotbereich, in dem sich die Leckagemenge des AGR-Gases nicht ändert, wenn das AGR-Ventil 3 betätigt wird, um sich zu öffnen oder zu schließen. Der Bereich für das vollständige Schließen des Kanals kann ein Bereich des Strömungsratentotbereiches sein und kann einem Bildungsabschnitt des Kugelflächenkonkavabschnitts 66 entsprechen.
Hier hat das AGRV dieses Ausführungsbeispiels die Betätigungseinrichtung, die das AGR-Ventil 3 öffnet/schließt, indem die Welle 6 gedreht wird. Der Elektromotor M ist eine Antriebsquelle der Betätigungseinrichtung und ist mit der im Fahrzeug montierten Batterie über die Motorantriebsschaltung, die durch die ECU 10 elektronisch gesteuert wird, elektrisch verbunden.
Die Elektromotorantriebsschaltung steuert variabel die elektrische Leistung, die dem Elektromotor M zugeführt wird, auf der Grundlage eines Signales, das vom Mikrocomputer der ECU 10 ausgegeben wird. Das Signal kann ein Tastverhältnis eines PWM-Signals bzw. Impulsbreitensignals sein. Die dem Elektromotor M zugeführte elektrische Leistung kann durch einen Strom, der den Motor antreibt, oder eine Spannung, die an einen Motor angelegt wird, angezeigt sein.
Hier wird die Erregersteuerung der Betätigungseinrichtung (des Elektromotors M) durch die ECU 10 ausgeführt. Die ECU 10 hat einen bekannten Mikrocomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Direkt-Zugriffsspeicher (RAM), einer Eingabeschaltung, einer Ausgabeschaltung, einer Leistungsschaltung und einer Timerschaltung. Die ECU 10 nimmt Signale von einer Luftströmungsmesseinrichtung 71, einem Kurbelwinkelsensor 72, einem Beschleunigungseinrichtungsöffnungssensor 73, einem Drosselöffnungssensor 74, einem AGRV-Öffnungssensor 75, einem Kühlmitteltemperatursensor und einem Abgassensor, wie z. B. einem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor oder einem Sauerstoffkonzentrationssensor, und zwar nach der A/D-Wandlung, auf.
Der Mikrocomputer misst und berechnet die Menge der neuen Luft, die durch das Einlassrohr der Brennkraftmaschine strömt, auf der Grundlage eines AFM-Signals, das von der Luftströmungsmesseinrichtung 71 ausgegeben wurde, und eines Drosselöffnungssignals, das vom Drosselöffnungssensor 74 ausgegeben wurde. Die berechnete Menge an neuer Luft wird für unterschiedliche Verbrennungsmotorsteuerungen verwendet (z. B. für die Steuerung des Öffnungsgrades des AGR-Ventils 3: AGRV-Öffnungssteuerung).
Der Mikrocomputer misst und berechnet die Menge des AGR-Gases, die zum Einlassrohr zurückströmt, auf der Grundlage des AGRV-Öffnungssignals, das vom AGRV-Öffnungssensor 75 ausgegeben wird. Die berechnete Menge des AGR-Gases wird für unterschiedliche Verbrennungsmotorsteuerungen verwendet (beispielsweise für die Steuerung des Öffnungsgrades des Drosselventils 16: Drosselöffnungssteuerung).
Der Mikrocomputer bestimmt einen Sollwert der AGRV-Öffnung entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (beispielsweise Einlassluftmenge, die aus dem AFM-Signal der Luftströmungsmesseinrichtung 71 gemessen wurde, Verbrennungsmotorrotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl, die aus dem NE-Impulssignal des Kurbelsensors 72 gemessen wurde, oder Verbrennungsmotorlastsignal des Beschleunigungseinrichtungssensors 73 oder des Drosselöffnungssensors 74). Ferner führt der Mikrocomputer eine Regelung aus, indem eine Proportional-Integral-Differential-(PID)-Steuerung in Bezug auf das Tastverhältnis des PWM-Signals ausgeführt wird, das in die Motortreiberschaltung eingegeben wird, die den Elektromotor M antreibt, damit eine Abweichung zwischen der AGRV-Öffnung, die aus dem AGRV-Öffnungssignal des AGRV-Öffnungssensors 75 gemessen wird, und dem Sollwert verringert wird.
Die Luftströmungsmesseinrichtung 71 ist eine Luftmengenerfassungseinrichtung, die die Menge der neuen Luft erfasst, die in die Verbrennungskammer von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine angesaugt wird.
Der Kurbelwinkelsensor 72 ist eine Rotationswinkelerfassungseinrichtung, die einen Rotationswinkel einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfasst. Der Kurbelwinkelsensor 72 weist eine Messwandlerspule auf, die den Rotationswinkel der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in ein elektrisches Signal umwandelt, und gibt das NE-Impulssignal bei jedem Kurbelwinkel (CA) von 30° aus.
Die ECU 10 arbeitet als eine Drehzahlerfassungseinrichtung, die die Verbrennungsmotordrehzahl NE erfasst, indem ein Zeitintervall der NE-Impulssignale, die vom Kurbelwinkelsensor 72 ausgegeben werden, gemessen wird.
Der Beschleunigungseinrichtungsöffnungssensor bzw. Gaspedalöffnungssensor 73 ist eine Brennkraftmaschinenlasterfassungseinrichtung, die den Niederdrückbetrag einer Beschleunigungseinrichtung als eine Beschleunigungseinrichtungsöffnung erfasst.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung wird als der Drosselöffnungssensor (Maschinenlastsensor) 74 verwendet, der die Drosselöffnung entsprechend dem Rotationswinkel der Welle des Drosselventils 16 erfasst, indem der Rotationswinkel eines Magnetrotors gemessen wird. Der Magnetrotor ist mit dem Drosselventil 16 gekoppelt, um eine Rotation einstückig mit dem Drosselventil 16 aufzuweisen.
Die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung wird als AGRV-Öffnungssensor (Ventilpositionserfassungseinrichtung) 75 verwendet, der die AGRV-Öffnung entsprechend dem Rotationswinkel der Welle 6 des AGR-Ventils 3 erfasst, indem der Rotationswinkel eines Magnetrotors gemessen wird. Der Magnetrotor ist mit dem AGR-Ventil 3 gekoppelt, um eine Rotation einstückig mit dem AGR-Ventil 3 aufzuweisen. Genauer gesagt ist der Magnetrotor an dem Innenumfangsabschnitt des Ausgabezahnrades 15 befestigt, das an dem zweiten Vorsprungsabschnitt der Welle 6 des AGR-Ventils 3 befestigt ist, und zwar durch Einsatzformen.
Der Magnetrotor hat ein Paar von Magneten 76 und ein Joch 77. Das Paar von Magneten 76 erzeugt einen magnetischen Fluss zum AGRV-Öffnungssensor 75. Das Joch konzentriert den vom Magneten 76 aus gesendeten magnetischen Fluss (Magnetfeld) auf den AGRV-Öffnungssensor 75.
Der AGRV-Öffnungssensor 75 hat eine Halbleiter-Hall-Vorrichtung, die ein Magnetismusmesselement vom kontaktlosen Typ ist, das den magnetischen Fluss erfasst, der sich entsprechend der Bewegung des Magnetrotors (das Paar von Magneten 76 und das Joch 77) in Rotationsrichtung ändert. Die Halbleiter-Hall-Vorrichtung hat eine Magnetismusmessfläche, die die Größe, die Dichte und die Stärke des von dem Magnetrotor aufgebrachten Magnetfeldes misst.
Der AGRV-Öffnungssensor 75 ist installiert, um von einem Sensormontageabschnitt der Sensorabdeckung 43 zur Bodenfläche des Konkavabschnitts des Getriebegehäuses 42 hin vorzustehen. Der AGRV-Öffnungssensor 75 setzt sich hauptsächlich aus dem Hall-IC zusammen, der ein Spannungssignal (Analogsignal) entsprechend der Dichte des magnetischen Flusses, der die Magnetismusmessfläche der Halbleiter-Hall-Vorrichtung schneidet, zur ECU 10 ausgibt. Statt der Hall-IC können andere Magnetismusmesselemente vom berührungslosen Typ, z. B. nur eine Hall-Vorrichtung oder ein Magnetowiderstandselement, verwendet werden.
Die ECU 10 speichert Informationen über die mechanische Öffnungsposition OO im Speicher des Mikrocomputers. Die mechanische Öffnungsposition OO ist eine Ventilstoppposition, zu der das AGR-Ventil 3 durch die Vorspannkraft der Feder SP vorgespannt wird, wenn die Elektrizitätszufuhr zum Elektromotor M gestoppt wird. Zu dieser Zeit schließt das AGR-Ventil 3 vollständig den Kanal 21, 22.
Außerdem entspricht die mechanische Öffnerposition OO der neutralen Position, wo die Vorspannkraft der Rückführfeder 7 und die Vorspannkraft der Überdrehfeder 8 miteinander ausgeglichen sind, in diesem Ausführungsbeispiel.
Das AGRV hat eine Ventilstruktur, in der der C-förmige Dichtring 5, der eine Dichtfunktion in Bezug auf den Kugelflächen-Konkavabschnitt 66 der Düse 2 unter Verwendung der Eigenspannung in Durchmessererstreckungsrichtung hat, mit der Dichtringnut 4 des AGR-Ventils 3 kombiniert und zusammengepasst wird.
Aufgrund der Erstreckungslänge des Dichtrings 5, die durch die Spannung in Durchmessererstreckungsrichtung und den Kugelflächenkonkavabschnitt 66 der Düse 2 erzeugt wird, hat das AGRV einen Strömungsratentotbereich, der sich benachbart zur mechanischen Öffnungsposition OO befindet, in der sich die Leckagemenge des AGR-Gases (Fluidströmungsrate, Fluidleckagemenge, AGR-Menge) nicht ändert. Genauer gesagt befindet sich der Strömungsratentotbereich vor der neutralen Position OO oder hinter dieser (z. B. ± 2,5 – 5,5°, ± 3,0 – 5,0° oder ungefähr ± 3,5°).
Der Kugelflächenkonkavabschnitt 66 ist an der Innenumfangsfläche der Düse 2 über den gesamten Bereich des vollständigen Schließens des Kanals (den Strömungsratentotbereich) definiert und der Gleitabschnitt des Dichtrings 5 kann den Kugelflächenkonkavabschnitt 66 berühren. Selbst wenn die Ventilposition des AGR-Ventils 3 von der mechanischen Öffnungsposition OO getrennt ist, kann der Gleitabschnitt des Dichtrings 5 das Berühren der Ventilsitzfläche des Kugelflächenkonkavabschnitts 66 der Düse 2 fortsetzen, bis dass über den Kugelflächenkonkavabschnitt 66 der Düse 2 gegangen wird.
Die mechanische Öffnungsposition OO entspricht einer Ventilposition des AGR-Ventils 3, die durch die Vorspannkraft der Rückführfeder 7 und die Vorspannkraft der Überdrehfeder 8 vorgespannt ist, wenn die Elektrizitätszuführung zum Elektromotor M gestoppt wird. Das heißt, dass die mechanische Öffnungsposition OO der neutralen Position entsprechen kann, wo die Vorspannkraft (erstes Federdrehmoment) der Rückführfeder 7 und die Vorspannkraft (zweites Federdrehmoment) der Überdrehfeder 8 miteinander ausgeglichen sind. Die vollständig geschlossene Position AA ist eine Ventilposition des AGR-Ventils 3, die in Ventilöffnungsrichtung von der mechanischen Öffnungsposition OO gedreht ist.
Wenn sich das AGR-Ventil 3 an der vollständig geöffneten Position CC befindet, wird der Zwischenraum zwischen der Innenumfangsfläche der Düse 2 und der Umfangsstirnfläche des AGR-Ventils 3 maximal. Zu diesem Zeitpunkt wird die Menge des AGR-Gases, die durch den AGR-Kanal 21, 22 strömt, maximal.
Die ECU 10 stellt die vollständig geschlossene Position AA innerhalb des vollständigen Schließens des Kanales ein (Strömungsratentotbereich). Das AGR-Ventil 3, das sich an der vollständig geschlossenen Position AA befindet, kann den maximalen Öffnungsgrad im Totbereich haben.
Der Betrieb des AGRV wird unter Bezugnahme auf die 4A bis 8 erläutert.
Wenn ein Zündschalter der Brennkraftmaschine eingeschaltet ist (IG-ON), steuert die ECU 10 variabel die Ventilöffnung des AGRV, sodass die AGR-Rate den optimalen Wert entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine hat.
Genauer gesagt führt die ECU 10 die Regelung in Bezug auf die elektrische Leistung, die dem Elektromotor M zugeführt wird, der die Welle 6 des AGR-Ventils 3 antreibt, in einer Weise durch, dass das AGRV-Öffnungsgradsignal, das vom AGRV-Öffnungssensor 75 ausgegeben wird, mit einem Soll-AGR-Öffnungsgradwert übereinstimmt. Der Soll-AGR-Öffnungsgradwert ist ein Sollwert (Soll-AGR-Rate), die eingestellt ist, um dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu entsprechen, wie die Verbrennungsmotordrehzahl, die vom NE-Impulssignal des Kurbelsensors 72 gemessen wurde, oder das Maschinenlastsignal des Beschleunigungseinrichtungssensors 73 oder des Drosselöffnungssensors 74.
(i) Zur Zeit der gestoppten Maschine
Die ECU 10 schaltet die Erregung des Elektromotors M aus, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist (IG-OFF). Das heißt, dass, wenn die elektrische Leistung dem Elektromotor M, der das AGR-Ventil 3 antreibt, nicht zugeführt wird, das AGR-Ventil 3 durch die ersten und zweiten Federdrehmomente der Feder SP zur Ventilstoppposition (d. h. zur mechanischen Öffnungsposition OO) vorgespannt wird, wie es in 4A gezeigt ist. Hier ist die mechanische Öffnungsposition OO innerhalb des Bereiches des vollständigen Schließens des Kanals (Strömungsratentotbereich) eingestellt.
Wie es in 4B gezeigt ist, ist die mechanische Öffnungsposition OO an einem Punkt auf halber Strecke zwischen einem kritischen Punkt X der Ventilschließseite des Kugelflächenkonkavabschnitts 26 und einem kritischen Punkt Y der Ventilöffnungsseite des Ventilflächenkonkavabschnitts 66 eingestellt. Wenn der Gleitabschnitt des Dichtrings 5, der mit der Nut 4 des AGR-Ventils 3 zusammengepasst ist, mit der Ventilsitzfläche des Kugelflächenkonkavabschnitts 66 der Düse 2 eng zusammengepasst ist, die durch die Passung 65 des Gehäuses 1 gestützt wird, ist der AGR-Kanal 21, 22 geschlossen. Dadurch wird das AGR-Gas nicht mit frischer und reiner Einlassluft gemischt, die durch die Luftreinigungseinrichtung strömt (AGR-Abschaltung).
(ii) Zur Leerlaufbetriebszeit
Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird (IG-ON), berechnet die ECU 10 den Sollwert (Soll-AGR-Rate, Soll-AGR-Öffnungsgrad), der eingestellt ist, um dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu entsprechen. Zur Leerlaufbetriebszeit, wenn die Maschinenlast niedrig ist und wenn die Maschinendrehzahl niedrig ist, wird die Einführung des AGR-Gases gestoppt, damit die Maschinenverbrennung stabil gestaltet wird.
Auch in diesem Fall wird die Elektrizitätszufuhr zum Elektromotor M gestoppt, wodurch das AGR-Ventil 3 zur mechanischen Öffnungsposition OO durch die Vorspannkraft der Feder SP vorgespannt wird, wie es in 5A gezeigt ist. Das heißt, dass das AGR-Ventil 3 zur neutralen Position vorgespannt wird, in der das erste Federdrehmoment und das zweite Federdrehmoment ausgeglichen sind, wenn die Elektrizitätszufuhr für den Elektromotor M gestoppt wird.
Wie es in 5B gezeigt ist, ist der AGR-Kanal 21, 22 geschlossen, da der Gleitabschnitt des Dichtrings 5 mit der Ventilsitzfläche des Kugelflächenkonkavabschnitts 66 der Düse 2 eng zusammenpasst. Dadurch wird AGR-Gas mit der frischen und reinen Einlassluft, die durch die Luftreinigungseinrichtung geht, nicht gemischt (AGR-Abschaltung).
Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Antriebskraft (Elektromotordrehmoment) des Elektromotors M nicht auf die Zahnräder 13, 14, 15. Daher wird, wie es in 5A gezeigt ist, die Zähnefläche von einem der Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, nicht auf die Zähnefläche des anderen Zahnrades gedrückt. Das heißt, dass jedes der Zahnräder 13, 14, 15 Freiheit hat. Somit wird das Spiel der Zähneflächen zwischen zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern groß (zwischen dem Ritzel 13 und dem mittleren Zahnrad 14, zwischen dem mittleren Zahnrad 14 und dem Ausgabezahnrad 15).
(iii) Zur Einführzeit des AGR-Gases
Wenn die Beschleunigungseinrichtung bzw. das Fahrpedal niedergedrückt wird, sodass die Maschinen einen vorbestimmten Betriebsbereich hat (beispielsweise niedrige Last bis mittlere Last und niedrige Drehzahl bis mittlere Drehzahl), berechnet die ECU 10 den Sollwert (Soll-AGR-Rate, Soll-AGR-Öffnungsgrad), der eingestellt ist, um dem Betriebsbereich (Maschinenlast und Maschinendrehzahl) zu entsprechen.
Wie es in den 6A und 6B gezeigt ist, öffnet zur AGR-Gaseinführzeit die ECU 10 das AGR-Ventil 3, um einen Öffnungsgrad aufzuweisen, der größer als ein vorbestimmter Wert ist. Beispielsweise wird der Sollwert auf die vollständig geöffnete Position CC gesetzt. Dann wird die elektrische Leistung dem Elektromotor M zugeführt und wird die Welle 11 des Elektromotors M in die Öffnungsrichtung gedreht. Dadurch wird die Rotationsleistung (Elektromotordrehmoment) des Elektromotors M zum Ritzel 13, dem mittleren Zahnrad 14 und dem Ausgabezahnrad 15 übertragen. Die Welle 6, die das Motordrehmoment vom Ausgabezahnrad 15 aufnimmt, wird um einen vorbestimmten Rotationswinkel in Ventilöffnungsrichtung entsprechend der Drehung des Ausgabezahnrades 15 gedreht.
Somit wird der Betrag der elektrischen Leistung, der dem Elektromotor M zugeführt wird, entsprechend der Betriebsbedingung der Maschine variabel gesteuert, wodurch die Ventilöffnung des AGRV geändert wird. Somit kann die Einführmenge (Mischmenge) des AGR-Gases in Bezug auf die Menge der Einlassluft, die durch die Luftreinigungseinrichtung geht, gesteuert werden. Das heißt, dass der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 3 gesteuert wird, um dem Sollwert zu entsprechen. Das heißt, dass der AGR-Kanal 21, 22 geöffnet wird.
Dadurch wird das AGR-Gas vom Auslasskanal zum Einlasskanal über den Abschnitt der Auslassseite des AGR-Rohres P, die AGR-Kühleinrichtung Q, den mittleren Abschnitt des AGR-Rohres P, den Innenkanal des Gehäuses 1 des AGRV (AGR-Gaseinführanschluss), den AGR-Kanal 21, 22, den AGR-Gasauslassanschluss und den Einlassseitenabschnitt des AGR-Rohres P zurückgeführt. Somit wird das AGR-Gas mit der Einlassluft gemischt, die dem Einlassanschluss und der Verbrennungskammer von jedem Zylinder der Maschine zugeführt wird. Somit können schädliche Stoffe, wie z. B. NOx, die im Abgas enthalten sind, verringert werden.
(iv) Zur Zeit von hoher Last und hoher Rotation
Wenn die Beschleunigungseinrichtung niedergedrückt ist, sodass die Maschine einen vorbestimmten Betriebsbereich hat (z. B. hohe Last und hohe Drehzahl), berechnet die ECU 10 den Sollwert (Soll-AGR-Rate, Soll-AGR-Öffnungsgrad), der eingestellt ist, um dem Betriebsbereich zu entsprechen (Maschinenlast und Maschinendrehzahl).
Zur Zeit der hohen Last und hohen Rotation, wie es in den 7A und 7B gezeigt ist, stellt die ECU 10 den Sollwert bei der vollständig geschlossenen Position AA ein, die auf eine Ventilposition eingestellt ist, in die das AGR-Ventil 3 in Ventilöffnungsrichtung von der mechanischen Öffnungsposition OO gedreht wird. Außerdem wird die vollständig geschlossene Position AA innerhalb des vollständig geschlossenen Bereiches des Kanals (Strömungsratendruckbereich) eingestellt.
Wenn das AGR-Gas, das nicht zur Verbrennung beiträgt, in die Verbrennungskammer eingeführt wird, wird die Maschinenausgabe bzw. -ausgabeleistung verringert, während ein Fahrer des Fahrzeuges beabsichtigt, die Maschinenausgabe bzw. -ausgabeleistung auf den maximalen Pegel zu erhalten. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel wird das AGR-Ventil 3 gesteuert, damit sich dieses an der vollständig geschlossenen Position AA befindet, damit eine Verringerung bei der Maschinenausgabe verhindert wird.
Die ECU 10 setzt die Zuführung von elektrischer Leistung zum Elektromotor M fort, sodass sich die Ventilposition des AGR-Ventils 3 an der vollständig geschlossenen Position AA befindet. Wenn das Sensorausgabesignal (AGRV-Öffnungssignal, reale Öffnung des AGRV), das vom AGRV-Öffnungssensor 75 ausgegeben wird, an der vollständig geschlossenen Position AA angelangt, wird die dem Elektromotor M zugeführte elektrische Leistung auf einem spezifizierten Wert aufrechterhalten. Beispielsweise wird ein sehr kleiner elektrischer Strom dem Elektromotor M zugeführt, um die Position des Ventils 3 in der Ventilöffnungsrichtung zu halten. Dadurch wirkt das Motordrehmoment und das erste Federdrehmoment auf das AGR-Ventil 3 und wird das AGR-Ventil 3 an der vollständig geschlossenen Position AA gehalten.
Entsprechend dem AGRV dieses Ausführungsbeispiels, wie es in 7A gezeigt ist, ist die vollständig geschlossene Position AA innerhalb des vollständig geschlossenen Bereiches des Kanals (Strömungsratentotbereich) definiert. Daher berührt, wenn die Ventilöffnung des AGRV an der vollständig geschlossenen Position AA gehalten wird, der Gleitabschnitt des Dichtrings 5 eng die Ventilsitzfläche des Kugelflächenkonkavabschnitts 66 der Düse 2 aufgrund der Spannung des Dichtrings 5 selbst in Durchmessererstreckungsrichtung. Somit haftet der Gleitabschnitt des Dichtrings 5 an der Ventilsitzfläche des Kugelflächenkonkavabschnitts 66 der Düse 2.
Daher kann der Zwischenraum zwischen der Umfangsstirnfläche des AGR-Ventils 3 und der Ventilsitzfläche des Kugelflächenkonkavabschnitts 66 der Düse 2 vollständig abgedichtet werden. Die Leckage des AGR-Gases wird bestimmt eingeschränkt, wenn das AGR-Ventil 3 an der vollständig geschlossenen Position AA gehalten wird, genauer gesagt wenn das AGR-Ventil 3 vollständig geschlossen ist, wodurch eine Beschränkung des AGR-Gases in Bezug auf die Mischung mit Einlassluft vorliegt (AGR-Abschaltung).
Zu dieser Zeit wirken das Motordrehmoment und das erste Federdrehmoment auf die Zahnräder 13, 14, 15. Daher wird die Zähnefläche von einem der Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, auf die Zähnefläche des anderen Zahnrades gedrückt. Das heißt, dass, wie es in 7A gezeigt ist, jedes Zahnrad keine Freiheit hat. Somit wird das Spiel der Zähneflächen zwischen zwei Zahnrädern, die miteinander in Eingriff stehen, klein oder null (zwischen dem Ritzel 13 und dem mittleren Zahnrad 14, zwischen dem mittleren Zahnrad 14 und dem Ausgabezahnrad 15).
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel wird, wenn die Maschinenlast niedrig ist und wenn die Maschinenrotationsgeschwindigkeit niedrig ist (Leerlaufbetriebszeit), die Zuführung von elektrischer Leistung zum Elektromotor M, der die Welle 6 des AGR-Ventils 3 antreibt, gestoppt, wodurch das AGR-Ventil an der mechanischen Öffnungsposition OO gehalten (vorgespannt) wird. Das heißt, dass das AGR-Ventil 3 durch das Federdrehmoment der Feder SP zur mechanischen Öffnungsposition OO zurückgeführt werden kann. Somit kann die Verbrauchsleistung verringert werden und kann die Kraftstofffahrleistung bzw. zurückgelegte Kilometerzahl des Fahrzeuges groß aufrechterhalten werden.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel wird der Elektromotor M in einer Weise erregt, dass das AGR-Ventil 3 an der vollständig geschlossenen Position AA gehalten wird, die eine Ventilposition ist, in die das Ventil 3 in Ventilöffnungsrichtung von der mechanischen Öffnungsposition OO gedreht wird, wenn die Maschinenlast und die Maschinendrehzahl hoch sind. Somit wird das AGR-Ventil 3 an der vollständig geschlossenen Position AA gehalten, die innerhalb des vollständig geschlossenen Bereiches des Kanales eingestellt ist (Strömungsratentotbereich). Zu dieser Zeit wirken das Motordrehmoment und das erste Federdrehmoment auf alle Zahnräder 13, 14, 15, die die Rotationsleistung des Elektromotors M zum AGR-Ventil 3 übertragen.
Daher wird die Zähnefläche von einem der Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, auf die Zähnefläche des anderen Zahnrades gepresst. Das heißt, dass die Zähnefläche des Ritzels 3 auf die Zähnefläche des mittleren Zahnrades 14 gepresst wird und die Zähnefläche des mittleren Zahnrades 14 auf die Zähnefläche des Ausgabezahnrades 15 gepresst wird.
Somit haben die Zähneflächen kein Spiel zwischen zwei Zahnrädern, die miteinander in Eingriff stehen (zwischen dem Ritzel 13 und dem mittleren Zahnrad 14, zwischen dem mittleren Zahnrad 14 und dem Ausgabezahnrad 15). Daher kann ein Rattern zwischen den Zahnrädern, die miteinander in Eingriff stehen, verringert werden, wenn die Maschine oder das Fahrzeug vibriert, und wiederholen die Zahnräder nicht die Kollision oder Reibung. Dementsprechend kann ein ungewöhnlicher Verschleiß der Zähnefläche von jedem Zahnrad verhindert werden. Darüber hinaus kann das Rattergeräusch verringert werden, wodurch eine Geräuscherzeugung im Vergleich zum folgenden Vergleichsbeispiel eingeschränkt werden kann.
Das Vergleichsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 9, 10, 11A und 11B beschrieben. Ein Abgasrückführ-(AGR)-System steuert eine Strömungsmenge bzw. Strömungsrate des AGR-Gases unter Verwendung eines Ventils 101, das in einem AGR-Kanal 104 drehbar angeordnet ist, der in einer Düse 103 definiert ist, die durch ein Gehäuse 102 gelagert wird.
Das Gehäuse 102 hat ein Lagerloch 105, das sich in einer Rotationsachsenrichtung des Ventils 101 erstreckt. Ein erstes Ende einer Welle 106 lagert das Ventil 101 und ein zweites Ende der Welle 106 ist mit einem Verringerungsmechanismus bzw. Untersetzungsmechanismus über das Lagerloch 105 verbunden. Ein Lagerabschnitt, wie z. B. eine Buchse 107 und ein Kugellager 106, ist im Loch 105 angeordnet. Das Ventil 101 hat eine Nut 109 und ein Dichtring 110 ist mit der Nut 109 zusammengepasst, wie es in 10 gezeigt ist.
Wie es in 11A gezeigt ist, hat der Untersetzungsmechanismus ein erstes Zahnrad 111, ein zweites Zahnrad 112 und ein drittes Zahnrad 113. Ein vorbestimmtes Spiel ist zwischen Zähneflächen der Zahnräder 111, 112, 113 definiert, wie es in 11B gezeigt ist, sodass die Zahnräder 111, 112, 113 gleichmäßig arbeiten.
Wenn die Erregung des Elektromotors gestoppt ist, wird das Ventil 101 zur vollständig geschlossenen Position durch die Federkraft einer Rückführfeder 114 zurückgeführt. Wenn das Ventil 101 in der vollständig geschlossenen Position durch die Vorspannkraft der Rückführfeder 114 gehalten wird, kann ein Rattern beim Ventil 101 aufgrund des Spieles auftreten. Insbesondere wenn die Maschine eine hohe Last oder eine hohe Drehzahl hat, kann die Vibration der Maschine oder des Fahrzeuges zum Gehäuse 102 übertragen werden. In diesem Fall können die Zahnräder 111, 112, 113 ein starkes Rattern aufweisen. Die Zahnräder 111, 112, 113 wiederholen die Kollision oder Reibung und die Zähnefläche von jedem Zahnrad 111, 112, 113 hat einen ungewöhnlichen Abrieb.
Im Gegensatz dazu haben, wie es in 7A gezeigt ist, entsprechend dem Ausführungsbeispiel, wenn die Maschine eine hohe Last hat, die Zahnräder 13, 14, 15 kein Spiel zueinander, wodurch eine Einschränkung in Bezug auf einen ungewöhnlichen Abrieb bei den Zahnrädern 13, 14, 15 umgesetzt wird.
Ferner kann, wie es in 8 gezeigt ist, wenn die Maschine eine niedrige Last hat, die Erregung des Motors gestoppt werden, wodurch die Verbrauchsleistung verringert werden kann.
(Abwandlungen)
Die vorliegende Offenbarung wird auf das AGR-Steuersystem im vorstehenden Ausführungsbeispiel angewendet. Alternativ dazu kann die vorliegende Offenbarung auf ein Einlassluftsteuersystem oder Auslassluftsteuersystem angewendet werden.
Das Einlasssteuerventil kann ein Trommel- bzw. Walzensteuerventil, ein Wirbelsteuerventil, ein Einlassströmungsratensteuerventil, ein Einlassdrucksteuerventil, ein Kanalschaltventil und Ähnliches sein.
Das Auslasssteuerventil kann ein Waste-Gate-Ventil, ein Spiralschaltventil, ein Auslassströmungsratensteuerventil, ein Auslassdrucksteuerventil, ein Abgasschaltventil und Ähnliches sein.
Im Ausführungsbeispiel wird das AGR-Ventil 3 durch die elektrische Betätigungseinrichtung angetrieben. Alternativ dazu kann das AGR-Ventil 3 durch eine Betätigungseinrichtung für Unterdruckbetätigung, die mit einem elektromagnetischen oder elektromotorischen Unterdrucksteuerventil ausgerüstet ist, oder eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung, wie z. B. ein elektromagnetisches Fluidsteuerventil angetrieben werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das AGR-Ventil 3 über die Düse 2 an das Gehäuse 1 gepasst bzw. an diesem angebracht. Alternativ dazu kann das AGR-Ventil 3 im Inneren des Gehäuses 1 direkt befestigt werden. In diesem Fall wird die Düse 2 unnötig und kann die Anzahl der Komponenten und die menschliche Arbeit zur Erzeugung des AGRV verringert werden. Außerdem können die Dichtringnut 4 und der Dichtring 5 beseitigt werden. In diesem Fall können die Anzahl der Komponenten und die menschliche Arbeit zur Erzeugung des AGRV verringert werden.
Wenn die Maschine mit hoher Last oder hoher Drehzahl betrieben wird, kann das AGR-Ventil 3 an einer vollständig geschlossenen Position AA' gehalten werden, die eine Ventilposition ist, in die das Ventil 3 in Ventilschließrichtung von der mechanischen Öffnungsposition OO gedreht ist. In diesem Fall wirken das Motordrehmoment des Elektromotors M und die Vorspannkraft (zweites Federdrehmoment) der Überdrehfeder 8 an den Zahnrädern 13, 14, 15. Dadurch kann das Spiel zwischen den Zähneflächen von zwei der Zahnrädern beseitigt werden, wodurch ein ungewöhnlicher Abrieb der Zähnefläche von jedem Zahnrad ähnlich dem Ausführungsbeispiel verhindert werden kann.
Solche Änderungen und Modifikationen sind als im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung bei Definition durch die beiliegenden Ansprüche verständlich.
Eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine steuert somit variabel die elektrische Leistung, die einem Elektromotor (M) zugeführt wird, der ein Ventil (3) antreibt, um einen Fluidkanal (21, 22) zu öffnen oder zu schließen, auf der Grundlage eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine. Das Ventil hat einen vollständig geschlossenen Bereich, in dem der Fluidkanal geschlossen ist. Wenn die Maschine eine niedrige Last und niedrige Rotation hat, stoppt die Steuervorrichtung die Zuführung von elektrischer Leistung zum Elektromotor und wird das Ventil an einer neutralen Position (OO) gehalten, in der eine Vorspannkraft des ersten Vorspannabschnitts (7) und eine Vorspannkraft des zweiten Vorspannabschnitts (8) ausgeglichen sind. Die neutrale Position ist innerhalb des vollständig geschlossenen Bereiches eingestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007-285123 A [0002]
JP 4661668 B [0002]
US 2007/0240676 [0002]
JP 2010-242972 A [0002]

Claims

Eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die aufweist: ein Fluidsteuerventil, das einen Fluidkanal (21, 22) definiert, der mit einer Verbrennungskammer der Brennkraftmaschine in Verbindung steht und ein Ventil (3) hat, das den Fluidkanal öffnet oder schließt, einen Elektromotor (M), der das Ventil in einer Öffnungsrichtung oder einer Schließrichtung antreibt, eine Vielzahl von Zahnrädern (13, 14, 15), die eine Leistung des Elektromotors zum Ventil übertragen, einen ersten Vorspannabschnitt (7), der das Ventil in Schließrichtung vorspannt, einen zweiten Vorspannabschnitt (8), der das Ventil in Öffnungsrichtung vorspannt, und eine Steuereinrichtung (10), die die elektrische Leistung, die dem Elektromotor zugeführt wird, auf der Grundlage des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine variabel steuert, wobei das Fluidsteuerventil einen vollständig geschlossenen Bereich hat, in dem der Fluidkanal geschlossen ist, wenn das Ventil betätigt wird, um vollständig geschlossen zu sein, wobei das Ventil an einer neutralen Position (OO) gehalten wird, wo eine Vorspannkraft des ersten Vorspannabschnitts und eine Vorspannkraft des zweiten Vorspannabschnitts miteinander ausgeglichen sind, wenn die Steuereinrichtung die Zufuhr der elektrischen Leistung zum Elektromotor stoppt, wobei die neutrale Position innerhalb des vollständig geschlossenen Bereiches eingestellt ist, und die Steuereinrichtung die Zufuhr der elektrischen Leistung zum Elektromotor stoppt, wenn die Brennkraftmaschine eine niedrige Last und niedrige bzw. geringe Rotation hat.
Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ventil definiert ist, einen vollständig geschlossenen Punkt (AA) an einer Position zu haben, der von der neutralen Position in Öffnungsrichtung verschoben ist, der vollständig geschlossene Punkt innerhalb des vollständig geschlossenen Bereiches eingestellt ist und die Steuereinrichtung die elektrische Leistung zum Elektromotor in einer Weise zuführt, dass das Ventil an dem vollständig geschlossenen Punkt gehalten wird, wenn die Brennkraftmaschine eine hohe Last oder hohe Rotation hat.
Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fluidsteuerventil einen Totbereich hat, in dem eine Leckagemenge von Fluid konstant ist, und der vollständig geschlossene Bereich einem Bereich des Totbereiches entspricht.
Die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fluidsteuerventil ein Gehäuse (1) hat, in dem der Fluidkanal definiert ist, und das Ventil in dem Fluidkanal drehbar angeordnet ist.
Die Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Fluidsteuerventil einen Dichtring (5) hat, der einen Zwischenraum abdichtet, der zwischen einer Wandfläche des Fluidkanals des Gehäuses und einer Außenumfangsfläche des Ventils definiert ist, und der Dichtring mit dem Ventil zusammengepasst ist, um sich mit dem Ventil einstückig zu drehen.
Die Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse einen Kugelflächenkonkavabschnitt (66) hat, mit dem der Dichtring in Gleitkontakt ist, und der Kugelflächenkonkavabschnitt aus einem Teil der Fläche einer Kugel mit einem Krümmungsradius gefertigt ist, der an einem Mittelpunkt einer Rotationsachse des Ventils zentriert ist.
Die Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Ventil eine Strömungsrate von Fluid steuert, die durch den Fluidkanal strömt, zusammen mit dem Gehäuse und dem Dichtring.
Die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vielzahl an Zahnrädern ein Ventilzahnrad hat, das mit dem Ventil gekoppelt ist, um sich einstückig mit dem Ventil zu drehen.
Die Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste Vorspannabschnitt aus einer ersten Schraubenfeder gefertigt ist, die eine Last auf das Ventilzahnrad oder das Ventil in eine Richtung aufbringt, die das Ventil zur neutralen Position zurückführt.
Die Steuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der zweite Vorspannabschnitt aus einer zweiten Schraubenfeder gefertigt ist, die eine Last auf das Ventilzahnrad oder das Ventil in einer Richtung aufbringt, die das Ventil zur neutralen Position zurückführt.
Die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Fluidsteuerventil auf ein Abgasrückführsystem angewendet wird, das einen Teil des Abgases, das von der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, als AGR-Gas zurückführt, und das Fluidsteuerventil eine Strömungsrate des AGR-Gases steuert.