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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Ventilsteuerungsvorrichtung.
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JP-2009-534007A (
WO 2007/117473 ,
US 2009/0235766 ) beschreibt eine Ventilsteuerungsvorrichtung mit einer Ventilantriebseinheit und einem Drehwinkeldetektor. Die Ventilantriebseinheit betätigt einen Ventilstößel (Schaft) eines Tellerventils, um dieses in der Axialrichtung (Hubrichtung) hin- und herzubewegen, so dass eine Strömungsrate eines Abgases eingestellt wird. Der Drehwinkeldetektor erfasst eine tatsächliche Öffnung eines Ventils durch Messen eines Drehwinkels eines Ausgabezahnrads. Die Ventilsteuerungsvorrichtung steuert einen Motor, so dass die tatsächliche Öffnung des Ventils, die durch den Drehwinkeldetektor erfasst wird, derart gesteuert wird, dass diese gleich ist wie ein Sollwert.
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Die Ventilantriebseinheit weist ein Stellglied, das den Motor als eine Antriebsquelle hat, einen Verzögerungsmechanismus, der Umdrehungen (Drehzahl) des Motors in zwei Stufen heruntersetzt, und eine Feder auf, die eine Federkraft erzeugt, die das Tellerventil derart drängt, dass dieses von einer Ventilöffnungsposition zu einer Ventilschließposition rückgeführt wird.
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Der Verzögerungsmechanismus hat zusätzlich zu dem Ausgabezahnrad ein Ritzelzahnrad und ein mittleres Zahnrad. Das Ritzelzahnrad ist an einer Ausgabewelle des Motors fixiert. Das mittlere Zahnrad wird durch einen Eingriff mit dem Ritzelzahnrad gedreht. Das Ausgabezahnrad wird durch einen Eingriff mit dem mittleren Zahnrad gedreht. Das Ausgabezahnrad dreht sich um eine Ausgabezahnradwelle, die an einem Stellgliedgehäuse vorgesehen ist. Des Weiteren hat das Ausgabezahnrad einstückig eine Nockenaussparung, die die Drehbewegung des Stellglieds in die geradlinige Bewegung des Ventilstößels ändert. Die Nockenaussparung hat eine Nutform korrespondierend zu dem Betriebsschema des Tellerventils.
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Die Nockenaussparung des Ausgabezahnrads ist mit einem Lager gekoppelt, das an einer Eingabeeinheit des Ventilstößels durch einen Stift angebracht ist, der in die Nockenaussparung eingesetzt ist. Des Weiteren ist das Tellerventil mit einer Ausgabeeinheit des Ventilstößels kombiniert. Des Weiteren hat die Nockenaussparung einen Nockenanschlag zum vollständigen Schließen, der die Drehung des Ausgabezahnrads durch Anstoßen an das Lager in einer Nockenposition zum vollständigen Schließen reguliert, wenn sich das Ausgabezahnrad dreht, um die vollständig geschlossene Position des Tellerventils zu überschreiten.
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In der Ventilsteuerungsvorrichtung werden das Ausgabezahnrad und die Nockenaussparung durch das Drehmoment des Motors angetrieben. Somit werden das Lager, der Stift, der Ventilstößel und das Tellerventil bewegt, um sich in der Axialrichtung des Ventilstößels hin- und herzubewegen, derart, dass das Tellerventil auf dem Ventilsitz, der eine vollständig geschlossene Ventilposition definiert, gesetzt wird oder von diesem angehoben wird.
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Des Weiteren hat der Drehwinkeldetektor einen Drehwinkelsensor, der ein Sensorsignal korrespondierend zu dem Drehwinkel des Ausgabezahnrads als einen Nockendrehwinkel zu einer elektronischen Steuerungseinheit ausgibt. Wie in 8 gezeigt ist, sind die Sensorausgabecharakteristika (Spannungscharakteristika) in Bezug auf den Nockendrehwinkel durch zwei Punkte (Stellen) festgelegt, die die vollständig geöffnete Ventilposition J2 und die vollständig geschlossene Ventilposition J1 (bei der die Strömungsrate null ist) sind.
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Das heißt, bei der Charakteristiklinie (d.h. die Sensorausgabecharakteristikalinie in Bezug auf den Nockendrehwinkel), die in dem unteren Diagramm von 8 gezeigt ist, ist die Sensorausgabe in der vollständig geschlossenen Ventilposition J1 festgelegt, wenn das Tellerventil vollständig geschlossen ist, und ist in der vollständig geöffneten Ventilposition J2 festgelegt, wenn das Tellerventil vollständig geöffnet ist.
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Jedoch ist die Nockenposition zum vollständigen Schließen in Bezug auf die vollständig geschlossene Ventilposition aufgrund einer Dimension R0 unklar definiert (sie unterscheidet sich bei verschiedenen EGR-Steuerungsventilen). Daher kann, wenn das Tellerventil auf den Ventilsitz gesetzt wird, um in der vollständig geschlossenen Ventilposition gehalten zu werden, d.h. wenn das Tellerventil gesteuert wird, um vollständig geschlossen zu sein, die Sensorausgabe (Spannung) in Bezug auf die Nockenposition zum vollständigen Schließen variieren.
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Aus diesem Grund kann das Tellerventil die Sollposition überschreiten, wenn das Tellerventil von der offenen Ventilposition zu der vollständig geschlossenen Ventilposition gesteuert wird. Zu dieser Zeit kann das Lager den Nockenanschlag zum vollständigen Schließen berühren. In diesem Fall kann die Ventilantriebseinheit wie z.B. das Zahnrad, der Nocken und der Motor verformt oder beschädigt werden, wodurch sich die Haltbarkeit (Lebensdauer) verringert.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Ventilsteuerungsvorrichtung mit einer hohen Lebensdauer bereitzustellen.
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Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung weist eine Ventilsteuerungsvorrichtung eine Ventileinheit, einen Nocken, ein Stellglied, einen Nockenanschlag zum vollständigen Schließen, ein Sensorelement, einen Signalprozessor und einen Speicherteil auf. Die Ventileinheit öffnet und schließt einen Durchgang. Der Nocken hat eine Aussparung, die korrespondierend zu einem Betriebsschema der Ventileinheit geformt ist. Das Stellglied treibt eine Drehwelle des Nockens an. Der Nockenanschlag zum vollständigen Schließen definiert eine Nockenposition zum vollständigen Schließen, die eine Grenzposition eines drehbaren Bereichs des Nockens ist. Das Sensorelement gibt ein Signal korrespondierend zu einem Drehwinkel des Nockens aus. Der Signalprozessor ändert die Signalausgabe von dem Sensorelement in eine Sensorausgabe. Der Speicherteil speichert eine Datentabelle, die ein Korrespondenzverhältnis zwischen dem Drehwinkel des Nockens und der Sensorausgabe des Signalprozessors in einer vorbestimmten Form wiedergibt, und Charakteristika der Sensorausgabe sind in einer Vielzahl von Punkten in Bezug auf den Drehwinkel des Nockens einstellbar. Der Speicherteil speichert die Sensorausgabe des Signalprozessors, wenn die Ventileinheit vollständig geöffnet ist, als eine vollständig geöffnete Ventilposition. Der Speicherteil speichert die Sensorausgabe des Signalprozessors, wenn die Ventileinheit vollständig geschlossen ist, als eine vollständig geschlossene Ventilposition. Der Speicherteil speichert die Sensorausgabe des Signalprozessors, wenn der Nocken in einer Position (Stellung) zum vollständigen Schließen ist, in der Nockenposition zum vollständigen Schließen.
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Demgemäß kann die Lebensdauer der Ventilsteuerungsvorrichtung verbessert werden.
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Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der nachstehenden, ausführlichen Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich. In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
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1 ist ein schematisches Blockschaubild, das eine elektrische Schaltung einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
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2 ist eine schematische Schnittansicht, die die Ventilsteuerungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels darstellt;
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3 ist eine schematische Seitenansicht, die die Ventilsteuerungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels in einer Richtung III in 2 darstellt;
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4 ist eine schematische Draufsicht, die die Ventilsteuerungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels in einer Richtung IV in 2 darstellt;
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5 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Ventilhub und eine Sensorausgabe in Bezug auf einen Nockendrehwinkel in der Ventilsteuerungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels darstellt;
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6 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Ventilhub und eine Sensorausgabe in Bezug auf einen Nockendrehwinkel in einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
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7 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Ventilhub und eine Ventilhubgeschwindigkeit in Bezug auf eine Sensorausgabe in einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt;
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8 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Ventilhub und eine Sensorausgabe in Bezug auf einen Nockendrehwinkel in einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik darstellt;
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9 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Ventilhub und eine Sensorausgabe in Bezug auf einen Nockendrehwinkel in einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik darstellt; und
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10 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Ventilhub und eine Ventilhubgeschwindigkeit in Bezug auf eine Sensorausgabe in einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik darstellt.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind nachstehend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsbeispielen kann ein Teil, der zu einem Gegenstand korrespondiert, der in einem vorangegangenen Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und kann eine redundante Erläuterung für den Teil weggelassen werden. Wenn nur ein Teil einer Gestaltung in einem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann ein anderes vorangegangenes Ausführungsbeispiel bei den anderen Teilen der Gestaltung angewandt werden. Die Teile können kombiniert werden, selbst wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsbeispiele können teilweise kombiniert werden, selbst wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass bei der Kombination keine nachteiligen Effekte auftreten.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Ein Abgasrückführungssteuerungsventil (EGR-Steuerungsventil) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend in Bezug auf 1 bis 5 als ein Beispiel einer Ventilsteuerungsvorrichtung beschrieben.
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Eine Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug hat ein EGR-System, das ein Abgas von einer Abgasleitung (Auslassleitung) zu einer Einlassleitung als ein EGR-Gas rückführt. Das EGR-System hat eine EGR-Gasleitung, die das EGR-Gas von einem Abgasverteiler oder -durchgang zu einem Einlassverteiler oder -durchgang rückführt. Ein EGR-Gasdurchgang ist in der EGR-Gasleitung definiert und das EGR-Gas strömt von dem Abgasdurchgang durch den EGR-Gasdurchgang in den Einlassdurchgang.
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Ein EGR-Steuerungsventil ist in der EGR-Gasleitung eingebaut und steuert die Strömungsrate des EGR-Gases, das durch den EGR-Gasdurchgang strömt, durch Öffnen oder Schließen eines Tellerventils 1, das in 2 gezeigt ist.
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Das EGR-System wird als eine EGR-Ventilsteuerungsvorrichtung (EGR-Steuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine) verwendet, die das Tellerventil 1 öffnet und schließt. Das Tellerventil 1 ist ein Hauptkörper des EGR-Steuerungsventils und wird auf der Grundlage eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine gesteuert. Die EGR-Ventilsteuerungsvorrichtung hat einen Drehwinkeldetektor, der einen Drehwinkel eines Plattennockens 3 erfasst, der einen Ventilstößel 2 korrespondierend zu einem Ventilschaft des Tellerventils 1 öffnet und schließt. Das Tellerventil 1 und der Ventilstößel 2 können als eine Ventileinheit bezeichnet werden.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat der Drehwinkeldetektor einen Drehwinkelsensor 4 und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 10 für die Brennkraftmaschine. Die ECU 10 erfasst ein Hubausmaß des Tellerventils 1 oder den Drehwinkel des Plattennockens 3 auf der Grundlage der Sensorausgabe des Drehwinkelsensors 4. Die Sensorausgabecharakteristika können in Bezug auf den Drehwinkel des Plattennockens 3 in mehreren Punkten eingestellt werden. Das Hubausmaß des Tellerventils 1 kann einen Ventilhub oder eine Strömungsrate wiedergeben. Der Drehwinkel des Plattennockens 3 kann als ein Nockendrehwinkel bezeichnet werden.
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Der Drehwinkelsensor 4 hat eine integrierte Schaltung 6 und einen Mikrorechner 7. Die integrierte Schaltung 6 wandelt eine Signalausgabe von einer Hall-Vorrichtung 5 in die vorbestimmte Sensorausgabe um. Der Mikrorechner 7 hat einen Speicher wie z.B. ein EEPROM, das Datentabellen speichert, die ein Korrespondenzverhältnis zwischen dem Nockendrehwinkel und der Sensorausgabe der integrierten Schaltung 6 in einer vorbestimmten Form wiedergibt und Anfangsdaten speichert, die zum Erhalten der Sensorausgabecharakteristika erforderlich sind. Details des Drehwinkeldetektors sind nachstehend erläutert.
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Das EGR-Steuerungsventil hat eine Ventilantriebseinheit und einen Ventilkörper 12. Die Ventilantriebseinheit bewegt den Ventilstößel 2 des Tellerventils 1, das den EGR-Gasdurchgang öffnet und schließt, in der Axialrichtung hin und her. Der Ventilkörper 12 stützt den Ventilstößel 2 durch ein Lager 11 gleitbar in der Axialrichtung, wie in 2 gezeigt ist.
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Die Ventilantriebseinheit hat ein Stellglied, einen Umwandler, ein Gehäuse 18, einen Anschlag 19 zum vollständigen Öffnen und den Drehwinkelsensor 4. Das Stellglied hat einen Motor M, der die Drehkraft erzeugt, die das Tellerventil 1 antreibt, und einen Verzögerungsmechanismus, der durch ein Ritzelzahnrad 15, ein mittleres Zahnrad 16 und ein Ausgabezahnrad 17 gebildet ist. Der Verzögerungsmechanismus verringert die Drehzahl der Motorwelle 13 des Motors M in zwei Stufen und überträgt die Drehzahl zu einer Ausgabezahnradwelle 14. Der Umwandler hat den Plattennocken 3, der an der Ausgabezahnradwelle 14 fixiert ist, und wandelt die Drehbewegung des Stellglieds in die geradlinige Bewegung des Ventilstößels 2 um. Das Gehäuse 18 kann zu einem Stellgliedgehäuse korrespondieren, das das Stellglied aufnimmt. Der Anschlag 19 zum vollständigen Öffnen reguliert das Tellerventil 1 in der vollständig geöffneten Position. Die vollständig geöffnete Position kann eine Grenzposition an einer vollständig geöffneten Seite in einem Drehbereich des Plattennockens 3 sein. Der Drehwinkelsensor 4 erfasst den Drehwinkel des Plattennockens 3.
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Das Tellerventil 1 hat einen zylindrischen Flansch korrespondiert zu einem Hauptkörper und dem Ventilstößel 2. Der zylindrische Flansch wird auf einen Ventilsitz 21 des Ventilkörpers 12 gesetzt oder von diesem getrennt, um einen Durchgang 22 korrespondierend zu dem EGR-Gasdurchgang zu schließen oder zu öffnen. Der Ventilstößel 2 bewegt sich durch Zusammenwirken mit der Drehverstellung einer Nockenaussparung (Nockenschlitz, Nockennut, Nockenausnehmung, etc.) 23 des Plattennockens 3 in der Axialrichtung hin und her.
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Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist das Tellerventil 1 in einer vollständig geschlossenen Position angeordnet, wenn ein Eingriffsteil (Kugellager 24, ein Drehzapfen (Schwenkstift) 25 und eine Feder 26, die in 3 gezeigt ist) des Ventilstößels 2 an der ersten Endseite der Nockenaussparung 23 des Plattennockens 3 in der Längsrichtung der Nockenaussparung 23 angeordnet ist. Im Gegensatz dazu ist das Tellerventil 1 in einer vollständig geöffneten Position angeordnet, wenn der Eingriffsteil des Ventilstößels 2 an der zweiten Endseite der Nockenaussparung 23 in einer Längsrichtung der Nockenaussparung 23 angeordnet ist.
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Der Ventilstößel 2 erstreckt sich in der Axialrichtung und ist mit dem Tellerventil 1 und dem Umwandler einschließlich des Plattennockens 3 gekoppelt.
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Ein erster Endteil des Ventilstößels 2 in der Axialrichtung hat eine Eingabeeinheit, zu der die Kraft des Stellglieds von dem Plattennocken 3 übertragen wird. Ein zweiter Endteil des Ventilstößels 2 in der Axialrichtung hat eine Ausgabeeinheit, die die Kraft des Stellglieds zu dem Tellerventil 1 ausgibt.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat die Eingabeeinheit des Ventilstößels 2 zwei gegenüberliegende Teile (d.h. einen ersten Zweig und einen zweiten Zweig), die voneinander getrennt und zueinander gegenüberliegend angeordnet sind. Die zwei gegenüberliegenden Teile sind zueinander über einen Schlitz (Ausnehmung) 27 gegenüberliegend angeordnet und die Ausgabeeinheit des Plattennockens 3 ist in die Ausnehmung 27 eingesetzt.
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Jeder der zwei gegenüberliegenden Teile der Eingabeeinheit des Ventilstößels 2 hat ein erstes Befestigungsloch und ein zweites Befestigungsloch. Zwei der Drehzapfenstifte 25 sind in die jeweiligen Befestigungslöcher eingepasst (d.h. in diesen befestigt), um diese mit den jeweiligen Drehzapfenstiften 25 in der Axialrichtung zu durchdringen.
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Der Plattennocken 3 hat eine kreisförmige Eingabeeinheit, die den Umfang der Ausgabezahnradwelle 14 in der Umfangsrichtung umgibt, wie in 3 gezeigt ist. Ein vierkantgeformtes Befestigungsloch ist in der Eingabeeinheit des Plattennockens 3 definiert. Dadurch ist der Plattennocken 3 an der Ausgabezahnradwelle 14 derart befestigt, dass er sich nicht relativ zu der Ausgabezahnradwelle 14 dreht.
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Die Eingabeeinheit des Plattennockens 3 ist zwischen einer ringförmigen Stufenfläche des Ausgabezahnrads 14 und einer ringförmigen Endfläche einer metallischen Buchse 28 angeordnet, die in 2 gezeigt ist, und ist in diesem Zustand an dem Umfang des mittleren Durchmesserteils der Ausgabezahnradwelle 14 befestigt. In Bezug auf das Ausgabezahnrad 17 ist die Eingabeeinheit des Plattennockens 3 um einen vorbestimmten Abstand getrennt (beabstandet), der gleich groß ist wie die Axiallänge der metallischen Buchse 28, wie in 2 gezeigt ist.
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Wie in 3 gezeigt ist, hat der Plattennocken 3 eine sektorförmige Ausgabeeinheit, die den Umfang der Eingabeeinheit teilweise umgibt. Die Ausgabeeinheit hat einen Außendurchmesser, der ungefähr gleich ist wie der maximale Außendurchmesserteil des Ausgabezahnrads 17. Des Weiteren hat der Ausgabeteil die Nockenaussparung (Nockennut) 23 mit der gekrümmten Form korrespondierend zu dem Öffnungs- und Schließbetriebsmuster(-schema) des Tellerventils 1. Die Nockenaussparung 23 durchdringt den Plattennocken 3 in der Dickenrichtung. Das Öffnungs- und Schließbetriebsschema kann zu einem Hubausmaß des Tellerventils 1 relativ zu dem Drehwinkel des Plattennockens 3 korrespondieren.
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Die Eingabeeinheit des Plattennockens 3 hat das Befestigungsloch wie z.B. ein Vierkantloch zum passgenauen Fixieren an dem Umfang der Ausgabezahnradwelle 14 des Verzögerungsmechanismus, um von dem Ausgabezahnrad 17 getrennt angeordnet zu sein. Des Weiteren hat die Ausgabeeinheit des Plattennockens 3 die Nockenaussparung 23 zum Eingriff mit dem Eingriffsteil des Ventilstößels 2.
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Die Nockenaussparung 23 ist die Führungsnut, die sich mit dem vorbestimmten Krümmungsradius von der ersten Endseite zu der zweiten Endseite des Plattennockens 3 in der Drehrichtung erstreckt. Die erste Endseite kann eine Nockenseite zum vollständigen Schließen korrespondierend zu der vollständig geschlossenen Ventilposition des Tellerventils 1 sein. Die zweite Endseite kann eine Nockenseite zum vollständigen Öffnen korrespondierend zu der vollständig geöffneten Ventilposition des Tellerventils 1 sein.
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Der Drehwinkel des Plattennockens 3 und die Nockenform (Profil) der Nockenaussparung 23 werden relativ zu dem Hubausmaß des Ventilstößels 2 bestimmt, der erforderlich ist, um das Tellerventil 1 von der vollständig geschlossenen Ventilposition zu der vollständig geöffneten Ventilposition anzutreiben. Das Hubausmaß kann zu einem Ventilhub oder einer Strömungsrate korrespondieren.
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Wie in 3 gezeigt ist, hat die Ausgabeeinheit des Plattennockens 3 einen Innenteil 31 und einen Außenteil 32. Der Innenteil 31 ist ein kreisförmiger, innenseitiger Vorsprungsteil, der an der Innenseite des Plattennockens 3 in der radialen Richtung bezogen auf die Nockenaussparung 23 weiter innen liegend ausgebildet ist. Der Außenteil 32 ist ein kreisförmiger, außenseitiger Vorsprungsteil, der an der Außenseite des Plattennockens 3 in der radialen Richtung bezogen auf die Nockenaussparung 23 weiter außen liegend ausgebildet ist.
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Ein Nockenanschlag zum vollständigen Schließen (Regulierungswand) 33 ist an der Nockenseite zum vollständigen Schließen der Nockenaussparung 23 angeordnet, um den Innenteil 31 und den Außenteil 32 miteinander zu verbinden, wodurch die weitere Bewegung der zwei Kugellager 24 in der Richtung der Nockenseite zum vollständigen Schließen reguliert wird.
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Eine Öffnung (Ausnehmung, Aussparung) 34 ist an der Nockenseite zum vollständigen Öffnen der Nockenaussparung 23 vorgesehen und bezogen auf den Plattennocken 3 in der Drehrichtung korrespondierend zu der Längsrichtung der Nockenaussparung 23 nach außen hin offen. Die Öffnung 34 sieht einen Ventilunterbaugruppenanschluss zum Einsetzen der Ventilunterbaugruppe in die Nockenaussparung 23 zu der Zeit des Zusammenbaus vor. Die Ventilunterbaugruppe weist das Tellerventil 1, den Ventilstößel 2, den Ventilkörper 12, das Kugellager 24, den Drehzapfenstift 25, die Feder 26 und dergleichen auf.
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Ein Anschlagsteil zum vollständigen Öffnen, der an den Anschlag 19 zum vollständigen Öffnen anschlägt, ist einstückig an dem Plattennocken 3 oder einer zusammenwirkenden Komponente wie z.B. der Ausgabezahnradwelle 14 und dem Ausgabezahnrad 17 vorgesehen. Die zusammenwirkende Komponente ist derart verbunden angeordnet, um mit dem Plattennocken 3 einstückig drehbar zu sein.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist eine zylindrische Lagerhalterung 35 einstückig mit dem Ventilkörper 12 ausgebildet und hält den Umfang des Lagers 11, das den Ventilstößel 2 in der Axialrichtung gleitbar lagert bzw. stützt.
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Wie in 4 gezeigt ist, hat das Gehäuse 18 ein Motorgehäuse 36, das den Motor M aufnimmt und hält, und ein Getriebegehäuse 37, das den Verzögerungsmechanismus, den Umwandler und den Ventilstößel 2 aufnimmt.
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Das Gehäuse 18 hat eine Öffnung, durch die das Stellglied in das Getriebegehäuse 37 zu der Zeit des Zusammenbaus eingesetzt wird. Die Öffnung wird durch eine Sensorabdeckung 38 geschlossen.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist eine zylindrische Lagerhalterung 42 benachbart zu dem Boden des Gehäuses 18 (d.h. zu dem Boden des Getriebegehäuses 37) angeordnet. Die zylindrische Lagerhalterung 42 ist angeordnet, um den Umfang des doppelten Kugellagers 41 in der Umfangsrichtung zu umgeben. Die zylindrische Lagerhalterung 42 hat eine Öffnung, die zu der Außenseite hin offen ist. Die Öffnung ist durch eine Kappe (Deckel) 43 gasdicht geschlossen.
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Der Anschlag 19 zum vollständigen Öffnung hat einen Kopfteil, der mit einem Werkzeug in Eingriff gebracht werden kann, und einen Achsteil, der sich von dem Kopfteil in Richtung des Plattennockens 3 oder der zusammenwirkenden Komponente erstreckt. Zum Beispiel kann der Anschlag 19 zum vollständigen Öffnen eine Einstellschraube sein, die die Nockenposition zum vollständigen Öffnen steuern kann. Der Anschlag 19 zum vollständigen Öffnen ist durch Verschrauben des Achsteils fixiert, um von der Endfläche des Außenwandteils des Getriebegehäuses 37 des Gehäuses 18 vorzustehen. Des Weiteren dient der Anschlag 19 zum vollständigen Öffnen nicht nur als der Anschlag für die vollständig geöffnete Position für den Plattennocken 3 sondern auch als der Anschlag für die vollständig geöffnete Position für das Ventil, der z.B. die vollständig geöffnete Position (vollständiges Hubausmaß) des Tellerventils 1 und das vollständige Hubausmaß des Ventilstößels 2 definiert.
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Das Stellglied hat den Motor M, das Ritzelzahnrad 15, das mittlere Zahnrad 16, das Ausgabezahnrad 17 und die Rückstellfeder 44. Der Motor M erzeugt eine Drehkraft (Drehmoment) durch Aufnehmen einer elektrischen Stromzufuhr. Das Ritzelzahnrad 5 ist an der Motorwelle 13 des Motors M fixiert. Das mittlere Zahnrad 16 dreht sich in Zahneingriff mit dem Ritzelzahnrad 15. Das Ausgabezahnrad 17 dreht sich in Zahneingriff mit dem mittleren Zahnrad 16. Die Rückstellfeder 44 stellt das Tellerventil 1 von der offenen Ventilposition zu der vollständig geschlossenen Position zurück.
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Die metallische Buchse 28 ist an dem Umfang der Ausgabezahnradwelle 14 zum Trennen (Beabstanden) des Plattennockens 3 und des Ausgabezahnrads 17 in einem vorbestimmten axialen Abstand vorgesehen. Des Weiteren sind jeder Innenlaufring des doppelten Kugellagers 41 und eine zylindrische Hülse 45 auf den Umfang der Außenzahnradwelle 14 pressgepasst.
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Das Ausgabezahnrad 17 wird einstückig durch ein Kunstharzmaterial ausgeformt. Ein zylindrischer Magnetrotor 46 ist einstückig an dem Innenumfangsteil des Ausgabezahnrads 17 angeordnet. Des Weiteren hat das Ausgabezahnrad 17 einen teilweise zylindrisch geformten, maximalen Außendurchmesserteil auf der radial außen liegenden Seite, die bezogen auf den Magnetrotor 46 in radialer Richtung weiter außen liegt. Der maximale Außendurchmesserteil hat mehrere Vorsprungszähne (Ausgabezahnradzähne 47), die mit dem mittleren Zahnrad in Eingriff sind, in der Sektorform mit einem vorbestimmten Winkel.
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Ein Sensormagnet 48, der aus einem Permanentmagneten hergestellt ist, ist an dem Innenumfang des Magnetrotors 46 befestigt. Des Weiteren ist ein Ausgabezahnradhebel 49 in den Magnetrotor 46 einsatzgeformt. Der Ausgabezahnradhebel 49 hat ein Befestigungsloch mit einer Schlüsselweite, die das Rutschen bzw. Gleiten (Spiel) der Ausgabezahnradwelle 14 einschränkt. Dadurch ist das Ausgabezahnrad 17 an dem vorderen Umfang der Ausgabezahnradwelle 14 in der Axialrichtung durch den Ausgabezahnradhebel 49 nicht drehend befestigt.
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Der Umwandler ist ein Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus, der die Drehbewegung des Stellglieds (d.h. die Ausgabezahnradwelle 14 des Verzögerungsmechanismus) in die geradlinige Bewegung des Ventilstößels 2 des Tellerventils 1 umwandelt. Der Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus weist den Plattennocken 3, die zwei Kugellager (Nockenmitnehmer) 24, die zwei Drehzapfenstifte 25 und die Feder 26 auf. Der Plattennocken 3 ist derart verbunden, um sich mit dem Ausgabezahnradhebel 29 des Ausgabezahnrads 17 an der Mitte korrespondierend zu der Mittelachse der Ausgabezahnradwelle 14 einstückig drehbar zu sein. Der Nockenmitnehmer ist aus den zwei Kugellagern 24 hergestellt, die derart geführt sind, um entlang der jeweiligen Wandfläche der Nockenaussparung 23 des Plattennockens 3 beweglich zu sein. Die zwei Drehzapfenstifte 25 sind in den Innenlaufring der jeweiligen Kugellager 24 pressgepasst und stützen den Außenlaufring der jeweiligen Kugellager 24, so dass dieser drehbar ist.
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Die Feder 26 ist mit den zwei Drehzapfenstiften 25 über ihre Federkraft in Kontakt.
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Die zwei Drehzapfenstift 25 können zu einem Drehzapfen korrespondieren, der in die Nockenaussparung 23 beweglich eingesetzt ist, und können die Kraft des Stellglieds von dem Plattennocken 3 durch die zwei Kugellager 24 aufnehmen.
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Die Feder 26 ist ein Federbauteil (elastisches Bauteil), das die Kugellager 24 an die jeweilige Wandfläche der Nockenaussparung 23 drängt.
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Die Kugellager 24, die Drehzapfenstifte 25 und die Feder 26 sind in der Ausnehmung (Schlitz) 27 beweglich eingesetzt, die (der) zwischen den zwei gegenüberliegenden Teilen definiert ist, gemeinsam mit der Ausgabeeinheit des Plattennockens 3.
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Der Drehwinkeldetektor ist nachstehend ausführlich beschrieben. Der Drehwinkeldetektor hat den Drehwinkelsensor 4 und die ECU 10. Der Drehwinkelsensor 4 misst den Drehwinkel des Magnetrotors 46, der mit der Ausgabezahnradwelle 14 und dem Ausgabezahnrad 17 in einem einstückig drehbaren Zustand verbunden ist, um dadurch den Drehwinkel des Plattennockens 3 als den Nockendrehwinkel zu erfassen. Die ECU 10 erfasst den Ventilhub (oder die Strömungsrate) oder den Nockendrehwinkel auf der Grundlage der Sensorausgabe des Drehwinkelsensors 4.
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Der Drehwinkelsensor 4 ist zwischen den gegenüberliegenden Teilen eines Statorkerns gehalten und angeordnet, der an dem Sensoranbringungsteil der Sensorabdeckung 38 angeordnet ist. Der Drehwinkelsensor 4 ist derart eingebaut, dass er von dem Sensoranbringungsteil in Richtung der Ausgabezahnradwelle 14 vorsteht. Der Drehwinkelsensor 4 ist vor allem durch ein Hall-IC gebildet und gibt ein Spannungssignal (analoges Signal) zu der ECU 10 aus. Das Spannungssignal korrespondiert zu einer Flussdichte, die mit der Messoberfläche eines Halbleiter-Hall-Elements zusammenhängt. Das Hall-IC kann durch eine einfache Hall-Vorrichtung oder ein berührungsloses Magnetismusmesselement, wie z.B. ein magnetoresistiven Element ersetzt werden.
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Der Drehwinkelsensor 4 hat das Hall-IC (das durch eine Hall-Vorrichtung 5 und der integrierten Schaltung 6 gebildet ist) und den Mikrorechner 7. Das Hall-IC ist an dem Sensormagnet 48 und dem Rotorjoch vorgesehen, um relativ drehbar zu sein. Der Mikrorechner 7 steuert die integrierte Schaltung 6 des Hall-IC.
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Das Hall-IC ist ein magnetischer Sensor, in dem die Hall-Vorrichtung 5, die zu einem Sensorelement korrespondieren kann, und die integrierte Schaltung 6, die zu einem Signalprozessor korrespondieren kann, in einer Schaltung als ein IC-Chip (Halbleiter-Chip) integriert sind.
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Die Hall-Vorrichtung 5 ist ein berührungsloser magnetischer Detektor, der den Fluss der magnetischen Induktion (Magnetismus) erfasst, der von dem Sensormagneten 48, der an dem Innenumfang des Ausgabezahnrads 17 fixiert ist, und dem magnetischen Rotor 46 ausgesendet wird, der mit dem Plattennocken 3 oder der Ausgabezahnradwelle 14 des Plattennockens 3 verbunden ist, um mit diesem einstückig drehbar zu sein. Die Hall-Vorrichtung 5 ist aus einer Halbleitermembran hergestellt und gibt das Spannungssignal (analoges Signal) korrespondierend zu der Flussdichte aus, die mit der Messoberfläche der Halbleiter-Hall-Vorrichtung zusammenhängt.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat die integrierte Schaltung 6 eine Linearspannungsausgabeschaltung 51, einen Schutzwiderstand 52 (PR), einen Ausgabeanschluss 53, eine Abnormalitätserfassungsschaltung 54, einen elektrischen Stromüberwachungsschalter 55 und eine Spannungsumschaltschaltung 56. Die integrierte Schaltung 6 kann zu einem Signalprozessor korrespondieren.
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Die Linearspannungsausgabeschaltung 51 hat die Hall-Vorrichtung 5, eine Analog-Digitalumwandlungsschaltung 51 (A/D-Umwandlungsschaltung), einen Digitalsignalprozessor 62 (DSP), eine Digital-Analogumwandlungsschaltung 63 (D/A-Umwandlungsschaltung) und eine Verstärkerschaltung (Umwandlungsschaltung) 64.
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Die A/D-Umwandlungsschaltung 61 ist ein Analog-Digitalumwandler, der ein analoges Signal, das von der Hall-Vorrichtung 5 ausgegeben wird, in ein digitales Signal umwandelt.
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Der DSP 62 ist auf die digitale Signalverarbeitung spezialisiert und führt die verschiedenen Programme, die in dem Speicher gespeichert sind, aus, um dadurch eine Verarbeitung wie z.B. eine Korrekturverarbeitung und eine Drehwinkelberechnungsverarbeitung relativ zu dem Signal auszuführen, das in das digitale Signal umgewandelt worden ist, nachdem es von der Hall-Vorrichtung 5 ausgegeben wurde.
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Die D/A-Umwandlungsschaltung 63 ist ein Digital-Analogumwandler, der ein digitales Signal, das von dem DSP 62 ausgegeben wird, in ein analoges Signal umwandelt.
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Die Verstärkerschaltung 64 hat einen Betriebsverstärker, eine Steuerungsschaltung und einen Transistor. Die Verstärkerschaltung 64 ändert ein Signal, das von der D/A-Umwandlungsschaltung 63 ausgegeben wird, in eine Spannung, die zu dem Signal korrespondiert. Der Betriebsverstärker ist eine Verstärkerschaltung, die das Signal, das von der D/A-Umwandlungsschaltung 63 ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor (Verstärkung) verstärkt.
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Die Verstärkerschaltung 64 ist derart festgelegt, dass sie die Ausgabespannung der Linearspannungsausgabeschaltung 51 gemäß dem Drehwinkel des Plattennockens 3 linear erhöht.
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Der Schutzwiderstand 52 ist mit der Verstärkerschaltung 64 verbunden und schützt die integrierte Schaltung vor einem momentanen starken elektrischen Strom.
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Der Ausgabeanschluss 53 ist elektrisch mit der ECU 10 verbindbar und gibt die Ausgabespannung der integrierten Schaltung 6 zu der ECU 10 aus.
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Die Abnormalitätserfassungsschaltung 54 bestimmt, ob ein starker elektrischer Strom durch den Schutzwiderstand 52 fließt. Wenn es bestimmt wird, dass der starke elektrische Strom durch den Schutzwiderstand 52 fließt, wird ein Steuerungssignal zu dem elektrischen Stromüberwachungsschalter 55 und der Spannungsumschaltschaltung 56 ausgegeben.
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Der elektrische Stromüberwachungsschalter 55 ist zwischen der Verstärkerschaltung 64 und dem Schutzwiderstand 52 angeordnet. Der elektrische Stromüberwachungsschalter 55 ist ein Schalter, der normalerweise eingeschaltet ist. Insbesondere ist der elektrische Stromüberwachungsschalter 55 EIN, während er nicht betrieben wird, und wird ausgeschaltet, wenn er betrieben wird. Der elektrische Stromüberwachungsschalter 55 ist auf EIN festgelegt, wenn die integrierte Schaltung 6 normal ist.
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Andererseits wird, während ein starker elektrischer Strom durch den Schutzwiderstand 52 fließt, der elektrische Stromüberwachungsschalter 55 durch das Steuerungssignal der Abnormalitätserfassungsschaltung 54 ausgeschaltet. Somit wird das Fließen des elektrischen Stroms zwischen der Verstärkerschaltung 64 und dem Schutzwiderstand 52 unterbrochen.
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Die Spannungsumschaltschaltung 56 ist zwischen dem Schutzwiderstand 52 und dem Ausgabeanschluss 53 angeordnet. Ein erstes Ende der Spannungsumschaltschaltung 56 ist elektrisch mit einer Quellenleitung verbunden und ein zweites Ende der Spannungsumschaltschaltung 56 ist elektrisch mit der Erdungsleitung (GND) verbunden. Die Spannungsumschaltschaltung 56 hat einen Hochpotentialschalter und einen Niedrigpotentialschalter. Wenn der Hochpotentialschalter EIN ist und wenn der Niedrigpotentialschalter AUS ist, wird die Ausgabespannung des Ausgabeanschlusses derart gesteuert, dass sie höher wird, als eine mittlere Spannung zwischen der Quellenleitung und der Erdungsleitung. Im Gegensatz dazu steuert, wenn der Hochpotentialschalter auf AUS festgelegt ist und wenn der Niedrigpotentialschalter auf EIN festgelegt ist, die Spannungsumschaltschaltung 56 die Ausgabespannung des Ausgabeanschlusses derart, dass sie niedriger wird als die mittlere Spannung zwischen der Quellenleitung und der Erdungsleitung.
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Zu einer Abnormalitätszeit, wenn ein großer elektrischer Strom durch den Schutzwiderstand 52 fließt, wird die Spannungsumschaltschaltung 56 durch das Steuerungssignal der Abnormalitätserfassungsschaltung 54 aktiviert und steuert die Ausgabespannung des Ausgabeanschlusses auf hoch (HI) oder niedrig (LO).
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Der Mikrorechner 7 hat eine CPU und eine Speicher (ROM, RAM und EEPROM). Die CPU führt verschiedene Berechnungen, Verarbeitungen und Steuerungen mittels eines Programms aus. Das Programm für die CPU ist in dem ROM vorab gespeichert. In dem RAM werden Informationen, die bei der Berechnung der CPU erhalten werden, vorübergehend gespeichert. Die vorübergehend gespeicherten Informationen werden gelöscht, wenn ein Zündschalter ausgeschaltet wird.
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Zu der Zeit eines Transports werden Informationen (Anfangsdaten) für die CPU in dem EEPROM vorab gespeichert. Insbesondere wird die Datentabelle, die in dem oberen Teil von 5 gezeigt ist, die das Korrespondenzverhältnis zwischen dem Nockendrehwinkel und dem Ventilhub (oder der Strömungsrate) in einem vorbestimmten Format wiedergibt, in dem EEPROM vorab gespeichert. Außerdem wird die Datentabelle, die in dem unteren Teil von 5 gezeigt ist, die das Korrespondenzverhältnis zwischen dem Nockendrehwinkel und der Sensorausgabe der integrierten Schaltung 6 in einem vorbestimmten Format wiedergibt, in dem EEPROM vorab gespeichert. Zusätzlich werden Informationen, die die Verwendung der integrierten Schaltung 6 spezifizieren, vorab in dem EEPROM gespeichert. Das EEPROM kann zu einem Speicherteil korrespondieren.
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Der Motor M, der eine Antriebsquelle des Stellglieds ist, ist elektrisch mit einer Batterie (nicht gezeigt), die in dem Fahrzeug montiert ist, durch eine Motorantriebsschaltung verbunden, die elektronisch durch die ECU 10 gesteuert wird.
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Die ECU 10 ist ein bekannter Mikrorechner mit der zentralen Prozessoreinheit (CPU), dem Speicher (ROM und RAM), der ein Steuerungsprogramm, eine Steuerungslogik oder eine Vielzahl von Steuerungsdaten wie z.B. ein Kennfeld speichert, einer Eingabeschaltung, einer Ausgabeschaltung, einer Leistungsschaltung und einem Zeitglied.
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Die ECU 10 kann zu einem Hubausmaßdetektor, der ein Hubausmaß des Tellerventils 1 als einen Ventilhub auf der Grundlage der Sensorausgabe erfasst, die von dem Drehwinkelsensor 4 ausgegeben wird, oder zu einem Strömungsratendetektor korrespondieren, der eine Gasströmungsrate in dem Durchgang 22 auf der Grundlage der Sensorausgabe erfasst, die von dem Drehwinkelsensor 4 ausgegeben wird. Des Weiteren kann die ECU 10 zu einem Nockenwinkeldetektor korrespondieren, der den Drehwinkel des Plattennockens 3 als den Nockendrehwinkel auf der Grundlage der Sensorausgabe erfasst, die von dem Drehwinkelsensor 4 ausgegeben wird.
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Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird (IG-EIN), berechnet die ECU 10 das Hubausmaß (Ventilöffnung) des Tellerventils 1 auf der Grundlage des Steuerungsprogramms, das in dem Speicher des Mikrorechners gespeichert ist, und der Sensorausgabe, die von dem Drehwinkelsensor 4 ausgegeben wird. Des Weiteren berechnet die ECU 10 das Steuerungsausmaß des Motors M, der die Antriebsquelle (Leistungs-/Kraftquelle) ist, auf der Grundlage des Hubausmaßes und gibt das Berechnungsergebnis zu dem Stellglied aus.
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Insbesondere wird der elektrische Strom, der zu dem Motor M des EGR-Steuerungsventils zugeführt wird, derart geregelt, dass die Sensorausgabe, die von dem Drehwinkelsensor 4 ausgegeben wird, mit einer Sollöffnung (Sollanhebungsausmaß, Sollhubausmaß) übereinstimmt. Die Sollöffnung korrespondiert zu einem Steuerungsfestlegungspunkt (Soll-EGR-Rate, Soll-EGR-Öffnung), der in Übereinstimmung mit dem Brennkraftmaschinenbetriebszustand, wie z.B. einer Drehzahl, Beschleunigeröffnung oder Brennkraftmaschinenlast festgelegt ist.
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Der Drehwinkelsensor 4, ein Luftströmungsmesser, ein Kurbelwinkelsensor, ein Beschleunigeröffnungssensor, ein Drosselöffnungssensor, ein Einlasslufttemperatursensor, ein Umlaufwassertemperatursensor und ein Abgassensor wie z.B. ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor oder Sauerstoffkonzentrationssensor geben Sensorsignale aus. Die ausgegebenen Sensorsignale werden durch die A/D-Umwandlungsschaltung von analoge in digitale Signale umgewandelt und in den Mikrorechner der ECU 10 eingegeben.
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Der Drehwinkelsensor 4, der Luftströmungsmesser, der Kurbelwinkelsensor, der Beschleunigeröffnungssensor, der Drosselöffnungssensor, der Einlasslufttemperatursensor, der Umlaufwassertemperatursensor und der Abgassensor können einen Betriebsstatusdetektor bilden, der den Betriebsstatus (Betriebszustand) der Brennkraftmaschine erfasst.
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Der Kurbelwinkelsensor wird aus einem Tastkopf zum Umwandeln des Drehwinkels der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in ein elektrisches Signal gebildet und gibt ein NE-Pulssignal alle 30° CA zu der ECU 10 aus, wobei CA einen Kurbelwinkel darstellt.
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Die ECU 10 dient als ein Drehzahldetektor, der eine Brennkraftmaschinendrehzahl (Brennkraftmaschinendrehzahl: NE) durch Messen der Intervallzeit der NE-Pulssignale erfasst, die von dem Kurbelwinkelsensor ausgegeben werden.
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Der Beschleunigeröffnungssensor kann ein Brennkraftmaschinenlastdetektor sein, der das Betätigungsausmaß des Beschleunigers als die Beschleunigereröffnung erfasst. Der Brennkraftmaschinenlastdetektor kann anstelle des Beschleunigereröffnungssensors ein Drosselöffnungssensor sein.
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Die ECU 10 berechnet den Steuerungsfestlegungspunkt (Sollöffnung) derart, dass er korrespondierend zu einem Brennkraftmaschinenbetriebszustand festgelegt wird, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird (IG-ON).
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Wenn die Brennkraftmaschinenlast niedrig ist und wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl in einem niedrigen Bereich ist, d.h. zu einer Leerlaufbetriebszeit, wird die Einbringung des EGR-Gases gestoppt (EGR-Unterbrechnung), um die Brennkraftmaschinenverbrennung zu stabilisieren. In diesem Fall wird der Betrieb zum vollständigen Schließen des Tellerventils 1 mittels der Kraft (Drehmoment) des Motors M ausgeführt.
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Wenn ein Fahrer den Beschleuniger betätigt (niederdrückt), ist die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebsbereich (z.B. verändert sich die Last von niedrig auf mittel und verändert sich die Drehzahl von niedrig auf mittel), und berechnet die ECU 10 des Steuerungsfestlegungspunkt (Sollöffnung), der festgelegt ist, um zu dem Betriebsbereich wie z.B. der Brennkraftmaschinenlast und der Brennkraftmaschinendrehzahl zu korrespondieren.
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Zu dieser Zeit steuert die ECU 10 das Tellerventil 1, um dieses mit einer vorbestimmten Ventilöffnung (Ventilhub) oder größer zu öffnen. Die Sollöffnung kann z.B. auf die vollständig geöffnete Ventilposition festgelegt sein.
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Wenn ein Fahrer den Beschleuniger betätigt (niederdrückt), ist die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebsbereich (z.B. ist die Last hoch und ist die Drehzahl hoch), und berechnet die ECU 10 den Steuerungsfestlegungspunkt (Sollöffnung), der festgelegt ist, um zu dem Betriebsbereich wie z.B. der Brennkraftmaschinenlast und der Brennkraftmaschinendrehzahl zu korrespondieren.
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Zu dieser Zeit legt die ECU 10 den Steuerungsfestlegungspunkt (Sollöffnung) mit der vollständig geschlossenen Ventilposition fest und wird die Einbringung des EGR-Gases gestoppt (EGR-Unterbrechung). Somit wird ein Abfall der Brennkraftmaschinenabgabe (Brennkraftmaschinenleistung) verhindert, wenn ein Fahrer den Beschleuniger betätigt (niederdrückt), um die Brennkraftmaschinenausgabe auf das maximale Ausmaß zu erhöhen, da das EGR-Gas nicht in die Brennkammer der Brennkraftmaschine eingebracht wird. Ferner wird in diesem Fall der Betrieb zum vollständigen Schließen des Tellerventils 1 mittels der Kraft des Motors M ähnlich wie bei der Leerlaufbetriebszeit ausgeführt.
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Ein Verfahren zum Steuern der Sensorausgabe ist nachstehend ausführlich beschrieben. In 1 ist eine Referenzspannung in Bezug auf den Drehwinkelsensor 4 mit 5 V festgelegt.
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Zunächst wird die Kappe 43 entfernt und wird die Ausgabezahnradwelle 14, die die Drehwelle des Plattennockens 3 ist, in eine Ventilöffnungsrichtung gedreht. Somit wird der Anschlagteil zum vollständigen Öffnen, der an dem Plattennocken 3 oder der zusammenwirkenden Komponente (der Ausgabezahnradwelle 14, das Ausgabezahnrad 17) angebracht ist, mit dem Anschlag zum vollständigen Öffnen 19 in Berührung gebracht. Daher wird der Drehwinkel (Position) des Plattennockens 3 in eine Stellung gebracht, die zu der vollständig geöffneten Ventilposition korrespondiert.
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Zu dieser Zeit wird, wie in 5 gezeigt ist, die Sensorausgabe (Spannung), die von der integrierten Schaltung 6 des Drehwinkelsensors 4 ausgegeben wird, auf einen Spannungswert angehoben, der zu der vollständig geöffneten Ventilposition korrespondiert. Zum Beispiel wird die Sensorausgabe auf der Charakteristiklinie der Datentabelle maximal, die die Charakteristiklinie der Sensorausgabe in Bezug auf den Nockendrehwinkel ist.
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Dann wird die Sensorausgabe (Spannung) zu dieser Zeit in das EEPROM als die vollständig geöffnete Ventilposition P2 eingelesen. Das heißt, die vollständig geöffnete Ventilposition P2 wird auf die Charakteristiklinie der Datentabelle geschrieben.
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Dann wird die Ausgabezahnradwelle 14, die die Drehwelle des Plattennockens 3 ist, in eine Ventilschließrichtung gedreht, um dadurch das Tellerventil 1 auf den Ventilsitz 21 zu setzen. Somit wird der Drehwinkel (Position) des Plattennockens 3 in eine Stellung gebracht, die zu der vollständig geschlossenen Ventilposition korrespondiert.
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Zu dieser Zeit wird, wie in 5 gezeigt ist, die Sensorausgabe (Spannung), die von der integrierten Schaltung des Drehwinkelsensors 4 ausgegeben wird, auf den Spannungswert verringert, der zu der vollständig geschlossenen Ventilposition korrespondiert. Dann wird die Sensorausgabe (Spannung) zu dieser Zeit in das EEPROM als die vollständig geschlossene Ventilposition P1 eingelesen. Das heißt, die vollständig geschlossene Ventilposition P2 wird auf die Charakteristiklinie der Datentabelle geschrieben.
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Dann wird die Ausgabezahnradwelle 14, die die Drehwelle des Plattennockens 3 ist, weiter in die Ventilschließrichtung gedreht. Somit wird der Eingriffsteil (das Kugellager 24, der Drehzapfenstift 25 und die Feder 26) des Ventilstößels 2 mit dem Nockenanschlag 33 zum vollständigen Schließen der Nockenaussparung 23 in Berührung gebracht. Daher wird der Drehwinkel (Position) des Plattennockens 3 in eine Stellung gebracht, die zu der Nockenposition zum vollständigen Schließen korrespondiert.
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Zu dieser Zeit wird, wie in 5 gezeigt ist, die Sensorausgabe (Spannung), die von der integrierten Schaltung 6 des Drehwinkelsensors 4 ausgegeben wird, auf den Spannungswert abgesenkt, der zu der Nockenposition zum vollständigen Schließen korrespondiert. Zum Beispiel wird die Sensorausgabe auf der Charakteristiklinie der Datentabelle minimal.
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Dann wird die Sensorausgabe (Spannung) zu dieser Zeit in das EEPROM als die Nockenposition P0 zum vollständigen Schließen eingegeben. Das heißt, die Nockenposition P0 zum vollständigen Schließen wird auf die Charakteristiklinie der Datentabelle geschrieben.
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Der Punkt P0 in 5 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der Nockenposition zum vollständigen Schließen wieder. Der Punkt P1 in 5 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geschlossenen Ventilposition wieder. Der Punkt P2 in 5 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geöffneten Ventilposition wieder.
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Der Punkt P0, der in das EEPROM eingelesen worden ist, ist der eingeschriebene Punkt der Sensorausgabe in der Nockenposition zum vollständigen Schließen. Der Punkt P1, der in das EEPROM eingelesen worden ist, ist der eingeschriebene Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geschlossenen Ventilposition. Der Punkt P2, der in das EEPROM eingelesen worden ist, ist der eingeschriebene Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geöffneten Ventilposition.
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Die Sensorausgabe, die zu den anderen Punkten zwischen dem Punkt P0 und dem Punkt P1 korrespondiert, wird durch eine Linearinterpolation zwischen dem Punkt P0 und dem Punkt P1 berechnet. Die Sensorausgabe, die zu den anderen Punkten zwischen dem Punkt P1 und dem Punkt P2 korrespondiert, wird durch eine Linearinterpolation zwischen dem Punkt P1 und dem Punkt P2 berechnet.
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Durch Ausführen einer derartigen Ausgabeeinstellung ist es möglich, die Datentabelle zu erzeugen, die das Korrespondenzverhältnis zwischen dem Nockendrehwinkel und der Sensorausgabe der integrierten Schaltung 6 in einem vorbestimmten Format wiedergibt. Das heißt, die Charakteristika der Sensorausgabe (Spannung) in Bezug auf den Nockendrehwinkel können definiert werden.
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Das EEPROM aktualisiert und speichert die Sensorausgabecharakteristika (Spannungscharakteristika) relativ zu dem Nockendrehwinkel. In diesem Fall können die Anfangsdaten der Sensorausgabecharakteristika, die vorab in dem EEPROM gespeichert sind, einfach überschrieben werden.
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Somit kann die Sensorausgabeeinstellung des Drehwinkelsensors 4 ausgeführt werden.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird in der EGR-Ventilsteuerungsvorrichtung der Drehwinkelsensor 4 verwendet, um die Sensorausgabecharakteristika in Bezug auf den Drehwinkel des Plattennockens 3 in mehreren z.B. drei Punkten einzustellen, während in der üblichen Technologie die Sensorausgabe in Bezug auf den Nockendrehwinkel in zwei Punkten eingestellt wird, wie in 8 gezeigt ist. Daher wird, wie in 5 gezeigt ist, die Sensorausgabe derart eingestellt, dass die Nockenposition zum vollständigen Schließen, die zu dem Nockenanschlag 33 zum vollständigen Schließen korrespondiert, ein vorbestimmtes Einstellungsausmaß relativ zu der vollständig geschlossenen Ventilposition hat.
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Bei der Sensorausgabeeinstellung zu der Zeit des Transports sind der eingeschriebene Sensorausgabepunkt P0 der Nockenposition zum vollständigen Schließen, der eingeschriebene Sensorausgabepunkt P1 der vollständig geschlossenen Ventilposition und der eingeschriebene Sensorausgabepunkt P2 der vollständig geschlossenen Ventilposition in das EEPROM des Mikrorechners 7 des Drehwinkelsensors 4 eingeschrieben. Somit kann das Positionsverhältnis der Nockenposition zum vollständigen Schließen zu der vollständig geschlossenen Ventilposition, das durch eine Dimension S0 in 5 angezeigt ist, genau erfasst werden. In anderen Worten kann die Sensorausgabedifferenz der integrierten Schaltung 6 genau erfasst werden.
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Demgemäß wird es, wenn der Betrieb zum vollständigen Schließen des Tellerventils 1 mittels der Kraft (Drehmoment) des Motors M ausgeführt wird, d.h. zu der Steuerungszeit zum vollständigen Schließen des Tellerventils 1, aufgrund der Dimension S0 verhindert, dass der Eingriffsteil (das Kugellager 24, der Drehzapfenstift 25 und dergleichen) des Ventilstößels 5 mit dem (an den) Nockenanschlag 33 zum vollständigen Schließen zusammenstößt (anschlägt). Daher kann die Haltbarkeit des Plattennockens 3 und des Stellglieds verbessert werden. Des Weiteren können die qualitative Funktionsfähigkeit des Plattennockens 3 und des Stellglieds verbessert werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Eine Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist nachstehend in Bezug auf 6 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen die gleichen Teile oder Funktionen und deren Erläuterung ist nachstehend weggelassen.
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Ein Vergleichsbeispiel zu dem zweiten Ausführungsbeispiel ist nachstehend in Bezug auf 9 beschrieben. Wie vorstehend erwähnt ist, ist das Positionsverhältnis zwischen der Nockenposition zum vollständigen Schließen und der vollständig geschlossenen Ventilposition in der üblichen Technologie nicht bekannt. Aus diesem Grund kann, wie in 9 gezeigt ist, wenn das Tellerventil mittels der Antriebskraft des Motors vollständig geschlossen wird, die Betriebsgeschwindigkeit (Betätigungsgeschwindigkeit) des Tellerventils in Richtung der vollständig geschlossenen Ventilposition allmählich verringert (verlangsamt) werden, kurz bevor das Tellerventil die vollständig geschlossene Position erreicht.
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Insbesondere ist eine Position Q2 festgelegt, um eine Dimension R1 in 9 zu definieren, die größer ist als die Dimension R0 in 8, wodurch das Tellerventil eine Position Q1 verzögert erreicht, die zu der vollständig geschlossenen Ventilposition J1 korrespondiert.
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Jedoch kann in diesem Fall ein schnelles Ansprechverhalten nicht erhalten werden, da die Betriebsgeschwindigkeit verringert wird. Das heißt, die Abbremsung wird aufgrund des Betriebs zu früh in einer Position Q3 ausgeführt, die von dem Nockenanschlag zum vollständigen Schließen ausreichend beabstandet ist. Wenn das Tellerventil verzögert wird, um die vollständig geschlossene Ventilposition später zu erreichen, und verzögert wird, um später auf den Ventilsitz gesetzt zu werden, kann das EGR-Gas zu dem Einlassdurchgang austreten. In diesem Fall wird Frischluft, die durch den Luftfilter hindurchströmt, mit dem EGR-Gas vermischt, wodurch ein Abwürgen der Brennkraftmaschine erzeugt werden kann.
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Der Punkt J1 in 9 gibt den eingeschriebenen Sensorausgabepunkt der vollständig geschlossenen Ventilposition wieder und der Punkt J2 in 9 gibt den eingeschriebenen Sensorausgabepunkt der vollständig geöffneten Ventilposition wieder.
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Dann hat, wie in 6 gezeigt ist, der Drehwinkeldetektor des zweiten Ausführungsbeispiels eine Bestimmungseinheit (die integrierte Schaltung 6, den Mikrorechner 7 und die ECU 10), die eine Bremsposition Pa bestimmt, bei der die Betriebsgeschwindigkeit (Betätigungsgeschwindigkeit) des Plattennockens 3 beginnt sich allmählich in Richtung des Steuerungsfestlegungspunkts (Sollposition: Pb) zu der Zeit zu verlangsamen, wenn das Tellerventil 1 gesteuert wird, um vollständig geschlossen zu werden (zu der Zeit des Betriebs zum vollständigen Schließen).
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In anderen Worten führt die Bestimmungseinheit den Betrieb zum vollständigen Schließen mit der gleichen Betriebsgeschwindigkeit aus, bis der Drehwinkel des Plattennockens 3, der durch Ermitteln der Sensorausgabe des Drehwinkelsensors 4 erhalten werden kann, die vollständig geschlossene Ventilposition P1 passiert. Dann wird, wenn die Sensorausgabe des Drehwinkelsensors 4 die Bremsposition Pa passiert, die Verzögerungssteuerung zum allmählichen Verlangsamen in Richtung der Sollposition Pb ausgeführt, um dadurch die exakte Position W2 anzuweisen, in der der Nockenanschlag 33 zum vollständigen Schließen nicht berührt wird.
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Der Punkt P0 in 6 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der Nockenposition zum vollständigen Schließen wieder und eine Dimension S1 zwischen dem Punkt P0 und der Sollposition Pb ist kleiner als die Dimension R1 in 9. Das heißt, die Nockenposition P0 zum vollständigen Schließen in Bezug auf die vollständig geschlossene Ventilposition P1 kann um einem Bereich von W1 genau bekannt sein.
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Der Punkt P1 in 6 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geschlossenen Ventilposition wieder. Der Punkt P2 in 6 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geöffneten Ventilposition wieder.
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Zusätzlich sind in dem Speicher (EEPROM) des Mikrorechners 7 ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel die Anfangsdaten vorab als die Datentabelle, die in dem oberen Teil von 6 gezeigt ist, die das Korrespondenzverhältnis zwischen dem Nockendrehwinkel und dem Ventilhub (oder Strömungsrate) in einem vorbestimmten Format wiedergibt, und die Datentabelle gespeichert, die in dem unteren Teil von 6 gezeigt ist, die das Korrespondenzverhältnis zwischen dem Nockendrehwinkel und der Sensorausgabe der integrierten Schaltung 6 in einem vorbestimmten Format wiedergibt.
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Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können die gleichen Vorteile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
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Des Weiteren ist das Positionsverhältnis der exakten Nockenposition zum vollständigen Schließen relativ zu der vollständig geschlossenen Ventilposition erfassbar. Das Positionsverhältnis korrespondiert zu der Differenz der Sensorausgabe der integrierten Schaltung 6. Daher ist, wenn das Tellerventil 1 gesteuert wird, um vollständig geschlossen zu werden, ein schnelles Steuerungsansprechverhalten realisierbar und wird eine Gasleckage verringert. In anderen Worten ist die Position des Nockenanschlags 33 zum vollständigen Schließen korrekt bekannt, daher kann die Bremsposition Pa nahe an den Nockenanschlag 33 zum vollständigen Schließen zu der Zeit des Betriebs zum vollständigen Schließen des Tellerventils 1 gebracht werden. Das heißt, der Bremszeitpunkt kann verglichen zu dem Stand der Technik, der in 9 gezeigt ist, verzögert sein (später auftreten). Somit kann das Tellerventil 1 zu der Zeit der EGR-Unterbrechung schnell vollständig geschlossen werden, wodurch es verhindert wird, dass sich EGR-Gas mit Einlassfrischluft vermischt, die durch den Luftfilter hindurchströmt. Dadurch kann ein Abwürgen der Brennkraftmaschine verhindert werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Eine Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist nachstehend in Bezug auf 7 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen die gleichen Teile oder Funktionen und deren Erläuterung ist nachstehend weggelassen.
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Ein Vergleichsbeispiel zu dem dritten Ausführungsbeispiel ist nachstehend in Bezug auf 10 beschrieben. Die Charakteristiklinie der Datentabelle in 10 hat einen Gradienten A und die Hubgeschwindigkeit des Tellerventils ist ein konstanter Wert. Die Hubgeschwindigkeit wird auf der Grundlage eines Schwankungsausmaßes der Sensorausgabe in einer gewissen Zeitdauer berechnet.
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Der Punkt J1 in 10 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geschlossenen Ventilposition wieder. Der Punkt J2 in 10 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geöffneten Ventilposition wieder.
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In dem Vergleichsbeispiel ist die Nockenposition zum vollständigen Schließen in Bezug auf die vollständig geschlossene Ventilposition nicht bekannt.
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Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hat der Drehwinkeldetektor eine Bestimmungseinheit (die integrierte Schaltung 6, der Mikrorechner 7 und die ECU 10), die die Ausgabecharakteristika der integrierten Schaltung 6 einstellt, um einen vorbestimmten Gradienten A, B, C oder D, wie in 7 gezeigt ist, zwischen zwei zueinander benachbarten Punkten aus einer Vielzahl von Punkten aufzuweisen.
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Der Punkt P0 in 7 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der Nockenposition zum vollständigen Schließen wieder. Der Punkt P1 in 7 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geschlossenen Ventilposition wieder, die zu einem ersten Abweichungspunkt bei jeder der Sensorausgabecharakteristika X, Y korrespondiert. Der Punkt P4 in 7 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in einer Zwischenposition wieder, die zu einem zweiten Abweichungspunkt bei jeder der Sensorausgabecharakteristika X, Y korrespondiert. Der Punkt P3 in 7 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in einer Zwischenposition wieder, die zu einem dritten Abweichungspunkt bei jeder der Sensorausgabecharakteristika X, Y korrespondiert. Der Punkt P2 in 7 gibt den eingeschriebenen Punkt der Sensorausgabe in der vollständig geöffneten Ventilposition wieder.
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Die Sensorausgabe der integrierten Schaltung 6 ist in den verschiedenen Punkten P1, P4, P3 in Bezug auf das Hubausmaß des Tellerventils 1 (Ventilhub oder Strömungsrate) eingestellt.
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In dem oberen Teil von 7 haben die Sensorausgabecharakteristika X, die in einer Charakteristiklinie der Datentabelle dargestellt sind, den Gradienten A zwischen den zwei benachbarten Punkten P0, P1. Die Sensorausgabecharakteristika X haben einen Gradienten B zwischen den zwei benachbarten Punkten P1, P2 einen Gradienten C zwischen den zwei benachbarten Punkten P4, P3 und einen Gradienten D zwischen den zwei benachbarten Punkten P3, P2.
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In dem unteren Teil von 7 gibt die Datentabelle die Ventilhubgeschwindigkeit in Bezug auf die Sensorausgabe mit den jeweiligen Gradienten A, B, C, D wieder. Die Datentabelle ist eine Charakteristikalinie, die eine Schwankung der Ventilhubgeschwindigkeit in Bezug auf die Sensorausgabespannung wiedergibt.
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In dem oberen Teil von 7 haben die Sensorausgabecharakteristika Y, die in einer Charakteristiklinie der Datentabelle dargestellt sind, den Gradienten A' zwischen den zwei benachbarten Punkten P0, P1. Die Sensorausgabecharakteristika Y haben einen Gradienten B' zwischen den zwei benachbarten Punkten P1, P4, einen Gradienten C' zwischen den zwei benachbarten Punkten P4, P3 und einen Gradienten D' zwischen den zwei benachbarten Punkten P3, P2.
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In dem untern Teil von 7 gibt die Datentabelle die Ventilhubgeschwindigkeit in Bezug auf die Sensorausgabe mit den jeweiligen Gradienten A', B', C', D' wieder. Die Datentabelle ist eine Charakteristikalinie, die eine Schwankung der Ventilhubgeschwindigkeit in Bezug auf die Sensorausgabespannung wiedergibt.
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Zusätzlich sind die Anfangsdaten in der Datentabelle, die in 7 gezeigt ist, vorab in dem Speicher (EEPROM) des Mikrorechners 7 gespeichert.
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Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel können die gleichen Vorteile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
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Des Weiteren werden die Ausgabecharakteristika der integrierten Schaltung 6 eingestellt, um die vorbestimmten Gradienten A-D, A'-D' zwischen den zwei benachbarten Punkten aufzuweisen, die zueinander benachbart Punkte aus der Vielzahl von Punkten sind. Daher kann das Korrespondenzverhältnis zwischen der Sensorausgabe nahe der vollständig geschlossenen Ventilposition und dem Ventilhub (oder der Strömungsrate) in verschiedenen Arten eingestellt werden. Somit kann die Hubgeschwindigkeit des Tellerventils 1 (oder die Betriebsgeschwindigkeit (Betätigungsgeschwindigkeit) des Plattennockens 3) gemäß dem Drehwinkel des Plattennockens 3 eingestellt werden.
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Das heißt, die Hubgeschwindigkeit des Tellerventils 1 (oder die Betriebsgeschwindigkeit (Betätigungsgeschwindigkeit) des Plattennockens 3) kann in jedem Abweichungspunkt P1, P3, P4 geändert werden. Daher kann die Einstellung zwischen einem ersten Fall, in dem es erforderlich ist, dass das Tellerventil 1 ähnlich wie bei den Sensorausgabecharakteristika X schnell vollständig geschlossen wird, und einem zweiten Fall erfolgen, in dem es erforderlich ist, dass das Tellerventil 1 ähnlich wie bei den Sensorausgabecharakteristika Y langsam vollständig geschlossen wird.
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Wenn das Tellerventil 1 schnell vollständig geschlossen wird, kann ein Abwürgen der Brennkraftmaschine verhindert werden. Wenn das Tellerventil 1 langsam vollständig geschlossen wird, kann der Aufprall auf dem Nockenanschlag 33 zum vollständigen Schließen reduziert werden.
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(Modifikationen)
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Die vorliegende Offenbarung kann bei einer Ventilsteuerungsvorrichtung, die ein Abgassteuerungsventil einer Brennkraftmaschine steuert, oder bei einer Ventilsteuerungsvorrichtung, die Einlasssteuerungsventile einer Brennkraftmaschine steuert, anstelle der EGR-Ventilsteuerungsvorrichtung, die das EGR-Steuerungsventil steuert, angewandt werden.
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Das Abgassteuerungsventil kann ein Waste-Gate-Ventil (Überströmventil), ein Drallschaltventil, ein Abgasströmungssteuerungsventil, ein Abgasdrucksteuerungsventil, ein Abgasumschaltventil oder ein Abgasdrosselventil sein.
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Das Einlasssteuerungsventil kann ein Einlassdrosselventil, ein Drallströmungssteuerungsventil oder ein Turbulentströmungssteuerungsventil sein.
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Das EGR-Steuerungsventil ist nicht auf das Tellerventil 1 beschränkt. Das Tellerventil 1 kann durch ein Ventil der Drehbauart wie z.B. ein Butterfly-Ventil, ein Klappenventil, ein Plattenventil, oder ein Drehventil durch Koppeln eines Kopplungsmechanismus zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilschaft ersetzt werden. Ein doppelt wirkendes Tellerventil kann anstelle des Tellerventils verwendet werden.
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Der Ventilschaft kann eine Betriebsstange (Betätigungsstange) sein, die sich in der Axialrichtung anstelle des Ventilstößels 2 erstreckt.
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Die Brennkraftmaschine kann eine Mehrzylinderbenzinbrennkraftmaschine oder eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder anstelle der Mehrzylinderdieselbrennkraftmaschine sein.
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Das Stellglied, das die Drehwelle (Ausgabezahnradwelle 14) des Plattennockens 3 antreibt, ist nicht auf das elektrische Stellglied mit dem Motor M, der ein Drehmoment in Erwiderung einer Zufuhr eines elektrischen Stroms erzeugt, und dem Verzögerungsmechanismus (Kraftübertragungsvorrichtung, Leistungsübertragungsvorrichtung) beschränkt, der die Drehung (Drehzahl) des Motors M verzögert. Das Stellglied kann ein Stellglied der Unterdruckbetätigungsbauart, das mit dem Unterdruck angetrieben wird, der von einer elektrischen Vakuumpumpe durch ein Unterdrucksteuerungsventil zugeführt wird, oder ein Linearsolenoid (elektromagnetisches Stellglied) sein, das einen Elektromagneten mit einer Spule hat.
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In dem Fall des Stellglieds der Unterdruckbauart oder des elektromagnetischen Stellglieds ist es wünschenswert einen Umwandler, wie z.B. einen Kopplungsmechanismus, an der Nockendrehwelle bereitzustellen. Der Umwandler ändert die geradlinige Bewegung der Ausgabeeinheit des Stellglieds in eine Drehbewegung des Nockens.
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Zusätzlich kann ein Sensorelement, das ein analoges Signal ausgibt, ein berührungsloser magnetischer Detektor wie z.B. eine Hall-Vorrichtung oder ein magnetisches Reluktanzelement (MR-Element) sein, das den Fluss der magnetischen Induktion (Magnetismus) erfasst, die von dem Magneten ausgeht, der an der Nockenwelle der Drehwelle des Nockens fixiert ist.
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Des Weiteren kann das Einschreiben der vollständig geöffneten Ventilposition, der vollständig geschlossenen Ventilposition und der Nockenposition zum vollständigen Schließen in den Speicherteil des Signalprozessors durch einen externen Rechner außerhalb des Sensors (Fahrzeugs) anstelle des Signalprozessors durchgeführt werden.
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Der Anschlag 19 zum vollständigen Öffnen ist angeordnet, um die vollständig geöffnete Ventilposition, die eine Grenzposition ist, an der vollständig geöffneten Ventilseite des beweglichen Bereichs des Tellerventils 1 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel zu definieren. Alternativ kann ein Anschlag zum vollständigen Schließen angeordnet sein, um die vollständig geschlossene Ventilposition, die eine Grenzposition ist, an der vollständig geschlossenen Ventilseite des beweglichen Bereichs des Tellerventils 1 zu definieren. Sowohl beide als auch einer von dem Anschlag 19 zum vollständigen Öffnen und dem Anschlag zum vollständigen Schließen können/kann vorgesehen sein.
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Zusammenfassend weist die Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung die Ventileinheit, die einen Durchgang öffnet und schließt, den Nocken, der eine Aussparung hat, die geformt ist, um zu dem Betriebsschema der Ventileinheit zu korrespondieren, das Stellglied, das die Drehwelle des Nockens antreibt, den Nockenanschlag zum vollständigen Schließen, der die Nockenposition zum vollständigen Schließen spezifiziert, die eine Bremsposition an der Nockenseite zum vollständigen Schließen des drehbaren Bereichs des Nockens ist, und den Drehwinkeldetektor auf, der den Drehwinkel des Nockens erfasst. Der Drehwinkeldetektor hat den Sensor und die Sensorausgabecharakteristika können in einer Vielzahl von Punkten in Bezug auf den Drehwinkel des Nockens eingestellt werden. Der Sensor hat das Sensorelement, das das Signal korrespondierend zu dem Drehwinkel des Nockens ausgibt, und den Signalprozessor, der das Signal, das von dem Sensorelement ausgegeben wird, in eine vorbestimmte Sensorausgabe ändert.
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Der Signalprozessor hat den Speicherteil, der die Datentabelle speichert, die das Korrespondenzverhältnis zwischen dem Drehwinkel des Nockens und der Sensorausgabe des Signalprozessors in einer vorbestimmten Form wiedergibt. Die Sensorausgabe des Signalprozessors wird in die Datentabelle des Speicherteils als eine vollständig geöffnete Ventilposition zu der Zeit eingeschrieben, wenn die Ventileinheit vollständig geöffnet ist. Die Sensorausgabe des Signalprozessors wird in die Datentabelle des Speicherteils als eine vollständig geschlossene Ventilposition zu der Zeit eingeschrieben, wenn die Ventileinheit vollständig geschlossen ist. Die Sensorausgabe des Signalprozessors wird in die Datentabelle des Speicherteils als eine Nockenposition zum vollständigen Schließen zu der Zeit gespeichert, wenn der Nocken betätigt wird, um vollständig geschlossen zu werden, so dass dieser den Nockenanschlag zum vollständigen Schließen berührt.
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Demgemäß ist es, da die vollständig geöffnete Ventilposition, die vollständig geschlossene Ventilposition und die Nockenposition zum vollständigen Schließen in den Speicherteil des Signalprozessors des Sensors geschrieben werden, möglich, das räumliche Verhältnis der exakten Nockenposition zum vollständigen Schließen zu der vollständig geschlossenen Ventilposition zu erfassen. Das räumliche Verhältnis kann zu einer Differenz der Sensorausgabe des Signalprozessors korrespondieren. Dadurch kann, da der Aufprall an dem Nockenanschlag zum vollständigen Schließen zu der Zeit verhindert werden kann, wenn die Ventileinheit vollständig geschlossen wird, die Haltbarkeit des Nockens oder des Stellglieds verbessert werden. Des Weiteren kann die qualitative Funktionsfähigkeit des Nockens, des Stellglieds, etc. verbessert werden.
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Zusätzlich kann die Ventilsteuerungsvorrichtung des Weiteren einen Ventilanschlag zum vollständigen Schließen aufweisen, der die vollständig geschlossene Ventilposition spezifiziert, die eine Grenzposition an der Seite zum vollständigen Schließen des Ventils des beweglichen Bereichs der Ventileinheit ist. Des Weiteren kann die Ventilsteuerungsvorrichtung einen Ventilanschlag zum vollständigen Öffnen aufweisen, der die vollständig geöffnete Ventilposition spezifiziert, die eine Grenzposition an der Seite zum vollständigen Öffnen des Ventils des beweglichen Bereichs der Ventileinheit ist.
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Der Drehwinkeldetektor kann ein Erfassungselement (ECU) aufweisen, das das Hubausmaß der Ventileinheit oder den Drehwinkel des Nockens auf der Grundlage der Sensorausgabe des Signalprozessors erfasst. Die ECU steuert das Stellglied (d.h. den Motor), so dass der Erfassungswert des Hubausmaßes der Ventileinheit oder der Drehwinkel des Nockens mit dem Steuerungsfestlegungspunkt (Sollpunkt) übereinstimmt. Das heißt, das Erfassungselement kann eine Steuerungseinheit sein, die die Sensorausgabe des Signalprozessors einliest (aufnimmt), um die Öffnung (Hub oder Strömungsrate) der Ventileinheit zu erfassen, und die die gesteuerte Variable des Stellglieds wie z.B. des Motors derart bestimmt, dass die Öffnung der Ventileinheit auf die Sollöffnung eingerichtet werden kann.
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Zum Beispiel wird die Bremsposition, bei der die Hubgeschwindigkeit der Ventileinheit oder die Betätigungsgeschwindigkeit (Betriebsgeschwindigkeit) des Nockens beginnt sich allmählich zu verlangsamen, auf eine Sollposition zu der Zeit bestimmt, wenn die Ventileinheit vollständig geschlossen wird. Daher ist es möglich, das räumliche Verhältnis der exakten Nockenposition zum vollständigen Schließen zu der vollständig geschlossenen Ventilposition als eine Differenz der Sensorausgabe des Signalprozessors zu erfassen. Dadurch kann eine Steuerungsansprechgeschwindigkeit schnell gemacht werden und kann eine vorbestimmte Strömungsrate zu der Zeit aufrechterhalten werden, wenn die Ventileinheit vollständig geschlossen wird.
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Zum Beispiel können die Ausgabecharakteristika des Signalprozessors derart eingestellt werden, dass sie einen vorbestimmten Gradienten zwischen zwei zueinander benachbarten Punkten aus der Vielzahl von Punkten aufweisen. Daher kann das Korrespondenzverhältnis zwischen der Sensorausgabe nahe der vollständig geschlossenen Ventilposition und dem Hub (oder der Strömungsrate) der Ventileinheit auf verschiedene Arten eingestellt werden. Somit kann die Hubgeschwindigkeit der Ventileinheit gemäß dem Drehwinkel des Nockens eingestellt werden.
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Das Signal, das von dem Sensorelement ausgegeben wird, und die Sensorausgabe des Signalprozessors können analoge Signale sein.
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Zusätzlich kann der Sensor der Drehwinkelsensor sein, der die Ausgabe korrespondierend zu dem Drehwinkel des Nockens erzeugt. Der Drehwinkelsensor kann ein berührungsloses, magnetisches Messelement sein, das den Fluss der magnetischen Induktion erfasst, die von dem Magneten abgegeben wird, der an dem Nocken, der Drehwelle des Nockens oder der Kopplungskomponente fixiert ist, die mit dem Nocken in einem einstückig drehbaren Zustand verbunden ist.
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Derartige und weitere Änderungen und Modifikationen können ausgeführt werden, wenn sie in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen, der durch die angefügten Ansprüche festgelegt ist.
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Ein Nockenanschlag (33) zum vollständigen Schließen definiert eine Nockenposition (P0) zum vollständigen Schließen, die eine Grenzposition eines drehbaren Bereichs eines Nockens (3) ist. Ein Sensorelement (5) gibt ein Signal korrespondierend zu einem Drehwinkel des Nockens aus. Ein Signalprozessor (6) ändert das Signal, das von dem Sensorelement ausgegeben wird, in eine Sensorausgabe. Ein Speicherteil (7) speichert eine Datentabelle, die ein Korrespondenzverhältnis zwischen dem Drehwinkel des Nockens und der Sensorausgabe des Signalprozessors in einer vorbestimmten Form wiedergibt, wobei Charakteristika der Sensorausgabe in einer Vielzahl von Punkten in Bezug auf den Drehwinkel des Nockens einstellbar sind. Der Speicherteil speichert die Sensorausgabe des Signalprozessors, wenn der Nocken in der Nockenposition zum vollständigen Schließen in einer Stellung zum vollständigen Schließen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-534007 A [0002]
- WO 2007/117473 [0002]
- US 2009/0235766 [0002]
