DE19624901A1

DE19624901A1 - Strömungssteuerventil

Info

Publication number: DE19624901A1
Application number: DE19624901A
Authority: DE
Inventors: Shosaku Ando
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2016-06-22
Also published as: JP3204043B2; JPH094744A; US5769390A; DE19624901C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Strömungssteuerventile und insbesondere auf ein Ventil, das sich in Abhängigkeit von einem Schrittmo tor, der auf einen elektronischen Impuls antwortet, und von einer Last, die von einer Feder ausgeübt wird, öffnet und schließt.

Abgasrückführungs-Systeme (AR-Systeme) führen einen Teil des Abgases eines Motors in die Ansaugleitung des Motors zurück, wobei die Strömungsrate des zurückgeführten Ab gases durch ein Steuerventil gesteuert wird, das z. B. auf ein Signal von einer Steuereinheit antwortet.

Ein Strömungsratensteuerventil, das hierbei verwendet werden kann, ist aus der JP 1-203646-A (1989) bekannt, die ein Strömungssteuerventil beschreibt, das einen Schrittmotor verwendet, dessen Rotor von einem Impuls signal um einen bestimmten Winkel gedreht wird.

Bei diesem Strömungsratensteuerventil ist das Ventil an der Spitze einer Ventilspindel befestigt, wobei ein AR- Durchlaß verschlossen wird, wenn das Ventil von einer Feder verschoben wird, so daß es auf einem Ventilsitz sitzt.

Der Schrittmotor ist mit einem Rotor, der einen Magneten enthält, sowie einem Elektromagneten, der als Stator dient, ausgestattet. Es ist ein Getriebemechanismus vor gesehen, der die Drehung des Rotors in eine Linearbe wegung umsetzt, wobei dann, wenn der Rotor gedreht wird, eine Rotorwelle mittels des Getriebemechanismus in Axial richtung verschoben wird. Die Rotorwelle ist mit einer Ventilspindel verbunden, wobei dann, wenn die Rotorwelle in eine vorgegebene Richtung verschoben wird, das Ventil gegen die Kraft der Feder vom Ventilsitz abgehoben wird.

Das Ventilhubmaß ist direkt proportional zum Drehwinkel des Rotors, wobei der Drehwinkel des Rotors von der Schrittzahl des Impulseingangs abhängt. Wenn das Ventil hubmaß von einer Sollströmungsrate abgeleitet wird und entsprechend diesem Hubmaß ein Schrittanzahl-Impulssignal in den Schrittmotor eingegeben wird, kann somit die Strömungsrate im AR-Durchlaß auf die Sollströmungsrate eingestellt werden.

Bei diesem Strömungsratensteuerventil wird der Ausgangs punkt der Verschiebung der Rotorwelle durch einen An schlag bestimmt, der die Verschiebung begrenzt. Im Hin blick auf die Herstellung ist es jedoch schwierig, diesen Ausgangspunkt mit der Sitzposition des Ventils in Über einstimmung zu bringen. Die Rotorwelle und die Ventil spindel sind daher separat aufgebaut und elastisch ver bunden.

Bei dieser Konstruktion kann die Rotorwelle irgendwo zwischen der Sitzposition des Ventils und dem obenerwähn ten Verschiebungsausgangspunkt angeordnet sein, wenn sich das Ventil in seiner geschlossenen Stellung befindet. Somit wird der Schrittmotor dann, wenn der Kraftfahrzeug motor gestartet wird, so eingestellt, daß die Rotorwelle innerhalb dieses Bereichs angeordnet ist. Dies verhindert eine Abnutzung des Anschlags und verhindert eine Ver schiebung des Ausgangspunkts aufgrund einer Beschädigung von Bauteilen, wodurch Veränderungen der Ventilsitzposi tion aufgrund der Abnutzung des Ventils und des Ventil sitzes ebenfalls beseitigt werden können. Diese Anschlag positionseinstellung der Rotorwelle wird als Initialisie rung des Schrittmotors bezeichnet.

Bei einem AR-Ventil, durch das Motorabgase strömen, haften jedoch Kohlenstoff oder andere Ablagerungen an der Ventilspindel und neigen dazu, den Eingriff zwischen dem Ventil und dem Ventilsitz zu verschlechtern. In diesem Fall nimmt der Verschiebungswiderstand der Ventilspindel zu und die Ventilspindel verklemmt sich mit umgebenden Bauteilen, wobei die Möglichkeit besteht, daß das Ventil nicht mehr auf den Ventilsitz aufgesetzt werden kann. Während der Motorleerlaufphasen, in der die Motordrehzahl instabil ist, ist das AR-Ventil im allgemeinen geschlos sen, so daß keine Abgasrückführung erfolgt, wobei jedoch dann, wenn das Ventil nicht satt auf dem Ventilsitz sitzt, selbst während der Motorleerlaufphasen Abgas mit der Ansaugluft gemischt wird und somit der Motorlauf noch instabiler wird.

Zur Lösung dieses Problem reicht es nicht aus, die Feder last der auf das Ventil drückenden Feder zu verändern oder die Leistung des Schrittmotors zu verändern. Wenn z. B. die Federlast der Feder erhöht wird, nimmt die Schließkraft des Ventils zu, wobei jedoch die überschüs sige Vortriebskraft, d. h. der Wert, der durch Subtrahie ren der Gegenkraft der Feder von der Vortriebskraft des Motors erhalten wird, abnimmt und somit das Ventilöff nungsverhalten verschlechtert wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des obenerwähnten Standes der Technik zu besei tigen und ein verbessertes Strömungssteuerventil zu schaffen, das ohne die Wirkung einer Feder zwangsweise geschlossen wird, wenn eine Kraft der Feder das Ventil nicht auf den Ventilsitz drücken kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Strömungssteuerventil, das die in den Ansprüchen 1 oder 2 angegebenen Merkmale besitzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines AR-Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das einen Initialisierungspro zeß gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das einen Ventilzwangsschließ vorgang gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht eines AR-Ventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorlie genden Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist in einem Ventilgehäuse 11 eines Strömungsratensteuerventils ein Gasdurchlaß 12 ausgebildet, wobei eine Öffnung 12a dieses Durchlasses 12, die sich in der Figur nach links öffnet, mit der Abgasleitung eines Kraftfahrzeugmotors verbunden ist, während die andere, nicht gezeigte Öffnung mit einer Ansaugleitung dieses Motors verbunden ist. Das untere Ende des Durchlasses 12 ist mit einem Stopfen 13 und einem Bolzen 14 abgedichtet.

Im Durchlaß 12 sind ein Ventilsitz 15 und eine Öffnung 16 ausgebildet, wobei der Durchlaß 12 verschlossen ist, wenn ein Ventil 17 im Ventilsitz 15 sitzt. Das Ventil 17 wird durch eine Ventilspindel 18 geöffnet und geschlossen, die am Ventil 17 befestigt ist und sich nach oben erstreckt. Das obere Ende der Ventilspindel 18 ist über ein elasti sches Verbindungselement 21 mit dem unteren Ende einer koaxialen Rotorwelle 51 verbunden. Die Rotorwelle 51 wird von einem Schrittmotor 42, der oberhalb angeordnet ist, in Axialrichtung angetrieben.

Die Ventilspindel 18 ist mit dem elastischen Verbindungs element 21 innerhalb eines Verbindungselementgehäuses 41 verbunden, das mit dem oberen Ende des Ventilgehäuses 11 verbunden ist. Am Ventilgehäuse 11 ist eine Gasdichtung 19 angebracht, die auf der Ventilspindel 18 gleitet, um zu verhindern, daß Gas aus dem Durchlaß 12 in das Verbin dungselementgehäuse 41 austritt. Im Ventilgehäuse 11 und im Verbindungselementgehäuse 41 ist ein Kühlwasserdurch laß 20 ausgebildet, so daß das Innere dieser Gehäuse durch das Kühlwasser gekühlt wird, das durch den Durchlaß 20 zirkuliert.

Das elastische Verbindungselement 21 hat folgenden Auf bau.

An der Rotorwelle 51 ist ein gestufter Abschnitt ausge bildet, wobei auf dem Außenumfang der Welle 51 unterhalb des gestuften Abschnitts eine Scheibe 22, ein Federsitz 23 und ein Ring 24 aufgesetzt sind. Das obere Ende eines ringförmigen Verbindungselements 25 gleitet auf dem äußeren Umfang des Rings 24. Die Scheibe 22, der Feder sitz 23 und der Ring 24 werden durch Festziehen einer Mutter 27 auf dem unteren Ende der Welle 51 mit einer Scheibe 26 innerhalb des Verbindungselements 25 an der Rotorwelle 51 befestigt.

Ein Federsitz 29 wird vom unteren Ende der Ventilspindel 18 unterstützt, wobei das untere Ende des Verbindungsele ments 25 ebenfalls durch Klemmen an diesem unteren Ende befestigt ist. Zwischen die Federsitze 23 und 29 ist eine Schraubenfeder 28 eingesetzt, wobei zwischen dem Feder sitz 26 und dem Verbindungselementgehäuse 41 eine weitere Schraubenfeder 31 eingesetzt ist.

Der Schrittmotor 42 ist oberhalb des Verbindungselement gehäuses 41 angeordnet, um die Rotorwelle 51 in Axial richtung anzutreiben. Der Schrittmotor 42 ist innerhalb eines Gehäuses 43 angeordnet, das mit dem oberen Ab schnitt des Verbindungselementgehäuses 41 verbunden ist.

Der Schrittmotor 42 ist mit einem zylindrischen Rotor 44 versehen, der mehrere N-Pole und S-Pole besitzt, die in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Der Rotor 44 ist in der Mitte des Gehäuses 43 durch zwei Wälzlager 45, 46 drehbar unterstützt. Zwei Elektromagneteinheiten 47, 48, die als Stator wirken, sind am Gehäuse 43 befestigt, das den Rotor 44 umgibt. Die Elektromagneteinheiten 47, 48 besitzen N-Pole und S-Pole, die längs des Innenumfangs der Spulen abwechselnd ausgebildet sind, wenn die Elek tromagnetspulen erregt sind, wobei die Anzahl dieser Pole gleich der Anzahl der Magnetpole des Rotors 44 ent spricht. Die Elektromagnetspulen sind Bifilar-Spulen, die ausgebildet werden, indem zwei Drahtfäden derart überein andergewickelt werden, daß ihre Enden separat aus der Spule hervorstehen. Die Elektromagneteinheiten 47, 48 umfassen daher vier Drahtfadenpaare. Wenn die Einheiten 47, 48 erregt werden, wird ein Erregerstrom als Impuls signal von der Steuereinheit 1 eingegeben, die einen Mikrocomputer enthält. Bei dieser Erregung findet eine Zweiphasenerregung statt, bei der in zwei beliebige Paare der vier Paare von Drahtfäden der Einheiten 47, 48 das Impulssignal eingegeben wird. Die Erregung ist eine "unipolare" Erregung, bei der es nur zwei Zustände gibt, nämlich EIN oder AUS.

Diese Konstruktion des Schrittmotors 42 ist bereits aus der JP 5-543 (1993) (Tokko Hei) bekannt.

Auf diese Weise dreht sich der Rotor 44 in Abhängigkeit vom Impulssignal. Am inneren Umfang des Rotors 44 ist eine Hülse 49 befestigt. In die Hülse 49 ist ein Innenge winde 50 geschnitten, während ein am äußeren Abschnitt der Welle 51 ausgebildetes Außengewinde 52 zu diesem Innengewinde 50 paßt. Am oberen Ende der Rotorwelle 51 ist ein Anschlag 54 angebracht, der durch die Hülse 49 nach oben ragt, wobei dieser Anschlag 54 die Verschiebung der Welle 51 nach unten begrenzt, wenn er mit der Hülse 49 in Kontakt kommt. In der Mitte der Welle 51 ist ein Keil ausgebildet, der durch eine Hülse 53 läuft und mit dieser in Eingriff ist, welche am Verbindungsgehäuse 41 befestigt ist. Die Welle 51 ist somit innerhalb bestimm ter Grenzen axial verschiebbar unterstützt, während ihre Rotation beschränkt ist. Aufgrund der obenerwähnten Konstruktion wird die Drehung des Rotors 44 durch den Mechanismus, der das Innengewinde 50 und das Außengewinde 52 umfaßt, in eine Linearbewegung umgesetzt.

Wenn sich der Rotor 44 von oben betrachtet z. B. im Uhrzeigersinn dreht, wird die Welle 51 nach oben verscho ben, wobei die Ventilspindel 18 über das Verbindungsele ment 25 das Ventil 17 gegen die Kraft der Feder 31 an hebt.

Wenn andererseits der Rotor 44 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wird die Welle 51 nach unten verschoben, wobei die Bewegung der Welle 51 über die Federkraft der Feder 28 auf die Ventilspindel 18 übertragen wird. Der Grund für das Übertragen einer Kraft in Ventilschließ richtung über die Feder 28 liegt darin, einem Überhub der Welle 51 zu begegnen. Mit anderen Worten, wenn die Welle 51 weiter in Ventilschließrichtung verschoben wird, nachdem sich das Ventil 17 gesetzt hat, verschiebt sich das Verbindungselement 25 relativ zur Welle 51 entlang des Rings 24 nach oben, wobei eine übermäßige Verschie bung der Welle 51 durch Kompression der Feder 28 absor biert wird.

Die Abwärtsverschiebung der Welle 51 wird eingeschränkt, wenn der Anschlag 54 im oberen Abschnitt der Welle 51 mit der Hülse 49 in Kontakt kommt. Diese Position ist daher der Ausgangspunkt der Verschiebung der Welle 51.

Bei Strömungsratensteuerventilen, die durch einen Schrittmotor angetrieben werden, kommt es häufig vor, daß der Ausgangspunkt der Verschiebung der Welle 51, der durch den Anschlag 54 bestimmt ist, nicht mit der Sitzpo sition des Ventils 17 übereinstimmt. Jedoch wird selbst in diesem Fall das elastische Verbindungselement 21 zusammengedrückt und die Welle 51 bis zum Ausgangspunkt des Motors angetrieben, nachdem sich das Ventil 17 ge setzt hat.

Durch diese Konstruktion wird die Welle 51 in einer geeigneten Position zwischen der Sitzposition des Ventils 17 und dem Ausgangspunkt gehalten. Dies verhindert eine Abnutzung des Anschlags 54, stellt sicher, daß der Ver schiebungsausgangspunkt im Lauf der Zeit nicht ver schlechtert wird, und absorbiert Veränderungen der Sitz position aufgrund der Abnutzung des Ventils 17 und des Ventilsitzes 15.

Die Einstellung, mit der die Welle 51 zwischen der Ven tilsitzposition und dem Verschiebungsausgangspunkt gehal ten wird, wird als Initialisierung bezeichnet. Wie z. B. durch den Schritt S1 im Flußdiagramm der Fig. 2 gezeigt ist, wird jedesmal dann, wenn der Kraftfahrzeugmotor gestartet wird, eine Initialisierung durch eine Impuls signaleingabe von der Steuereinheit 1 in den Schrittmotor 42 durchgeführt.

Für eine genauere Beschreibung dieser Initialisierung wird eine Stellung, in der die Welle 51 gehalten werden soll, z. B. als Schritt 0 angenommen, wobei positive Schritte 1, 2, 3 . . . in Ventilöffnungsrichtung ausgeführt werden und negative Schritte -1, -2, . . . in Ventil schließrichtung ausgeführt werden. Das Ventil ist so beschaffen, daß die Position der Welle 51 im Schritt 3 ist, wenn das Ventil 17 auf dem Ventilsitz 15 sitzt, wobei sich die Grenzposition der Welle 51 aufgrund des Anschlags 54 zwischen -1 und 0 befindet. Gemäß den von den Erfindern durchgeführten Experimenten erreicht die Welle 51 dann, wenn sich das Ventil 17 in der Nähe der Sitzposition befindet und eine Zweiphasenerregung in einer vorgegebenen Reihenfolge mit dieser Einstellung durchgeführt wird, eine Grenzposition mit einer vorgege benen Schrittanzahl, wobei sie anschließend in mehreren Schritten eine Position erreicht, die etwas höher liegt als die Grenzposition, die dem Schritt 0 entspricht. Wenn angenommen wird, daß sich das Ventil in der Nähe seiner Sitzposition befindet, wenn der Kraftfahrzeugmotor abge stellt wird, kann somit die Welle 51 auf die Schritt-0- Position eingestellt werden, indem in einer vorgegebenen Anzahl von Schritten in einer vorgegebenen Reihenfolge eine Zweiphasenerregung durchgeführt wird.

Um diese Initialisierung durchzuführen, wird zwischen der Welle 51 und der Ventilspindel 18 ein vorgegebener Zwi schenraum benötigt (z. B. von 0,1 mm bis zu mehreren zehn Millimetern).

In einem AR-Ventil strömt Abgas durch den Durchlaß 12. Wenn an der Ventilspindel 18, die dem Abgas ausgesetzt ist, eine Ablagerung haftet und diese Ablagerung zwischen das Ventil 17 und den Ventilsitz 15 gerät, ist es daher möglich, daß der Verschiebungswiderstand der Ventilspin del 18 zunimmt, so daß diese an den umgebenden Bauteilen hängenbleibt und das Ventil nicht geschlossen werden kann.

Um dieses Problem zu lösen, ist es nicht ratsam, die Federlast der Feder, die auf Ventil drückt, oder die Leistung des Schrittmotors zu verändern. Dies liegt daran, daß dann, wenn z. B. die Federlast erhöht wird, obwohl die Schließkraft des Ventils zunimmt, die über schüssige Vortriebskraft, d. h. der Wert, der durch Subtrahieren der Rückstellkraft der Feder von der Vor triebskraft des Motors erhalten wird, abnimmt und das Ventilöffnungsverhalten verschlechtert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist am unteren Ende der Welle eine Verlängerung 61 ausgebildet, die nur einen für die Initialisierung benötigten Zwischenraum D zwischen der Welle 51 und der Ventilspindel 18 in der Sitzposition des Ventils 17 läßt. Wenn das Ventil 17 in einen Ausfall zustand geraten ist, in dem das Ventil 17 aus dem obener wähnten Grund nicht geschlossen werden kann, steuert die Steuereinheit 1 die Welle 51 durch den in Fig. 3 gezeig ten Prozeß über den Zwischenraum D hinaus, so daß die Ventilspindel 18 über die Verlängerung 61 direkt ange trieben wird und das Ventil 17 zwangsweise geschlossen wird.

Zuerst bestimmt die Steuereinheit 1 im Schritt S11, ob die Motorbetriebsbedingungen für die Diagnose eines Versagens des Ventils 17 geeignet sind. Dies wird durch geführt, indem bestimmt wird, ob sich die Motorlast, die Drehzahl und die Kühlwassertemperatur innerhalb vorgege bener Bereiche befinden.

Wenn die Diagnosebedingungen erfüllt sind, wird bestimmt, ob das Ventil 17 korrekt geschlossen werden kann. Als Kriterium für diese Diagnose wird z. B. ein Motoransaug unterdruck P₁ nach der Initialisierung von einem Druck sensor 35 erfaßt, der in der Ansaugleitung installiert ist, und mit einem Ansaugunterdruck P₀ verglichen, der vorher gemessen wurde, als das Ventil 17 unter denselben Betriebsbedingungen geschlossen war. Wenn das Ventil 17 nicht geschlossen ist, wird Abgas zurückgeführt, so daß der Motoransaugunterdruck P₁ abnimmt. Wenn daher P₁ um einen vorgegebenen Wert oder einen größeren Wert kleiner ist als im Initialisierungszustand, wird festgestellt, daß das Ventil 17 nicht korrekt geschlossen werden kann. Dieses Diagnoseverfahren ist aus der JP 56-158934-A (1981) (Tokkai Sho) bekannt.

Die obenerwähnte Diagnose kann ferner durch Messen der Temperatur im Durchlaß 12 unterhalb des Ventils 17 durch geführt werden. Wenn das Ventil 17 nicht geschlossen ist, strömt ein Teil des Abgases über den Durchlaß 12 in die Ansaugleitung, wobei die Temperatur im Durchlaß 12 hinter dem Ventil 17 ansteigt. Durch Vergleichen der Temperatur im Durchlaß hinter dem Ventil im Initialisierungszustand mit der Temperatur im gleichen Abschnitt, die vorher gemessen worden ist, als das Ventil 17 unter identischen Betriebsbedingungen geschlossen war, kann somit bestimmt werden, ob das Ventil 17 korrekt geschlossen ist. Dieses Diagnoseverfahren ist aus der JP 62-96770-A (1987) (Tokkai Sho) bekannt.

Wenn als Ergebnis dieser Diagnose festgestellt wird, daß das Ventil 17 nicht korrekt geschlossen ist, wird die Welle 51 durch Ausgeben eines Impulssignals an den Schrittmotor 42 im Schritt S13 nach unten angetrieben, so daß das Ventil 17 zwangsweise geschlossen wird.

Wenn aufgrund der Drehung des Schrittmotors 42 die Welle 51 in Ventilschließrichtung angetrieben wird, kommt das untere Ende der Verlängerung 61 mit dem oberen Ende der Ventilspindel 18 in Kontakt, wobei die Vortriebskraft des Schrittmotors 42 direkt auf die Ventilspindel 18 eine Kraft in Ventilschließrichtung ausübt. Somit kann das Ventil zwangsweise geschlossen werden, selbst wenn das Ventil 17 nicht durch die Federkraft der Feder 28 ge schlossen werden kann, da der Verschiebungswiderstand der Ventilspindel 18 erhöht ist oder die Feder 28 beschädigt ist. Der obenerwähnte Vorgang muß nicht häufig durchge führt werden; es ist ausreichend, wenn er z. B. für jede Inbetriebnahme des Fahrzeugs einmal ausgeführt wird.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die Verlängerung 61 an der Welle 51 ausgebildet, jedoch ist klar, daß alternativ die Ventilspindel 18 nach oben verlängert sein kann.

Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Ein Hauptunterschied zur ersten Ausführungsform liegt darin, daß im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, in der das Ventil 17 durch Ziehen der Ventilspindel 18 in Richtung zum Schrittmotor 42 geöffnet wird, in dieser Ausführungsform das Ventil geöffnet wird, indem eine Ventilspindel 71 vom Schrittmotor 42 weggedrückt wird.

Die Konstruktion dieser Ausführungsform ist insofern einfacher, als das elastische Verbindungselement 21 der ersten Ausführungsform fehlt. Am unteren Ende der Ventil spindel 71 ist ein Ventil 71a angeordnet, wobei ein Federsitz 72 am unteren Abschnitt der Ventilspindel 71 befestigt ist. Die Ventilspindel 71 wird von einer Feder 74, die zwischen einem Rückhalteelement 73, das am Ven tilgehäuse 11 angebracht ist, und diesem Federsitz 72 gehalten wird, nach oben, d. h. in Ventilschließrichtung, gedrückt.

Das untere Ende der Welle 51 liegt koaxial zum oberen Ende der Ventilspindel 71 und kommt mit diesem in Kon takt, wobei am unteren Ende der Welle 51 ein Haken 77 angebracht ist. Das untere Ende des Hakens 77 verläuft durch den Federsitz 72, wobei dieses Ende nach innen gebogen ist, so daß es mit dem Federsitz 72 in Eingriff gebracht werden kann, wenn die Welle 51 angehoben wird. Bei einer solchen Anordnung ist es ferner möglich, daß der Haken 77 an der Ventilspindel 71 angebracht ist, wobei der Federsitz 72 am unteren Abschnitt der Welle 51 befestigt ist.

Die Konstruktion des Schrittmotors 72 ist im wesentlichen dieselbe wie in der ersten Ausführungsform, wobei jedoch der Anschlag 54 unterhalb der Hülse 49 angeordnet ist, so daß er die Aufwärtsbewegung der Welle 51 begrenzt.

Das Öffnen des Ventils wird durchgeführt, indem die Welle 51 durch Ausgeben eines Impulssignals an den Schrittmotor 42 nach unten angetrieben wird, wodurch die Ventilspindel 71 gegen die Kraft der Feder 74 nach unten verschoben wird, so daß das Ventil 71a vom Ventilsitz 75 abgehoben wird.

Die Initialisierung wird ausgehend von dem Zustand, in dem das Ventil 71a auf dem Ventilsitz 75 sitzt, durchge führt, indem der Schrittmotor 42 in Ventilschließrichtung angetrieben wird und die Welle 51 nach oben bewegt wird. Wenn auf die Ventilspindel 71 aufgrund der Verschiebung der Welle 51 nach oben keine nach unten gerichtete Kraft ausgeübt wird, nimmt die durch die Feder 74 ausgeübte Ventilschließkraft der Ventilspindel 71 zu, wobei dann, wenn die Welle 51 nach oben bewegt wird, das untere Ende des Hakens 77 eine nach oben gerichtete Kraft direkt auf den Federsitz 72 ausübt. Wenn ferner die Schrittanzahl der Zweiphasenerregung eine bestimmte Anzahl überschrei tet, bewegt sich die Welle 51 in die entgegengesetzte Richtung nach unten. Somit wird durch Ausführen einer Zweiphasenerregung nach einer vorgegebenen Anzahl in einer vorgegebenen Reihenfolge, nachdem die Welle 51 bis zu einer durch den Anschlag 54 begrenzten Position ange hoben worden ist, diese in eine Position gebracht, die wie in der ersten Ausführungsform einem Schritt 0 ent spricht.

Gemäß dieser Ausführungsform ist zwischen dem unteren Ende des Hakens 77 und dem Federsitz 72 ein für die Initialisierung erforderlicher Zwischenraum D einge stellt. Wie im Fall der ersten Ausführungsform wird dann, wenn festgestellt wird, daß das Ventil 71a nicht korrekt geschlossen ist, die Welle 51 nach oben über den Zwi schenraum D hinaus angetrieben und das Ventil 71a durch die Vortriebskraft des Schrittmotors 42 zwangsweise geschlossen.

Somit kann das Ventil 71a zwangsweise geschlossen werden, selbst wenn das Ventil aufgrund einer Erhöhung des Ver schiebungswiderstands der Ventilspindel 71 durch die Federlast der Feder 74 allein nicht geschlossen werden kann oder die Feder 74 beschädigt ist.

Die obenerwähnten zwei Ausführungsformen wurden für den Fall eines AR-Ventils beschrieben, das von einem Schritt motor angetrieben wird, jedoch kann diese Erfindung auch auf andere Typen von Ventilen angewendet werden, die von einem Schrittmotor angetrieben werden, wie z. B. einem Einspritzventil, das Kraftstoff aus einem Kraftstoffbe hälter in eine Ansaugleitung eines Motors einspritzt.

Claims

1. Strömungssteuerventil, mit
einem Ventilkörper (17),
einem Ventilsitz (15), auf den der Ventilkörper (17) aufgesetzt wird, um das Ventil zu schließen,
einer Ventilspindel (18), die mit dem Ventilkör per (17) verbunden ist und in Abhängigkeit von einer Drucklast in Axialrichtung auf die Ventilspindel (18) in Ventilschließrichtung verschoben wird,
einem elastischen Element (29), das diese Druck last auf die Ventilspindel (18) ausübt,
einer koaxial zur Ventilspindel (18) angeordneten Rotorwelle (51),
einem Verbindungselement (21), das die Rotorwelle (51) elastisch mit der Ventilspindel (18) verbindet, und
einem Schrittmotor (42), der die Rotorwelle (51) in Axialrichtung verschiebt,
gekennzeichnet durch
eine erste Vorrichtung (1), die den Schrittmotor (42) derart steuert, daß die Rotorwelle (51) auf eine vorgegebene Position eingestellt wird, während das Ver bindungselement (21) zusammengedrückt wird, wobei die Rotorwelle (51) einen vorgegebenen Zwischenraum D zu der in Ventilkörpersitzposition befindlichen Ventilspindel (18) läßt, wenn sich die Rotorwelle (51) in der vorgege benen Position befindet,
eine Vorrichtung (35) zum Erfassen eines fehler haften Sitzes des Ventilkörpers (17), und
eine zweite Vorrichtung (1), die den Schrittmotor (42) derart steuert, daß sich die Rotorwelle (51) in einer zur Ventilspindel (18) führenden Richtung über den Zwischenraum D hinaus bewegt, wenn der Fehler erfaßt wird.

2. Strömungssteuerventil, mit
einem Ventilkörper (71a),
einem Ventilsitz (75), auf den der Ventilkörper (71a) aufgesetzt wird, um das Ventil zu schließen,
einer Ventilspindel (71), die mit dem Ventilkör per (71a) verbunden ist und in Abhängigkeit von einer Zuglast in Axialrichtung in Ventilschließrichtung ver schoben wird,
einem elastischen Element (74), das diese Zuglast auf die Ventilspindel (71) ausübt,
einer koaxial zur Ventilspindel (71) angeordneten Rotorwelle (51) und
einem Schrittmotor (42), der die Rotorwelle (51) in Axialrichtung verschiebt,
gekennzeichnet durch
einen Haken (77), der an der Rotorwelle (51) angebracht ist und in Abhängigkeit von der Verschiebung der Rotorwelle (51) von der Ventilspindel (71) weg die Ventilspindel (71) zieht,
eine erste Vorrichtung (1), die den Schrittmotor (42) derart steuert, daß die Rotorwelle (51) auf eine vorgegebene Position eingestellt wird, wobei der Haken (77) einen vorgegebenen Zwischenraum D zu der in Ventil körpersitzposition befindlichen Ventilspindel (71) läßt, wenn sich die Rotorwelle (51) in der vorgegebenen Posi tion befindet,
eine Vorrichtung (35) zum Erfassen eines fehler haften Sitzes des Ventilkörpers (71a), und
eine zweite Vorrichtung (1), die den Schrittmotor (42) derart steuert, daß sich die Rotorwelle (51) in einer von der Ventilspindel (71) wegführenden Richtung über den Zwischenraum D hinaus bewegt, wenn der Fehler erfaßt wird.