DE69600301T2

DE69600301T2 - Mehrschritt-Ventilöffnungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE69600301T2
Application number: DE69600301T
Authority: DE
Inventors: Yasunori C/O Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Tokyo Daigo; Hiroshi C/O Mitsubishi Jidosha Kogyo Kk Tokyo Jyoutaki; Susumu C/O Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K Tokyo Kohketsu; Kazutoshi C/O Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Tokyo Mori; Yoshihisa C/O Mitsubishi Jidosha Kogyo Kk Tokyo Yamaki
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2016-07-02
Also published as: JPH0914058A; DE69600301D1; JP3368518B2; EP0751285B1; US5713315A; EP0751285A1; KR970001858A; KR100205513B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Ventilsystem zum Steuern des Öffnens eines Ventils in mehreren Schritten und insbesondere auf ein Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem, um das Öffnen eines EGR-Steuerventils in einem Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs in mehreren Schritten zu ermöglichen.

Beschreibung des Standes der Technik

Wie es hinreichend bekannt ist, wird ein Teil der Abgase eines Kraftfahrzeugmotors über ein EGR-Steuerventil in ein Motoreinlaßsystem rezirkuliert, um NOX in den Abgasen zu reduzieren. Zu diesem Zweck wird häufig ein membranartiges Stellglied verwendet, das von einem Fluiddruck abhängig ist, um das Öffnen des EGR-Steuerventils zu steuern, wodurch die Menge der rezirkulierten Abgase in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen reguliert wird.
Ein membranartiges Stellglied dieser Art steuert jedoch das Öffnen des EGR-Steuerventils durch Regulieren des Fluiddrucks (in der Regel Druckluft-Druck oder Unterdruck), der auf eine Membran wirkt, so daß es schwierig ist, verläßlich die Ventilöffnung über einen längeren Zeitraum zu steuern. Weiterhin sollte das Stellglied mit einer Rückkopplungssteuerung betrieben werden. Dies gestaltet nicht nur den Aufbau des EGR-Steuerventils aufwendiger, sondern verursacht auch, daß die Ventilöffnung leicht variiert, wenn geringe Störungen auftreten.
Die Japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift No. Hei 5- 047,401 zeigt und beschreibt, wie durch die Eigenschaften des ersten Teils von Anspruch 1 definiert, eine Mehrschritt-EGR- Steuerventileinheit, um die zu zuvor genannten Probleme des EGR-Steuerventils einschließlich des membranartigen Stellgliedes zu beheben. Diese EGR-Steuerventileinheit kann seine Öffnung verläßlich ohne präzise Einstellung des Drucks eines Arbeitsfluids und ohne komplizierte Rückkopplungssteuerung steuern.
Fig. 11 der beiliegenden Zeichnungen zeigt den Aufbau der vorgenannten EGR-Steuerventileinheit. Wie gezeigt, enthält die EGR-Steuerventileinheit 01 ein Gehäuse 02, das in einem EGR-Durchgang (nicht gezeigt) zwischengeschaltet ist, und extrahiert einen Teil der Abgase und führt ihn wieder einem Motor-Einlaßsystem zu. Das Gehäuse 02 umschließt ein Ventilelement 04 und ein Stellglied 05. Das Ventilelement (Tellerventil) 04 befindet sich in einer Abgasleitung 03 und steuert eine Durchflußmenge der Abgase. Das Stellglied 05 ist wirkungsmäßig mit einem Ventilschaft 04' gekoppelt und steuert das Öffnen oder das Anheben des Ventilelementes 04.
Das Stellglied 05 enthält einen Zylinder 06, einen ersten Kolben 07 sowie einen zweiten Kolben 08. Der Zylinder 06 ist so aufgebaut, daß er im wesentlichen koaxial mit dem Ventilschaft 04' im Gehäuse 02 ausgerichtet ist. Der erste Kolben 07 ist gleitfähig in den Zylinder 06 eingepaßt, während der zweite Kolben gleitfähig im ersten Kolben 07 sitzt und mit dem oberen Ende des Ventilschaftes verbunden ist.
Der erste Kolben 07 hat ein hohles, zylindrisches Element 07a, das in den Zylinder 06 eingepaßt ist, und ein Kolbenelement 07b, das mit Hilfe eines Sprengrings 09 am offenen Ende des hohlen, zylindrischen Elementes 07a fixiert ist. Das offene Ende befindet sich weit vom Ventilelement 04 entfernt. Ein Vorsprung oder Anschlag 010 ist an einem offenen Ende des Zylinderelementes 07a in Nähe des Ventilelementes 04 angebracht und erstreckt sich von einer Innenwand des Zylinderelementes 07a zur Mitte des Zylinderelementes 07a. Der zweite Kolben 08 ist gleitfähig im Zylinderelement 07a angebracht.
Das Gehäuse 02 enthält eine erste Einlaß-/Auslaßöffnung Oll an dem Ende, das dem Ventilelement 04 gegenüberliegt. Die Einlaß-/Auslaßöffnung Oll ist an eine Arbeitsmediumquelle, wie etwa eine Druckluftquelle, über ein Dreiwege-Solenoidventil (nicht gezeigt) angeschlossen und steht ununterbrochen mit einer ersten Arbeitskammer 012 in Verbindung, die vom ersten Kolben 07 im Zylinder 06 gebildet wird. Eine zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 013 befindet sich an einer Seitenwand des Gehäuses 02 und steht ununterbrochen mit einer zweiten Arbeitskammer 014 in Verbindung, die vom ersten und zweiten Kolben 07 und 08 im Zylinder 06 gebildet wird. Eine Ventilfeder 015 ist in einem zusammengedrückten Zustand zwischen dem zweiten Kolben 08 und der Seitenwand des Zylinders 06 in der Nähe des Ventilelementes 04 angeordnet und hält das Ventilelement 04 dauerhaft in einem geschlossenen Zustand.
Fig. 11 zeigt einen Zustand, in dem die erste und zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 011 und 013 keine Druckluft aufnehmen, sondern mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. In diesem Zustand ist das Ventilelement 04 vollständig geschlossen, wobei sich ein Zwischenraum L&sub1; zwischen dem Anschlag 010 des ersten Kolbens 07 und der Schulter 016 des Zylinders 06 befindet. Der Zwischenraum L&sub1; definiert eine erste Ventilanhebung des Ventilelementes 04 zum Ventilschaft 04'. Weiterhin wird der zweite Kolben 08 durch die Ventilfeder 015 gedrückt und kommt mit einem Vorsprung oder einem Druckstab 017 in Berührung, der integral mit dem ersten Kolben 07 verbunden ist. Somit entsteht ein Zwischenraum L&sub2; zwischen dem zweiten Kolben 08 und dem Anschlag 010, wodurch eine zweite Ventilanhebung des Ventilelementes 04 zum Ventilschaft 04' definiert wird.
Wenn Druckluft in die zweite Arbeitskammer 012 über die erste Einlaß-/Auslaßöffnung 011 eingeleitet wird, drückt der erste Kolben 07 über den zweiten Kolben 08 die Ventilfeder 015 zusammen, so daß das Ende des Anschlags 010 nahe dem Ventilelement 04 verschoben wird, um mit der Schulter 016 des Zylinders 06 in Berührung zu kommen. Auf diese Weise wird das Ventilelement 04 durch eine erste Ventilanhebung oder -Öffnung, die dem Abstand L&sub1; ("erste Ventilanhebung oder -Öffnung L&sub1;" genannt) entspricht, derart geöffnet, daß ein Teil der Abgase, die der ersten Ventilanhebung L&sub1; entsprechen, durch die Abgasleitung 03 strömen und in das Einlaßsystem des Motors rückgeführt werden.
Wird Druckluft in die zweite Arbeitskammer 014 von der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung 013 eingeleitet (während die erste Einlaß-/Auslaßöffnung 011 zur Atmosphäre hin geöffnet bleibt), drückt der zweite Kolben 08 unabhängig die Ventilfeder 015 zusammen und verschiebt dieselbe, bis sie mit dem Anschlag 010 in Berührung kommt. In diesem Zustand wird das Ventilelement 04 um eine zweite Ventilanhebung, die dem Zwi schenraum L&sub2; ("zweite Ventilanhebung oder -Öffnung L&sub2;" genannt) entspricht, angehoben, wodurch Abgase zum Einlaßsystem des Motors in Übereinstimmung mit der Ventilanhebung oder -Öffnung L&sub2; rückgeführt werden.
Wenn weiterhin die Druckluft sowohl in die erste als auch in die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung Oll und 013 eingeführt wird, wird sowohl der erste als auch der zweite Kolben 07 und 08 zum Ventilschaft 04' in Übereinstimmung mit der ersten und zweiten Ventilanhebung oder -Öffnung L&sub1; und L&sub2; verschoben. Somit wird das Ventilelement 04 um eine Ventilanhebung oder - Öffnung L&sub3; ( = L&sub1; + L&sub2;) geöffnet.
Es wird hier Vorausgesetzt, daß eine minimale Ventilanhebung oder -Öffnung des Ventilelementes 04 1 mm und eine maximale Ventilanhebung beispielsweise 10 mm in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen des Motors sind. Beim Stand der Technik, der in Fig. 11 gezeigt ist, beträgt die minimale Ventilanhebung L&sub2; 1 mm und die maximale Ventilanhebung L&sub3; 10 mm, so daß die mittlere Ventilanhebung L&sub1; 9 mm beträgt. Somit gibt es bei der betrachteten Bezugnahme drei Ventilanhebungen L&sub1; = 9 mm, L&sub2; = 1 mm und L&sub3; = 10 mm. Mit anderen Worten gibt es eine geringe und zwei große Ventilanhebungen.
Soll die minimale Ventilanhebung oder -Öffnung L&sub2; 1 mm und die mittlere Ventilanhebung oder -Öffnung L&sub1; 2 mm betragen, was in Übereinstimmung mit den Motor-Betriebszuständen geringfügig größer ist als die minimale Ventilanhebung L&sub2;, dann ist die maximale Ventilanhebung L&sub3; 3 mm ( = L&sub1; + L&sub2;). In diesem Fall ist die maximale Ventilanhebung oder -Öffnung nicht ausreichend. Somit ist es nicht möglich, drei Ventilanhebungen oder -Öffnungen in einem großen Umfang für die EGR- Steuereinheit einzustellen, um eine zuverlässige Motorleistung und insbesondere eine wirksame Verminderung von NOX in den Abgasen sicherzustellen. Das bedeutet, der Motor läuft nicht mit seiner optimalen Leistung.

Übersicht über die Erfindung

Es ist daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem anzugeben, mit dem die Probleme des Vorgenannten Mehrschrittventils und insbesondere einer EGR-Ventilsteuerung überwunden und drei Ventilanhebungen oder -Öffnungen in großem Umfang eingestellt werden können, und zwar insbesondere durch Beibehalten einer ausreichenden maximalen Ventilanhebung oder -Öffnung und verläßlicher Sicherstellung zweier kleinerer Ventilanhebungen oder -Öffnungen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem anzugeben, das bei einer EGR-Ventilsteuereinheit in einem Kraftfahrzeugmotor, wie etwa einem Dieselmotor für einen LKW oder dergleichen, einsetzbar ist, eine gute Motorleistung, wie etwa ausreichende Abtriebskraft und Benzinverbrauch sicherstellt und wirksam NOX in den Abgasen reduziert.
Gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem angegeben, enthaltend: ein Ventilelement, das in einem Fluiddurchgang zwischengeschaltet ist, wobei das Ventilelement durch eine Vielzahl von Schritten zum Steuern der Durchflußmenge eines Fluids geöffnet wird; einen ersten Kolben, der gleitfähig in einen ersten Zylinder eingepaßt ist, der in einem Gehäuse angeordnet ist; einen zweiten Zylinder, der im wesentlichen koaxial gekoppelt ist oder eine Einheit bildet mit dem ersten Kolben; einen zweiten Kolben, der gleitfähig in den zweiten Zylinder eingepaßt ist und wirkungsmäßig mit dem Ventilelement gekoppelt ist; ein elastisches Element, das mit dem Ventilelement gekoppelt ist, wobei das elastische Element das Ventilelement dauerhaft in eine Schließrichtung zwingt; eine erste Einlaß-/Auslaßöffnung, die in dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei die erste Einlaß-/Auslaßöffnung ein Arbeitsmedium zu einer ersten Arbeitskammer leitet, die im ersten Zylinder begrenzt ist, und den ersten Kolben über den zweiten Kolben in eine Richtung zum Öffnen des Ventilelementes verschiebt; eine zweite Einlaß-/Auslaßöffnung, die im Gehäuse ausgebildet ist, wobei die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung das Arbeitsmedium zu einer zweiten Arbeitskammer leitet, die im zweiten Zylinder begrenzt ist, und den zweiten Kolben durch ein zweites vorbestimmtes Ausmaß in der Öffnungsrichtung des Ventilteils verschiebt; und gekennzeichnet durch ein erstes kolbenhubregulierendes Element, das im Gehäuse untergebracht ist, wobei das erste kolbenhubregulierende Element in einer ersten Position gehalten wird, um eine zulässige Verschiebung des ersten Kolbens in die Öffnungsrichtung des Ventilteils um ein vorbestimmtes Ausmaß zu regulieren, wenn das Arbeitsmedium der zweiten Arbeitskammer von der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt wird, und das erste kolbenhubregulierende Element an einer zweiten Position zum Regulieren der zulässigen Verschiebung des ersten Kolbens in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes bis zu dem ersten vorbestimmten Ausmaß mit der Addition eines dritten vorbestimmten Ausmaßes gehalten wird, wenn kein Arbeitsmedium der zweiten Arbeitskammer von der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt wird, aber das Arbeitsmedium der ersten Arbeitskammer von der ersten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt wird.
Bei dieser Anordnung enthält das erste kolbenhubregulierende Element einen dritten Kolben, der in einen dritten Zylinder im Gehäuse eingepaßt ist, und gleitfähig zwischen der ersten und zweiten Position auf einer Außenfläche des zweiten Zylinders angebracht ist.
Vorzugsweise ist die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung mit der dritten Arbeitskammer im dritten Zylinder und der zweiten Arbeitskammer verbunden.
Die maximalen, minimalen und mittleren Ventilanhebungen oder -Öffnungen können unabhängig in großem Umfang eingestellt werden. Es ist möglich, die eingestellten Ventilanhebungen oder -Öffnungen präzise und schnell zu erreichen. Das Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem der Erfindung ist für die Industrie vorteilhaft, wenn es bei einem EGR-Steuerventil eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors eingesetzt wird. Wenn der zweite Kolben in den zweiten Zylinder als integraler Bestandteil des ersten Kolbens eingepaßt wird und der dritte Kolben um den zweiten Zylinder herum angebracht wird, kann das Gesamtsystem kompakt gestaltet werden. Wenn der Betrieb des zweiten und dritten Kolbens mit einem Arbeitsmedium gesteuert wird, das über dieselben Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt wird, ist es alternativ dazu möglich, den Arbeitsmedium-Versorgungskreislauf zu vereinfachen, der ein Steuerventil aufweist, das mit der Einlaß-/Auslaßöffnung verbunden ist.
Wird das Arbeitsmedium der dritten Arbeitskammer zugeführt, wird der dritte Kolben vorzugsweise in der ersten Position gehalten. Wenn weiterhin das Arbeitsmedium der dritten und der ersten Arbeitskammer zugeführt wird, gleitet der erste Kolben im ersten Zylinder in der Öffnungsrichtung des Ventilelementes und kommt mit dem dritten Kolben, der in der ersten Position gehalten wird, in Berührung und wird von diesem so gestoppt, daß die Verschiebung des ersten Kolbens vorzugsweise auf das erste vorbestimmte Ausmaß reguliert wird.
Wird weiterhin der dritten Arbeitskammer kein Medium zugeführt, ist der dritte Kolben in die zweite Position bewegbar, die sich jenseits der ersten Position in der Öffnungsrichtung des Ventilelementes befindet. Wird der dritten Arbeitskammer kein Arbeitsmedium und der ersten Kammer ein Arbeitsmedium zugeführt, gleitet der erste Kolben im ersten Zylinder in die zweite Position in der Öffnungsrichtung des Ventilelementes und kommt mit dem dritten Kolben in Berührung und wird von diesem gehalten, so daß die Verschiebung des ersten Kolbens in der Öffnungsrichtung des Ventilelementes vorzugsweise auf die Summe aus dem ersten und dritten vorbestimmten Ausmaß reguliert wird.
Das Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem kann weiterhin ein drittes Kolbenzwingelement enthalten, das den dritten Kolben in eine Schließrichtung des Ventilelementes zwingt. Wird in diesem Fall der dritten Arbeitskammer kein Arbeitsmedium zugeführt, aber der ersten Arbeitskammer das Arbeitsmedium zugeführt, gleitet der erste Kolben im ersten Zylinder in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes, kommt mit dem dritten Kolben in der ersten Position in Kontakt, gleitet mit dem dritten Kolben in die zweite Position gegen eine Kraft des dritten Kolbenzwingelementes, und wird so in der zweiten Position gehalten, daß die Verschiebung des ersten Kolbens in der Öffnungsrichtung des Ventilelementes vorzugsweise auf die Summe des ersten und dritten vorbestimmten Ausmaßes reguliert wird.
Die Ventilanhebungen des Ventilelementes können in großem Umfang zwischen einer relativ kleinen Ventilanhebung und einer relativ großen Ventilanhebung bestimmt werden, wenn das Ventilelement in mehreren Schritten geöffnet wird, wobei der dritte Kolben in der ersten oder zweiten Position gehalten wird. Das gesamte System kann einen einfachen Aufbau haben und wird vorteilhaft bei der EGR-Steuerventileinheit eingesetzt.
Das Mehrschritt-Ventilanhebungs-Steuersystem kann weiterhin einen Stopper enthalten, der in der Nähe eines Endes des zweiten Zylinders in der Öffnungsrichtung des Ventilelementes angeordnet ist, axial in den zweiten Zylinder eingeschraubt ist und die Verschiebung des zweiten Kolbens reguliert, wenn der zweite Kolben im zweiten Zylinder in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes gleitet und mit dem Stopper in Berührung kommt. Die Verschiebung des zweiten Kolbens ist durch Änderung der Position einstellbar, in der der Stopper in den zweiten Zylinder geschraubt ist.
Die Verschiebung des zweiten Kolbens ist durch die Änderung der Position einstellbar, in der der Stopper in den zweiten Zylinder geschraubt ist. Dadurch wird das System für unterschiedliche Vorrichtungen einsetzbar, verbessert die Feineinstellungen und vereinfacht Maßnahmen gegen Alterung.
Die Fluidleitung ist eine EGR (Abgasrezirkulations)-Leitung, zum Rückführen abgezweigter Abgase in ein Einlaßsystem des Motors. Das Ventilelement ist ein EGR-Steuerventil zum Steuern der Durchflußrate der Abgase, die in das Einlaßsystem rückgeführt werden.
Wenn es bei dem EGR-Steuerventil eingesetzt wird, kann das System die Menge der rezirkulierten Abgase in mehreren Schritten steuern.
Das System kann wie folgt konfiguriert sein, wenn es bei einer EGR-Steuerventileinheit eingesetzt wird. Arbeitet der Motor in einem ersten Betriebszustand, in dem eine Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl oder eine geringere als diese ist und eine erste Last eine vorbestimmte Last oder eine geringere als diese ist, wird das Arbeitsmedium der ersten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt und der erste Kolben um das dritte vorbestimmte Ausmaß in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes verschoben. Arbeitet der Motor in einem zweiten Betriebszustand, in dem die Motordrehzahl über der vorbestimmten Drehzahl liegt und eine zweite Last eine vorbestimmte Last oder eine geringere als diese ist, wird das Arbeitsmedium sowohl der ersten als auch der zweiten Einlaß- /Auslaßöffnung zugeführt, verschiebt sich der erste Kolben um das erste vorbestimmte Ausmaß in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes und wird der zweite Kolben um das zweite vorbestimmte Ausmaß in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes verschoben. Arbeitet der Motor weiterhin in einem dritten Betriebszustand, der aus einem Betriebszustand besteht, in dem die Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl oder eine geringere als diese und die Last geringer als die erste vorbestimmte Last ist, und einem Betriebszustand, in dem die Motordrehzahl über der vorbestimmten Drehzahl liegt und eine vorbestimmte Höchstdrehzahl oder eine geringere als diese, aber größer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Last über der zweiten vorbestimmten Last liegt, wird das Arbeitsmedium der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt und der zweite Kolben um das zweite vorbestimmte Ausmaß in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes verschoben.
Zusätzlich kann es folgende Funktion geben. Das Ventilelement ist so gestaltet, daß es mit Hilfe des elastischen Elementes geschlossen bleibt, wenn der Motor in Betriebszuständen arbeitet, die sich von den ersten bis dritten Betriebszuständen unterscheiden, wenn der Motor abrupt beschleunigt wird und wenn die Temperatur des Motorkühlwassers einen bestimmten Wert oder einen geringeren als diesen hat.
Wird der Betrieb des EGR-Steuerventils in mehreren Schritten in Übereinstimmung mit den Motor-Betriebszuständen gesteuert, kann die Menge der rezirkulierten Abgase in geeigneter Weise gesteuert werden. Somit kann der Motor seine Leistung im Bezug auf die Abgase verbessern. Insbesondere wird keine EGR ausgeführt, solange der Motor nicht ausreichend warmgelaufen ist, noch wird er abrupt beschleunigt, wodurch die Leistung bei der Abgasreinigung verbessert wird.
Das Arbeitsmedium, das der ersten und zweiten Einlaß- /Auslaßöffnung zugeführt wird, ist Druckluft, und die erste und zweite Einlaß-/Auslaßöffnung ist vorzugsweise mit einer Druckluftquelle über ein erstes bzw. zweites Durchfluß-Steuerventil verbunden.
Diese Anordnung gestattet es, daß ein Druckfluid, wie etwa unter Druck gesetztes Öl oder Druckluft für ein Bremssystem eines herkömmlichen Fahrzeuges, als Arbeitsmedium verwendet werden kann. Es ist nicht notwendig eine gesonderte Quelle für das Arbeitsmedium vorzusehen.
Das Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem kann weiterhin eine vierte Arbeitskammer enthalten, die im Gehäuse an einer ersten Druckaufnahmefläche ausgebildet ist, die einer zweiten Druckaufnahmefläche des zweiten Kolbens gegenüberliegt, der der zweiten Arbeitskammer gegenüberliegt, und eine dritte Einlaß-./Auslaßöffnung, um das Arbeitsmedium der vierten Arbeitskammer zuzuführen.
Das Arbeitsmedium, das der vierten Arbeitskammer zugeführt wird, versetzt den zweiten Kolben in die Lage, das Ventilelement zwangsweise zu betätigen. Dies verbessert die Empfindlichkeit des Systems und die Leistung des Fahrzeugs bei der Abgasreinigung.
Ist die dritte Einlaß-/Auslaßöffnung angebracht, ist es vorzuziehen, daß die Fluidleitung eine EGR (Abgasrezirkulations) -Leitung ist, um einen Teil der Abgase zum Einlaßsystem des Motors zurückzuführen, und das Ventilelement ein EGR-Steuerventil ist, um die Durchflußrate der Abgase zu steuern, die zum Einlaßsystem rückgeführt werden.
Wenn es beim EGR-Steuerventil eingesetzt wird, kann das System abhängig die Menge der rückgeführten Abgase in mehreren Schritten steuern.
Das Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem mit der dritten Einlaß-/Auslaßöffnung kann wie folgt funktionieren. Wenn der Motor in einem ersten Betriebszustand arbeitet, in dem die Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl oder eine gerin gere als diese ist und er unter einer vorbestimmten Last oder einer geringeren als dieser steht, wird das Arbeitsmedium der ersten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt und der erste Kolben um das dritte vorbestimmte Ausmaß in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes verschoben. Arbeitet der Motor in einem zweiten Betriebszustand, in dem die Motordrehzahl über der vorbestimmten Drehzahl liegt und er unter einer zweiten vorbestimmten Last oder einer geringeren als dieser steht, wird das Arbeitsmedium sowohl der ersten als auch der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt, der erste Kolben um das erste vorbestimmte Ausmaß in der Öffnungsrichtung des Ventilelementes und der zweite Kolben um das zweite vorbestimmte Ausmaß in der Öffnungsrichtung des Ventilelementes verschoben. Wird der Motor weiterhin in einem dritten Betriebszustand betrieben, der aus einem Betriebszustand besteht, in dem die Motordrehzahl die vorbestimmte Drehzahl oder eine geringere als diese ist und er unter einer Last steht, die größer als die erste vorbestimmte Last ist, und einem Betriebszustand, in dem die Motordrehzahl über der vorbestimmten Drehzahl liegt und eine vorbestimmte Höchstdrehzahl oder eine geringere als diese, aber größer als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Last über der zweiten vorbestimmten Last liegt, wird das Arbeitsmedium der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt und der zweite Kolben um das zweite vorbestimmte Ausmaß in die Öffnungsrichtung des Ventilelementes verschoben.
Das Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem kann eine zusätzliche Funktion beinhalten, bei der das Ventilelement so ausgebildet ist, daß es von einem elastischen Element geschlossen gehalten wird, wenn der Motor in anderen Betriebszuständen als den ersten bis dritten Betriebszuständen arbeitet, wenn der Motor abrupt beschleunigt wird und wenn die Temperatur des Motorkühlwassers einen vorbestimmten Wert oder einen geringeren als diesen hat.
Wenn der Betrieb des EGR-Steuerventils in mehreren Schritten in Übereinstimmung mit den Motor-Betriebsbedingungen gesteuert wird, kann die Menge der rezirkulierten Abgase in geeigneter Weise gesteuert werden. Somit kann der Motor seinen Betrieb in Bezug auf die Abgase verbessern. Insbesondere wird keine EGR ausgeführt, bevor der Motor ausreichend warmgelaufen ist oder er abrupt beschleunigt wird, wodurch die Leistung bei der Abgasreinigung verbessert wird.
Wenn das Ventilelement seinen geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand ändert, wird das Arbeitsmedium der dritten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt und der zweite Kolben in die Verschlußrichtung des Ventilelementes bewegt.
In diesem Fall kann der zweite Kolben verläßlich in die Verschlußrichtung des Ventilelementes bewegt werden, wodurch die Leistung bei der Abgasreinigung verbessert wird.
Wenn das Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem bei einer EGR-Steuerventileinheit mit der dritten Einlaß- /Auslaßöffnung eingesetzt wird, ist das Arbeitsmedium, das der ersten und zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt wird ein Druckfluid und die erste und zweite Einlaß-/Auslaßöffnung an eine Druckfluidquelle über ein erstes bzw. zweites Fluid- Steuerventil verbunden.
Beim vorgenannten System ist das Arbeitsmedium, das der dritten Einlaß-/Auslaßöffnung zugeführt wird, ein Druckfluid, und die dritte Einlaß-/Auslaßöffnung steht mit der Druckfluidquelle über das Fluid-Steuerventil in Verbindung.
Es ist möglich, unter Druck gesetztes Öl oder Druckluft für ein Bremssystem des Fahrzeuges als Arbeitsmedium zu verwenden, so daß kein Bedarf an einer speziellen Quelle für ein Arbeitsmedium besteht.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die vorliegende Erfindung wird mit der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, die nur zur Veranschaulichung dienen und somit die vorliegende Erfindung nicht begrenzen.
Fig. 1 ist ein Querschnitt einer EGR-Steuerventileinheit, bei der eine erste Ausführungsform der Erfindung angewendet wird.
Fig. 2 ist ein Querschnitt des Hauptteils der EGR-Steuerventileinheit wenn die Ventilanhebung minimal ist.
Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2, zeigt jedoch eine mittlere Ventilanhebung.
Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2, zeigt jedoch eine maximale Ventilanhebung.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Motors mit der EGR-Steuerventileinheit von Fig. 1 zeigt.
Fig. 6 ist ein Beispiel eines Kennfeldes, das in einer Steuereinheit des Motors aus Fig. 5 gespeichert ist.
Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm, das die Betriebszustände der EGR-Steuerventileinheit von Fig. 1 und der EGR-Steuerventileinheit aus Fig. 9 zeigt.
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das die Betriebssequenz der Steuereinheit im Motor aus Fig. 5 und einer Steuereinheit in einem Motor aus Fig. 10 zeigt.
Fig. 9 ist ein Querschnitt einer EGR-Steuerventileinheit, bei der eine zweite Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
Fig. 10 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration eines Motors mit der EGR-Ventileinheit von Fig. 9 zeigt, und
Fig. 11 ist ein Querschnitt eines Beispiels für EGR-Steuerventileinheiten nach dem Stand der Technik.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 bis Fig. 10 zeigen eine EGR-Steuerventileinheit, bei der Ausführungsformen der Erfindung Anwendung finden.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 bis 8 gezeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 enthält die EGR-Steuerventileinheit 10 ein Gehäuse 12, das in einer EGR-Leitung (nicht gezeigt) angeordnet ist und einen Teil der Abgase abzweigt und sie einem Einlaßsystem des Motors wieder zuführt.
Das Gehäuse 12 umschließt eine Abgasleitung 14, ein Ventilelement 16 und ein Stellglied 20. Das Ventilelement 16 ist ein Tellerventil, das in der Abgasleitung 14 angeordnet ist, und die Durchflußmenge der zu rezirkulierenden Abgase steuert. Das Stellglied 20 ist wirkungsmäßig mit einem Ventilschaft 18 des Ventilelementes 16 so verbunden, daß es die Ventilöffnung oder -Anhebung steuert.
Das Gehäuse 12 ist in einer Ebene, die im wesentlichen orthogonal zum Ventilschaft 18 verläuft, in einen oberen Gehäuseteil 12a, einen mittleren Gehäuseteil 12b und einen unteren Gehäuseteil 12c geteilt. Diese drei Gehäuseteile 12a, 12b und 12c sind mit mehreren Schrauben 22 verbunden, so daß sie miteinander integral sind. Im oberen Gehäuseteil 12a befindet sich ein erster Zylinder 24, der im wesentlichen axial mit dem Ventilschaft 18 ausgerichtet ist. Innerhalb des ersten Zylinders 24 befindet sich ein erster gleitfähiger Kolben 26.
Der erste Kolben 26 enthält einen zweiten Zylinder 28 als integrales Element, das sich zum Ventilelement 16 erstreckt. Alternativ dazu kann der zweite Zylinder 28 vom ersten Kolben 26 getrennt sein und in den ersten Kolben geschraubt, darin unter Druck eingepaßt oder durch geeignete Einrichtungen darin befestigt sein.
Im zweiten Zylinder 28 befindet sich ein zweiter Kolben 30, der darin axial gleiten kann. Im ersten Zylinder 24 wird eine erste Arbeitskammer 32 durch den ersten Kolben 26 definiert. In der ersten Arbeitskammer 32 befindet sich eine erste Druckfeder 34 in einem zusammengedrückten Zustand, die den ersten Kolben 26 dauerhaft elastisch gegen das Ventilelement 16 drückt. Eine erste Einlaß-/Auslaßöffnung 36 ist in einer oberen Wand des oberen Gehäuseteils 12a ausgebildet und führt der ersten Arbeitskammer ein Arbeitsmedium, wie etwa Druckluft, zu und entläßt die Druckluft aus der Arbeitskammer 32.
Ein Stoppring 38 ist in ein Ende des zweiten Zylinders 28 in Nähe des Ventilelementes 16 geschraubt. Der Stoppring 38 bestimmt einen Hub 12 des zweiten Kolbens 30. Der zweite Kolben 30 definiert eine zweite Arbeitskammer 40 im zweiten Zylinder 28. In der zweiten Arbeitskammer 40 befindet sich eine zweite Druckfeder 42 in einem zusammengedrückten Zustand, die dauerhaft elastisch den zweiten Kolben 30 zum Ventilelement 16 drückt.
Der obere Gehäuseteil 12a beinhaltet zudem einen dritten Zylinder 44. Der dritte Zylinder 44 ist koaxial mit dem ersten und zweiten Zylinder 24 und 28 ausgerichtet und hat einen dritten, darin eingepaßten Kolben 46. Der dritte Kolben 46 ist rohrförmig.
Der dritte Kolben 46 steht mit seiner Außenoberfläche in gleitfähigem Kontakt mit einer Innenoberfläche des dritten Zylinders 44 und steht mit seiner Innenfläche in gleitfähigem Kontakt mit einer Außenoberfläche des zweiten Zylinders 28.
Im dritten Zylinder 44 wird eine dritte Arbeitskammer 48 durch den oberen und mittleren Gehäuseteil 12a und 12b am Boden des dritten Kolbens 46 in Nähe des Ventilelementes 16 ausgebildet. In der dritten Arbeitskammer 48 befindet sich eine dritte Druckfeder 50 in einem zusammengedrückten Zustand. Die dritte Druckfeder 50 drückt den dritten Kolben 46 dauerhaft nach oben, so daß dieser vom Ventilelement 16 beabstandet bleibt. Wie es später im Detail beschrieben wird, bilden der dritte Kolben 46, der dritte Zylinder 44, die dritte Druckfeder 50, die dritte Arbeitskammer 48 usw. ein erstes kolbenhubregulierendes Element zum Regulieren eines Hubs des ersten Kolbens 26.
In einer Seitenwand des mittleren Gehäuseteils 12b ist eine zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 25 ausgebildet, die Druckluft in die dritte Arbeitskammer 48 einleitet und die Druckluft daraus entläßt. Die dritte Arbeitskammer 48 steht ununterbrochen mit der zweiten Arbeitskammer 40 über eine Leitung 54, die in der Wand des zweiten Zylinders 28 ausgebildet ist, und einer Leitung 56, die im zweiten Kolben 30 ausgebildet ist, bei allen Hüben des zweiten Kolbens 30 in Verbindung.
Eine Federhalterung 60 ist mit Hilfe eines Ventilkeils 58 um die Oberseite des Ventilschaftes 18 angebracht. Eine Ventilfeder 64 ist in zusammengedrücktem Zustand zwischen der Federhalterung 60 und einer Ventilführung 62 angebracht, in die der Ventilschaft 18 gleitfähig eingepaßt ist. Die Ventilfeder 64 zwingt das Ventilelement 16 in die Verschlußposition, dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Zustand wird keine Druckluft als Arbeitsmedium der ersten und zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung 36 und 52 zugeführt, wodurch die EGR-Steuerventileinheit 10 inaktiv bleibt. Somit wird das Ventilelement 15 vollständig durch die Ventilfeder 64, die eine große Federkonstante hat, geschlossen. Der zweite Kolben 30 wird durch die zweite Druckfeder 42 in Druckkontakt mit der Oberseite des Ventilschaftes 18 gehalten. Der erste Kolben 26 wird durch die erste Ventilfeder 34 in Druckkontakt mit einem ringförmigen Kopf des zweiten Kolbens 30 gehalten. Der dritte Kolben 46 (d. h. das erste kolbenhubregulierende Element) wird durch die dritte Druckfeder 50 in einer gehobenen Stellung gehalten.
In diesem Zustand gibt es axial einen ersten vorbestimmten Zwischenraum l&sub1; zwischen der Unterseite des ersten Kolbens 26 und der Oberseite des dritten Kolbens 46. Weiterhin gibt es axial einen zweiten vorbestimmten Zwischenraum l&sub1; zwischen dem zweiten Kolben 30 und dem Stoppring 38. Und schließlich gibt es axial einen dritten vorbestimmten Zwischenraum l&sub3; zwischen der Unterseite des dritten Kolbens 46 und der Oberseite eines abgestuften Abschnitts 48' der dritten Arbeitskammer 48 in der Nähe der Unterseite des dritten Zylinders 44. Der dritte Zwischenraum l&sub3; ist durch Veränderung der Dicke einer Beilagscheibe 66, die zwischen dem oberen Gehäuseteil 12a und dem mittleren Gehäuseteil 12b angeordnet ist, einstellbar. Der zweite Zwischenraum l&sub2; ist durch Änderung der Schraubposition des Stoppringes 38 einstellbar.
Im folgenden wird die Wirkungsweise des Stellgliedes 20 beschrieben, vorausgesetzt, daß der Zwischenraum l&sub1; 1,5 mm, der Zwischenraum l&sub2; 1 mm und der Zwischenraum l&sub3; 8,5 mm beträgt. (Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind die erste bis dritte Druckfeder 34, 40 und 50 in Fig. 2 bis 4 nicht gezeigt.)
Fig. 2 zeigt einen Zustand, in dem die erste Einlaß- /Auslaßöffnung 36 zur Atmosphäre geöffnet ist und die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 52 Druckluft als Arbeitsmedium aufnimmt. Die Druckluft wird weiterhin in die dritte Arbeitskammer 48 über die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung eingeleitet, drückt den dritten Kolben 46 (d. h. das erste kolbenhubregu lierende Element) nach oben und bewirkt, daß der dritte Kolben 46 mit einer Schulter in Berührung kommt, die zwischen dem ersten und dritten Zylinder 24 und 44 im oberen Gehäuseteil 12a ausgebildet wird. In diesem Zustand wird das erste kolbenhubregulierende Element 46 in einer ersten Position gehalten, die mit einer Vollinie in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Druckluft wird weiterhin in die zweite Arbeitskammer 40 von der dritten Arbeitskammer 48 über die Leitungen 54 und 56 eingeleitet, wodurch der zweite Kolben 30 nach unten gedrückt wird, bis er mit dem Stoppring 38 in Berührung kommt. Das Ventilelement 16 wird um eine erste Ventilanhebung oder - Öffnung Σ&sub1; ( = 1 mm, d. h. der Zwischenraum l&sub2;) über den Ventilschaft 18 geöffnet, der den dritten Kolben 30 berührt. Somit werden Abgase, deren Menge von der ersten Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub1; und einem Druckunterschied stromaufwärts und stromabwärts des Ventilelementes 16 abhängt, zum Einlaßsystem des Motors über die Abgasleitung 14 rückgeführt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird die Druckluft sowohl in die erste als auch zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 36 und 52 eingeleitet. Die Druckluft strömt weiterhin zur dritten Arbeitskammer 48 über die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 52 und drückt den dritten Kolben nach oben. Die Druckluft, die über die erste Einlaß-/Auslaßöffnung 36 zur ersten Arbeitskammer 32 strömt, drückt den ersten Kolben 26 nach unten. Wenn er jedoch mit dem dritten Kolben 46 in Berührung kommt, wird der erste Kolben 26 gestoppt. Dies aus dem Grund, weil der dritte Kolben 46 mehr Druckluft in einem größeren Bereich aufnimmt als der erste Kolben 26. Mit anderen Worten gesagt, wird der erste Kolben 26 um den Zwischenraum l&sub1; ( = 1,5 mm) nach unten verschoben.
Die Druckluft, die über die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 52 eingeleitet wird, drückt zudem den zweiten Kolben 30 um den Zwischenraum l&sub2; ( = 1 mm) nach unten, wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wurde. Somit wird das Ventilelement 16 um eine zweite Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub2; ( = l&sub1; + l&sub2; = 2,5 mm) geöffnet, so daß die Abgase zum Einlaßsystem des Motors über die Abgasleitung 14 rückgeführt werden. Die Menge der rezirkulierten Abgase hängt von dem Druckunterschied stromaufwärts und stromabwärts des Ventilelementes 16 und der zweiten Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub2; ab.
Fig. 4 zeigt einen Zustand, in dem die erste Einlaß- /Auslaßöffnung 36 Druckluft aufnimmt, während die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 52 zur Atmosphäre geöffnet ist. Da keine Druckluft auf den dritten Kolben 46 wirkt, drückt der Druck der in die erste Arbeitskammer 32 eingeleiteten Druckluft den ersten Kolben 26, der den dritten Kolben 46 nach unten drückt. Der erste Kolben schiebt den dritten Kolben 46 um 10 mm (l&sub1; + l&sub3;) nach unten, bis der dritte Kolben 46 mit dem abgestuften Abschnitt 48' in der Nähe der Unterseite des dritten Zylinders 44 in Berührung kommt. In diesem Zustand bleibt der dritte Kolben 46 (d. h. das erste kolbenhubregulierende Element) in einer zweiten Position, die mit einer Vollinie in Fig. 4 dargestellt ist. Die zweite Arbeitskammer 40, die mit der dritten Arbeitskammer 48 in Verbindung steht, ist ebenfalls zur Atmosphäre geöffnet. Somit wird der zweite Kolben 30 nicht nach unten gedrückt, da in der zweiten Arbeitskammer 40 keine Druckluft ist, sondern folgt einfach dem ersten Kolben, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Das Ventilelement 16 wird um die dritte Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub3; (l&sub1; + l&sub3; = 10 mm) über den Ventilschaft 18 geöffnet. Die Abgase, deren Menge von einem Druckunterschied stromaufwärts und stromabwärts des Ventilelementes 16 und der dritten Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub3; abhängt, werden zum Einlaßsystem des Motors über die Abgasleitung 14 rückgeführt.
Bei der vorgenannten EGR-Steuerventileinheit von Fig. 1 wird als erstes die Druckluft der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung 52 zugeführt, und die erste Einlaß-/Auslaßöffnung 36 ist zur Atmosphäre geöffnet. Dann wird das Ventilelement 16 um die erste Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub1; ( = l&sub2;, z. B. 1 mm) geöffnet. Als nächstes wird die Druckluft der ersten und zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung 36 und 52 zugeführt. Dies bewirkt, daß das Ventilelement 16 um die zweite Ventilanhebung Σ&sub2; ( = l&sub1; + l&sub2; z. B. 2,5 mm) geöffnet wird. Weiterhin wird die Druckluft der ersten Einlaß-/Auslaßöffnung 36 zugeführt, während die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 52 zur Atmosphäre geöffnet ist. Somit wird das Ventilelement 16 um die dritte Anhebung oder Öffnung Σ(l&sub1; + l&sub3; = 10 mm) geöffnet.
Gemäß der Erfindung sind drei Anhebungen oder Öffnungen Σ&sub1;, Σ&sub2; und Σ&sub3; verfügbar, d. h. die Anhebung oder Öffnung Σ&sub1; ist minimal, die Anhebung Σ&sub2; ist nahe an der Anhebung Σ&sub1; und die Anhebung oder Öffnung Σ&sub3; ist maximal. Das Ventilelement 16 kann je nach Wunsch durch Einstellung der Zwischenräume (Hübe) l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; auf geeignete Werte geöffnet werden. Insbesondere wenn der Hub l&sub3; des dritten Kolbens 46, der als erstes kolbenhubregulierendes Element fungiert, auf einen geeigneten Wert eingestellt ist, ist es möglich, eine ausreichende Differenz zwischen der minimalen Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub1; und der maximalen Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub3; zu erhalten. Weiterhin können bei geeigneter Einstellung das Hubs l&sub1;, des ersten Kolbens 26 und des Hubs l&sub2; des zweiten Kolbens 30 die minimale Anhebung oder Öffnung Σ&sub1; und die mittlere Anhebung oder Öffnung Σ&sub2; mit großen Toleranzen bestimmt werden.
Fig. 5 zeigt schematisch die Konfiguration eines Kraftfahrzeugmotors mit der EGR-Steuerventileinheit 10. In Fig. 5 kennzeichnet Bezugsziffer 70 einen 6-Zylinder-Dieselmotor für einen LKW oder dergleichen, 72 ein Einlaßrohr, das einen Einlaßkrümmer enthält, 74 einen Luftfilter, der an einem Einlaßanschluß des Einlaßrohres 72 angebracht ist, 76 ein Abgasrohr mit einem Abgaskrümmer und 78 eine EGR-Leitung zum Rückführen extrahierter Abgase zum Einlaßrohr 72 vom Auslaßrohr 76. Die EGR-Steuerventileinheit 10 befindet sich in der EGR-Leitung 78.
Die erste Einlaß-/Auslaßöffnung 36 der EGR-Steuerventileinheit 10 ist mit der Druckluftquelle.82 als Druckfluidquelle über ein erstes Dreiwege-Solenoidventil 80 als ein erstes Fluidsteuerungsventil verbunden, während die zweite Einlaß- /Auslaßöffnung 52 mit der Druckluftquelle 82 über ein zweites Dreiwege-Solenoidventil 84 als ein zweites Fluidsteuerungsventil verbunden ist. Es wird Druckluft als Druckfluid verwendet.
Das erste und zweite Dreiwege-Solenoidventil 80 und 84 wird mit einer Steuereinheit 86 gesteuert, die ein Signal Ac, kennzeichnend für ein Öffnungsmaß des Stellgliedes, ein Signal Ne, kennzeichnend für die Motordrehzahl und ein Signal Tw, kennzeichnend für die Kühlwassertemperatur des Motors 70 empfängt und ein Antriebssignal erzeugt.
Die Steuereinheit 86 speichert ein Steuerungsverzeichnis, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Das Steuerungsverzeichnis zeigt Ventilanhebungen oder -Öffnungen des Ventilelementes 16 bei unterschiedlichen Motor-Betriebszuständen, wenn das Kühlwasser eine Temperatur von 60º oder mehr hat, d. h. nachdem der Motor 70 warmgelaufen ist. Die Schraffuren auf der rechten Seite von Fig. 6 kennzeichnen Ventilanhebungen oder -Öffnungen des Ventilelementes 16. Die Ordinate beschreibt das Drehmoment Tq und die Abszisse die Motordrehzahlen Ne. Die schrägen Linien, die neben den Prozentwerten stehen, kennzeichnen den Öffnungsgrad AC des Stellgliedes.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird ein erster Öffnungszustand X definiert durch eine Motordrehzahl, die geringer ist als eine vorbestimmte Drehzahl N&sub1;, und durch eine erste vorbestimmte Last oder eine geringere als diese. Die vorgenannte Last wird mit einer Grenzlinie dargestellt, die dicht an einer Drehzahl N&sub2; beabsichtigt ist, die geringer als eine vorbestimmte Drehzahl N&sub1; ist.
Wird der Motor 70 im Zustand X betrieben, aktiviert die Steuereinheit 86 das erste Dreiwege-Solenoidventil 80 derart, daß die Druckluftquelle 82 die Druckluft nur der ersten Einlaß- /Auslaßöffnung 36 zuführt. Das Ventilelement 16 wird um die dritte Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub3; geöffnet, so daß Abgase vom Abgasrohr 78 zum Einlaßrohr 72 über die EGR-Leitung 78 und das maximal geöffnete Ventilelement 16 rückgeführt werden. Im ersten Betriebszustand X fließt eine relativ geringe Menge der Abgase mit einem geringen Druck durch das Abgasrohr 76, und der Unterdruck im Einlaßrohr 72 ist gering. Im allgemeinen ist es schwierig, Abgase vom Einlaßrohr 72 zum Abgasrohr 76 zurückzuführen. Somit wird das Ventilelement 16 um die dritte Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub3; geöffnet, d. h. es wird vollständig geöffnet, so daß eine notwendige Abgas menge zum Einlaßrohr 72 rückgeführt werden kann. Dies ermöglicht eine wirksame Verringerung von NOX und stellt einen guten Motorbetrieb sicher, wie etwa Motorleistung und Benzinverbrauch.
Ein zweiter Betriebszustand Y, der in Fig. 6 gezeigt ist, wird durch die Motordrehzahl, die über der vorbestimmten Drehzahl N&sub1; liegt, und durch die zweite vorbestimmte Last oder eine geringere als diese bestimmt. Eine Grenzlinie, die die zweite vorbestimmte Last oder eine geringere als diese repräsentiert, ist leicht gekrümmt und trifft mit der Grenzlinie, die die erste vorbestimmte Last oder eine geringere als diese kennzeichnet, an einem Punkt zusammen, der die vorbestimmte Geschwindigkeit N&sub1; kennzeichnet.
Arbeitet der Motor 70 im Zustand Y, aktiviert die Steuereinheit 86 das erste und zweite Dreiwege-Solenoidventil 80 und 84, so daß die erste und zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 36 und 52 die Druckluft von der Druckluftquelle 82 aufnehmen. Auf diese Weise wird das Ventilelement 16 um die zweite Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub2; geöffnet, die nahe an der minimalen Ventilanhebung oder -Öffnung liegt. Im Betriebszustand Y ist die Motordrehzahl Ne ausreichend hoch, der Unterdruck im Einlaßrohr 72 hoch und haben die Abgase im Abgasrohr 76 einen relativ hohen Druck. Daher wird das Ventilelement 16 um die zweite Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub2; derart geöffnet, daß eine geeignete Menge der Abgase zum Einlaßsystem des Motors 70 über das Ventilelement 16 rückgeführt werden.
Fig. 6 zeigt weiterhin, daß ein dritter Betriebszustand Z durch eine Kombination aus der Motordrehzahl, die die vorbestimmte Drehzahl N&sub1; oder eine geringere als diese ist, und der Last bestimmt ist, die größer als die erste vorbestimmten Last ist, und durch eine Kombination aus der Motordrehzahl, die eine vorbestimmte Höchstdrehzahl N&sub4; oder eine geringere als diese ist, und der Last, die größer als die zweite vorbestimmte Last ist. Die vorbestimmte Höchstdrehzahl N&sub4; ist größer als die vorbestimmte Drehzahl N&sub1;. Die Grenzlinie, die die erste vorbestimmte Last oder eine geringere als diese kennzeichnet, ist in Nähe einer Drehzahl N&sub2; beabsichtigt, die geringer ist als die vorbestimmte Drehzahl N&sub1;, wie es unter Bezugnahme auf den Betriebszustand X beschrieben wurde. Mit anderen Worten wird der Betriebszustand Z durch die Last definiert, die größer als die erste und zweite vorbestimmte Last und kleiner als die Vollast ist.
Wird der Motor 70 im Zustand Z betrieben, aktiviert die Steuereinheit 86 das zweite Dreiwege-Solenoidventil 84, so daß nur die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 52 die Druckluft von der Druckluftquelle 82 aufnimmt. Somit wird das Ventilelement 16 um die minimale Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub1; geöffnet, wie es oben beschrieben wurde. Im Betriebszustand Z haben die Abgase im Abgasrohr 76 einen relativ hohen Druck bei einer Motordrehzahl über der mittleren Drehzahl, und der Unterdruck im Einlaßrohr 72 ist relativ hoch. Demzufolge kann eine ausreichend große Menge von Abgasen rezirkuliert werden, selbst wenn das Ventilelement 16 um die minimale Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub1; geöffnet wird. Arbeitet der Motor weiterhin mit einer geringen Drehzahl im Betriebszustand Z, wird eine relativ geringe Luftmenge in das Einlaßsystem eingeführt, jedoch eine relativ große Treibstoffmenge zugeführt. Würden die Abgase in großem Maße rezirkuliert, so entstünde eine große Menge Qualm. Um dies zu vermeiden, sollte das Ventilelement 16 um die minimale Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub1; geöffnet werden.
Wird der Motor in anderen Betriebszuständen als die Zustände X, Y und Z betrieben, d. h. in Zuständen, die mit den nicht schraffierten Bereichen in Fig. 6 gezeigt sind, ist die Rezirkulation der Abgase hinsichtlich der Motor-Leistungsfaktoren, wie etwa Abtriebskraft und Kraftstoffverbrauch und der Notwendigkeit der Verminderung von NOX in den Abgasen nicht notwendig. Somit deaktiviert die Steuereinheit 86 das erste und zweite Dreiwege-Solenoidventil 80 und 84, und die erste und zweite Einlaß-/Auslaßöffnung 36 und 52 ist zur Atmosphäre geöffnet, wodurch das Ventilelement 16 in einem vollständig geschlossenen Zustand bleibt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Steuereinheit 86 arbeitet in einer Sequenz, die in Fig. 8 gezeigt ist. Nachdem das Steuerprogramm gestartet wurde, empfängt die Steuereinheit in Schritt S&sub1; Betriebsdaten über den Motor, d. h. Kühlwassertemperatur Tw, Luftklappen-Öffnungsmaß Ac und Motordrehzahl Ne. In Schritt S&sub2; wird geprüft, ob die Kühlwassertemperatur Tw höher als ein vorbestimmter Wert To (z. B. 60ºC) ist oder nicht. Liegt Tw unter To (d. h. NEIN), wird der Motor 70 als nicht vollständig warmgelaufen erkannt. Daher ist die Abgasrezirkulation (EGR) in diesem Zustand nicht vorzuziehen, und es werden keine Abgase rückgeführt (Schritt S&sub4;) (da der Motor 70 Schwierigkeiten mit dem Kaltstart hat oder sich der Qualm in den Abgasen erhöhen würde).
Wird der Motor 70 in Schritt S&sub2; als warmgelaufen erkannt (d. h. JA), wird in Schritt S&sub5; überprüft, ob eine Vergrößerung ΔAc der Luftklappenöffnung Ac kleiner ist als ein vorbestimmter Wert ΔAco oder nicht. Ist die Vergrößerung ΔAc kleiner als ΔAco (d. h. das Fahrzeug bewegt sich gleichförmig, ohne abrupte Beschleunigung), schreitet das Steuerprogramm weiter fort zu Schritt S&sub6;. In Schritt S&sub6; wird das Ventilelement 16 auf die Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub1;, Σ&sub2; oder Σ&sub3; eingestellt oder vollständig geschlossen, basierend auf dem zweidimensionalen Kennfeld, das in Fig. 6 gezeigt ist. In Sehritt S&sub7; erfolgt ein Befehl zum Aktivieren oder Deaktivieren der Solenoidventile 80 und 84. Somit wird die Ventilanhebung des Ventilelementes 16 gesteuert, wie es oben beschrieben wurde.
Wird ΔAc größer als ΔAco (d. h. NEIN) in Schritt S&sub5; festgestellt (d. h. das Fahrzeug wird abrupt beschleunigt), neigt der Qualm in den Abgasen dazu, sich zu vermehren und dicht zu werden. In diesem Zustand werden keine Abgase rezirkuliert, wodurch der Qualm reduziert wird. In Schritt S&sub5; wird die Veränderung der Vergaseröffnung Ac überprüft. Alternativ dazu kann eine Differenz, entweder eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung, einer momentanen Vergaseröffnung von einer vorhergehenden Vergaseröffnung zu einer vorbestimmten vorangehenden Zeit überprüft und mit einer vorbestimmten Differenz der Vergaseröffnung (auf der sich vergrößernden Seite) verglichen werden.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist eine EGR- Steuerventileinheit konfiguriert, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Bei der zweiten Ausführungsform wird eine vierte Arbeitskammer 88 durch den mittleren und unteren Gehäuseteil 12b und 12c so definiert, das der obere Teil des Ventilschaftes 18 eingeschlossen ist. Eine herkömmliche Ventilführungsdichtung 90 ist um die Oberseite der Ventilführung 62 so angebracht, daß sie die vierte Arbeitskammer 88 abdichtet. Weiterhin ist eine dritte Eingangs-/Ausgangsöffnung 92 in der Seitenwand des unteren Gehäuseteils 12c ausgebildet und steht mit der vierten Arbeitskammer 88 in Verbindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 10 ist die dritte Eingangs-/Ausgangsöffnung 92 mit der Arbeitsmediumquelle, d. h. der Druckluftquelle 82 in dieser Ausführungsform, über ein drittes Dreiwege- Solenoidventil 94 verbunden.
Wie es aus Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, ist die zweite Ausführungsform im wesentlichen identisch mit der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der vierten Arbeitskammer 88 und der Einlaß-/Auslaßöffnung 92.
Die zweite Ausführungsform wird ebenfalls in Übereinstimmung mit dem Flußdiagramm in Fig. 8 gesteuert. Es wird vorausgesetzt, daß das Fahrzeug abrupt beschleunigt wird, während das Ventilelement 16 in der EGR-Ventilsteuereinheit 10 um die Ventilanhebung oder -Öffnung Σ&sub1;, Σ&sub2; oder Σ&sub3; geöffnet ist. Wird in diesem Fall ΔAc größer als ΔAco in Schritt S&sub5; (d. h. NEIN) erkannt, wird das dritte Dreiwege-Solenoidventil 94 in Abhängigkeit des Steuersignals von der Steuereinheit 86 aktiviert, wie es mit der Strichpunktlinie in Fig. 8 gezeigt ist. Dann wird die Druckluft von der Druckluftquelle 82 in die vierte Arbeitskammer 88 eingeleitet. Als Folge davon wird die EGR in Schritt S&sub4; unterbrochen, d. h. das erste und zweite Dreiwege- Solenoidventil 80 und 84 wird deaktiviert. Um das Ventilelement 16 mit der Ventilfeder 64, wie in Fig. 9 gezeigt, vollständig zu schließen, wird der zweite Kolben 30 schrittweise von der Druckluft in der vierten Arbeitskammer 88 nach oben gedrückt.
Wird in der ersten Ausführungsform das Fahrzeug abrupt beschleunigt, während das Ventilelement 16 um die Ventilanhe bung oder -Öffnung Σ&sub1;, Σ&sub2; oder Σ&sub3; geöffnet ist, wird das Ventilelement 16 mit einer relativ langen Zeitverzögerung vollständig geschlossen (d. h. die EGR wird unterbrochen), wie es mit einer Strichlinie α&sub1; in Fig. 7 gezeigt ist. In diesem Fall wird die Dichte des Qualms vorübergehend stark erhöht, wie es mit einer weiteren Strichlinie β&sub1; in Fig. 7 dargestellt ist.
Bei der zweiten Ausführungsform ist das Ventilelement 16 jedoch für eine kurze Zeitdauer vollständig geschlossen, wie es mit einer Vollinie α&sub2; gezeigt ist. Weiterhin wird die Dichte des Qualms umfassend reduziert, wie es mit einer weiteren Vollinie β&sub2; dargestellt ist. Das dritte Dreiwege- Solenoidventil 94 bleibt vorzugsweise für eine Zeitdauer aktiv, die nötig ist, um das Ventilelement 16 vollständig zu schließen, oder für eine Zeitdauer, die etwas länger ist als diese.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform wird ein Tellerventil als Ventilelement 16 verwendet. Alternativ dazu kann das Ventilelement 16 eine Drehklappe sein, die häufig für eine Motorbremse ein einem LKW oder dergleichen verwendet wird. In diesem Fall ist ein Steuergelenk oder -Arm ausgebildet, der vom Ventilschaft 18 hervorsteht. Beim Absperrventil als Ventilelement 16 kann die Öffnung oder der Winkel entweder durch das Steuergelenk oder den -Arm gesteuert werden, das/der mittels eines Kolbenstabes, der am zweiten Kolben 30 befestigt ist, oder eines Gelenks, das an den zweiten Kolben 30 gekoppelt ist, gedreht wird.
Das Mehrschritt-Ventilöffnungs-Steuerungssystem kann die Ventilanhebungen oder -Öffnungen in großem Umfang einstellen, so daß es vorteilhaft bei einer EGR-Steuerventileinheit für den Motor eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden kann, bei dem die Menge der rückzuführenden Abgase stark variiert. Insbesondere wenn es bei einem Dieselmotor in einem LKW oder dergleichen eingesetzt wird, ist das Mehrschritt-Ventilöffnungs- Steuerungssystem bei der Verminderung von NOX in den Abgasen wirkungsvoll, während Motor-Leistungsfaktoren, wie etwa eine große Abtriebskraft oder der Kraftstoffverbrauch unverändert bleiben.
Obwohl die Erfindung in dieser Form beschrieben wurde, wir es deutlich, daß sie auf unterschiedliche Art und Weise variiert werden kann. Sie kann beispielsweise bei einer Vielzahl von Ventileinheiten eingesetzt werden, die drei Arten von Ventilanhebungen erfordern. Bei den vorgenannten Ausführungsformen können andere Arten von Druckfluiden, wie beispielsweise unter Druck gesetztes Öl für ein Bremssystem eines Fahrzeuges, als Arbeitsmedium anstelle der Druckluft verwendet werden.

Claims

1. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem mit:

a) einem Ventilteil (16), welches in einem Fluiddurchgang (14) zwischengeschaltet ist, wobei das Ventilteil (16) durch eine Vielzahl von Schritten zum Steuern einer Fließmenge eines Fluides geöffnet wird;

b) einem ersten Kolben (26), welcher gleitbar in einen ersten Zylinder (24) eingepaßt ist, welcher in einem Gehäuse (12) angeordnet ist;

c) einem zweiten Zylinder (28), welcher im wesentlichen koaxial gekoppelt ist oder eine Einheit bildet mit dem ersten Kolben (26);

d) einem zweiten Kolben (30), welcher gleitbar in den zweiten Zylinder (28) eingepaßt ist und operativ mit dem Ventilteil (16) gekoppelt ist;

e) einem elastischen Teil (64), welches mit dem Ventilteil (16) gekoppelt ist, wobei das elastische Teil (64) das Ventilteil (16) kontinuierlich in eine Schließrichtung zwingt;

f) einer ersten Einlaß-/Auslaßöffnung (36), welche in dem Gehäuse (12) geformt ist, wobei die erste Einlaß- /Auslaßöffnung (36) ein Arbeitsmedium zu einer ersten Arbeitskammer (32) liefert, welche in dem ersten Zylinder (24) begrenzt ist, und den ersten Kolben (26) über den zweiten Kolben (30) in eine Richtung zum Öffnen des Ventilteils (16) verschiebt;

g) einer zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung (52), welche in dem Gehäuse (12) geformt ist, wobei die zweite Einlaß- /Auslaßöffnung (52) das Arbeitsmedium zu einer zweiten Arbeitskammer (40) liefert, welche in dem zweiten Zylinder (28) begrenzt ist, und den zweiten Kolben (30) durch ein zweites vorbestimmtes Ausmaß (12) in der Richtung zum Öffnen des Ventilteils (16) verschiebt;

und gekennzeichnet durch

h) ein erstes kolbenhubregulierendes Teil (46, 44, 50), welches in dem Gehäuse (12) untergebracht ist, wobei das erste kolbenhubregulierende Teil (46, 44, 50) an einer ersten Position gehalten wird, zum Regulieren, bis zu einem ersten vorbestimmten Ausmaß (11), einer erlaubbaren Verschiebung des ersten Kolbens (26) in die Öffnungsrichtung des Ventilteils (16), wenn das Arbeitsmedium zur zweiten Arbeitskammer (40) von der zweiten Einlaß- /Auslaßöffnung (52) geliefert wird und wobei das erste olbenhubregulierende Teil (46, 44, 50) an einer zweiten Position gehalten wird, zum Regulieren der erlaubbaren Verschiebung des ersten Kolbens in die Öffnungsrichtung des Ventilteils bis zu dem ersten vorbestimmten Ausmaß (11) mit der Addition eines dritten vorbestimmten Ausmaßes (13), wenn kein Arbeitsmedium zur zweiten Arbeitskammer (40) von der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung (52) geliefert wird, aber das Arbeitsmedium zur ersten Arbeitskammer (32 ) von der ersten Einlaß-/Auslaßöffnung (36) geliefert wird.

2. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 1, bei dem das erste kolbenhubregulierende Teil einen dritten Kolben (46) miteinschließt, welcher in einen dritten Zylinder (28) in dem Gehäuse (12) eingepaßt ist, und gleitbar zwischen der ersten Position und der zweiten Position ist, auf einer äußeren Oberfläche des zweiten Zylinders (28).

3. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 1, bei dem die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung (52) mit einer dritten Arbeitskammer (48) in dem dritten Zylinder (24) Verbindung hat, und der zweiten Arbeitskammer (40).

4. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 3, bei dem das Arbeitsmedium zur dritten Arbeitskammer (48) geliefert wird, der dritte Kolben (46) an der ersten Position gehalten wird, und, wenn das Arbeitsmedium zur dritten Arbeitskammer (48) und der ersten Arbeitskammer (32) geliefert wird, der erste Kolben (26) im ersten Zylinder (24) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) gleitet, und in Kontakt mit kommt und gestoppt wird durch den dritten Kolben (46), welcher bei der ersten Position gehalten wird, so daß die Verschiebung des ersten Kolbens (26) zum ersten vorbestimmten Ausmaß (11) reguliert wird.

5. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 4, bei welchem, wenn kein Arbeitsmedium zur dritten Arbeitskammer (48) geliefert wird, der dritte Kolben (46) zur zweiten Position bewegbar ist, welche jenseits der ersten Position in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) ist, und, wenn kein Arbeitsmedium zur dritten Arbeitskammer (48) geliefert wird, aber das Arbeitsmedium zur ersten Arbeitskammer (32) geliefert wird, der erste Kolben (26) im ersten Zylinder (24) zur zweiten Position in der Öffnungsrichtung des Ventilteils gleitet, und in Kontakt kommt und gehalten wird durch den dritten Kolben (46), so daß die Verschiebung des ersten Kolbens (26) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) zur Summe des ersten vorbestimmten Ausmaßes (11) und des dritten vorbestimmten Ausmaßes (13) reguliert wird.

6. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 5. weiterhin mit einem dritten Kolbenzwingteil (50) zum Zwingen des dritten Kolbens (46) in eine Schließrichtung des Ventilteils (16), bei welchem, wenn kein Arbeitsmedium zur dritten Arbeitskammer (48) geliefert wird, aber das Arbeitsmedium zur ersten Arbeitskammer (32) geliefert wird, der erste Kolben (26) in dem erste Zylinder (24) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) gleitet, in Kontakt mit dem dritten Kolben (46) bei der ersten Position kommt, mit dem dritten Kolben (46) zur zweiten Position gegen eine Zwingkraft des dritten Kolbenzwingteils (50) gleitet, und bei der zweiten Position gehalten wird, so daß die Verschiebung des ersten Kolbens (26) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) zur Summe der ersten und dritten vorbestimmten Ausmaße (11) und (13) reguliert wird.

7. Mehrschrittventilhebesteuersystem nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Stopper (38), welcher nahe einem Ende des zweiten Zylinders (28) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) positioniert ist, in den zweiten Zylinder (28) axial geschraubt ist, und die Verschiebung des zweiten Kolbens (30) reguliert, wenn der zweite Kolben (30) im zweiten Zylinder (28) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) gleitet und in Kontakt mit dem Stopper (38) kommt, wobei die Verschiebung des zweiten Kolbens (30) einstellbar durch Verändern der Position ist, wo der Stopper (38) in den zweiten Zylinder (28) geschraubt ist.

8. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 1, bei welchem der Fluiddurchgang (14) ein Auspuffgasrezirkulationsdurchgang zum Rezirkulieren einiger der Auspuffgase zu einem Einlaßsystem des Motors ist, und das Ventilteil (16) ein Auspuffgasrezirkulationssteuerventil zum Steuern der Fließmenge von Auspuffgasen ist, welche zu dem Einlaßsystem rezirkuliert werden.

9. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 1, bei welchem:

wenn der Motor in einem ersten Betriebszustand betrieben wird, wo eine Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl oder eine geringere ist und unter einer ersten vorbestimmten Last oder einer geringeren ist, das Arbeitsmedium zur ersten Einlaß- /Auslaßöffnung (36) geliefert wird und der erste Kolben (26) durch das dritte vorbestimmte Ausmaß in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) verschoben wird;

wenn der Motor in einem zweiten Betriebszustand betrieben wird, wo die Motordrehzahl über einer vorbestimmten Drehzahl und unter einer zweiten vorbestimmten Last oder einer geringeren ist, das Arbeitsmedium sowohl zur ersten Einlaß-/Auslaßöffnung (36) und der zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung (52) geliefert wird, der

erste Kolben (26) durch das erste vorbestimmte Ausmaß (11) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) verschoben wird, und der zweite Kolben (30) durch das zweite vorbestimmte Ausmaß (12) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) verschoben wird; und

wenn der Motor in einem dritten Betriebszustand betrieben wird, der aus einem Betriebszustand besteht, wo die Motordrehzahl die vorbestimmte Drehzahl oder eine geringere ist und unter einer Last über einer ersten vorbestimmten Last, und einem Betriebszustand, wo die Motordrehzahl über einer vorbestimmten Drehzahl und einer vorbestimmten hohen Drehzahl oder einer geringeren ist, welche höher ist als die vorbestimmte Drehzahl und unter einer Last über der zweiten vorbestimmten Last, das Arbeitsmedium zur zweiten Einlaß- /Auslaßöffnung (52) geliefert wird, und der zweite Kolben (30) durch das zweite vorbestimmte Ausmaß (12) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) verschoben wird.

10. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 9, bei welchem das Ventilteil (16) veranlaßt wird, durch das elastische Teil (64) geschlossen zu bleiben, wenn der Motor in Betriebszuständen betrieben wird, welche andere sind als der erste oder der dritte Betriebszustand, wenn der Motor abrupt beschleunigt wird, und wenn eine Temperatur des Motorkühlwassers ein vorbestimmter Wert oder weniger ist.

11. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 1, bei welchem das Arbeitsmedium, welches zur ersten Einlaß- /Auslaßöffnung (36) und zur zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung (52) geliefert wird, ein zusammengepreßtes Fluid ist, und die erste Einlaß-/Auslaßöffnung (36) und die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung (52) mit einer komprimierten Fluidquelle (82) über ein erstes Fluidsteuerventil (80) bzw. ein zweites Fluidsteuerventil (84) verbunden sind.

12. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 1, weiterhin auch mit einer vierten Arbeitskammer (88), welche in dem Gehäuse (12) bei einer ersten Druckaufnahmefläche gegenüber einer zweiten Druckaufnahmefläche des zweiten Kolbens (30) geformt ist, welcher mit der zweiten Arbeitskammer (40) gegenübersteht, und einer dritten Einlaß-/Auslaßöffnung (92) zum Liefern des Arbeitsmediums zur vierten Arbeitskammer (88).

13. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 12, bei welchem der Fluiddurchgang (14) ein Abgasrezirkulationsdurchgang zum Rezirkulieren einiger der Abgase zu einem Einlaßsystem des Motors, und das Ventilteil (16) ein Abgasrezirkulationssteuerventil ist, zum Steuern einer Flußmenge von Abgasen, welche zum Einlaßsystem rezirkuliert sind.

14. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 13, bei welchem:

wenn der Motor in einem ersten Betriebszustand betrieben wird, wo eine Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl oder eine geringere ist und unter einer ersten vorbestimmten Last oder einer geringeren, das Arbeitsmedium zum ersten Einlaß- /Auslaßausgang (36) geliefert wird und der erste Kolben (26) durch das dritte vorbestimmte Ausmaß in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) verschoben wird;

wenn der Motor in einem zweiten Betriebszustand betrieben wird, wo die Motordrehzahl über der vorbestimmten Drehzahl und unter einer vorbestimmten Last oder einer geringeren ist, das Arbeitsmedium sowohl zum ersten Einlaß- /Auslaßausgang (36) und zweiten Einlaß-/Auslaßausgang (52) geliefert wird, der erste Kolben (26) durch das erste vorbe stimmte Ausmaß (11) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) verschoben wird, und der zweite Kolben (30) durch das zweite vorbestimmte Ausmaß (12) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) verschoben wird; und

wenn der Motor in einem dritten Betriebszustand betrieben wird, welcher aus einem Betriebszustand besteht, wo die Motorgeschwindigkeit die vorbestimmte Geschwindigkeit oder eine geringere ist und unter einer Last über der ersten vorbestimmten Last, und einem Betriebszustand, wo die Motordrehzahl über der vorbestimmten Drehzahl ist und einer vorbestimmten hohen Drehzahl oder einer geringeren, welche höher als die vorbestimmte Drehzahl ist und unter einer Last über der zweiten vorbestimmten Last, das Arbeitsmedium zur zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung (52) geliefert wird und der zweite Kolben (30) durch das zweite vorbestimmte Ausmaß (12) in der Öffnungsrichtung des Ventilteils (16) verschoben wird.

15. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 14, bei welchem das Ventilteil (16) veranlaßt wird, durch das elastische Teil (64) geschlossen zu bleiben, wenn der Motor in Betriebszuständen betrieben wird, die andere sind als der erste bis dritte Betriebszustand, wenn der Motor abrupt beschleunigt wird, und wenn eine Temperatur des Motorkühlwassers ein vorbestimmter Wert oder ein geringerer ist.

16. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 14, bei welchem, wenn das Ventilteil (16) seinen geöffneten Zustand zu einem geschlossenen Zustand ändert, das Arbeitsmedium zur dritten Einlaß-/Auslaßöffnung (92) geliefert wird, und der zweite Kolben (30) in der Schließrichtung des Ventilteils (16) bewegt wird.

17. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 12, bei welchem das zur ersten Einlaß-/Auslaßöffnung (36) und zweiten Einlaß-/Auslaßöffnung (52) gelieferte Arbeitsmedium ein zusammengepreßtes Fluid ist, und die erste Einlaß- /Auslaßöffnung (36) und die zweite Einlaß-/Auslaßöffnung (52) mit einer komprimierten Fluidquelle (82) über ein erstes Fluidsteuerventil (80) bzw. ein zweites Fluidsteuerventil (84) verbunden sind.

18. Mehrschrittventilöffnungssteuersystem nach Anspruch 17, bei welchem das zur dritten Einlaß-/Auslaßöffnung (92) gelieferte Arbeitsmedium ein komprimiertes Fluid ist und die dritte Einlaß- /Auslaßöffnung (92) mit der komprimierten Fluidquelle (82) über ein drittes Fluidsteuerventil (94) in Verbindung steht.