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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ansaugluftmengenregelungsvorrichtung
für einen Fahrzeugmotor,
welcher mit einer Stellventilvorrichtung, welche eine Hubhöhe eines
Einlaßventils ändert, und
einem Bremskraftverstärker
zum Gewährleisten
eines Standardvakuum-Unterdrucks durch Verwenden eines Unterdrucks
des Motors versehen ist, und ein Verfahren davon.
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Bei
einer Ventilkurven-Steuervorrichtung, welche in der japanischen
ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 2002-254637 offenbart ist, wird festgestellt, ob eine Störung einer
Stellventilhubvorrichtung vorliegt oder nicht, basierend auf einer
Sollhubhöhe
und einer tatsächlichen
Hubhöhe
eines Motorventils.
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Ferner
werden bei der obigen Ventilkenngrößen-Steuervorrichtung, wenn erfaßt wird,
daß eine Störung der
Stellventilhubvorrichtung vorliegt, die folgenden Verarbeitungsschritte
durchgeführt:
Erhöhen einer
Kraftstoffversorgungsmenge; Sperren einer Magerungsregelung; Erweitern
eines Betriebsbereichs, in welchem die Kraftstoffversorgung unterbrochen
ist; und geeignetes Korrigieren einer Motordrehzahl zum Wiederaufnehmen
der Kraftstoffversorgung, ausgehend von dem Zustand mit unterbrochener
Versorgung.
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Wenn
ein Einlaßventil
aufgrund der Störung der
Stellventilhubvorrichtung in einem Zustand niedrigen Hubs fixiert wird,
wird der Öffnungsbereich
des Einlaßventils
jedoch klein, so daß die
Luftmenge, welche in einen Zylinder gesaugt wird, bedeutend gedrosselt
wird.
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Daher
muß in
dem Zustand, in welchem das Einlaßventil in dem Zustand niedrigen
Hubs fixiert ist, die Öffnung
eines Einlaßdrosselventils,
wie etwa einer Drosselklappe oder ähnliches, zum Erhöhen der Motordrehzahl
in einem Bereich niedriger Arbeitslast zum Verbessern der Stabilität vergrößert werden,
um eine Erhöhung
der Zylinder-Ansaugluftmenge zu erreichen.
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Wenn
die Öffnung
des Einlaßdrosselventils vergrößert wird,
wird aufgrund der Tatsache, daß sich der
Ansaugunterdruck des Motors dem atmosphärischen Druck nähert, ein
Bremskraftverstärker
zum Gewährleisten
eines Standardvakuum-Unterdrucks durch Verwenden des Unterdrucks
des Motors nicht normal betrieben, wobei dies zu einer Verminderung der
Bremskraft führt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansaugluftmenge,
welche für
Motorbetriebsvorgänge
erforderlich ist, zu gewährleisten und
ferner das Erreichen eines Unterdrucks, welcher ausreichend ist,
um durch einen Bremskraftverstärker
verwendet zu werden, zu gewährleisten,
wenn ein Einlaßventil
aufgrund einer Störung
einer Stellventilvorrichtung in einem Zustand niedrigen Hubs fixiert
ist.
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Um
die oben erwähnte
Aufgabe zu lösen, wird
gemäß der vorliegenden
Erfindung:
die Ansaugluft-Durchflußmenge eines Motors durch Steuern
der Hubhöhe
eines Einlaßventils
geregelt, und ferner wird ein Ansaugunterdruck des Motors durch
Steuern einer Öffnung
eines Einlaßdrosselventils
derart geregelt, daß dieser
konstant ist, wenn eine Stellventilvorrichtung normal arbeitet,
und
wird der Betrieb der Stellventilvorrichtung beendet und
wird die Öffnung
des Einlaßdrosselventils
geeignet gesteuert, um die Ansaugluft-Durchflußmenge des Motors zu regeln,
und ferner wird die Öffnung
des Einlaßdrosselventils
zum Regeln der Ansaugluft-Durchflußmenge auf einen oberen Grenzwert oder
einen kleineren Wert als den oberen Grenzwert beschränkt, wenn
eine Störung
der Stellventilvorrichtung vorliegt.
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Die
weiteren Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus
der folgenden Beschreibung unter Verweis auf die beigefügte Zeichnung
zu ersehen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein systematisches Diagramm eines Motors gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
darstellt (Querschnittsansicht gemäß A-A in 3).
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3 ist
eine Seitenrißansicht
der Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung.
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4 ist
eine Grundrißansicht
der Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen Exzenternocken zur Verwendung
in der Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung darstellt.
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6 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen Steuerungszustand niedrigen
Hubs der Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung darstellt (Querschnittsansicht von 3 gemäß B-B).
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7 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen Steuerungszustand hohen Hubs
der Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung darstellt (Querschnittsansicht von 3 gemäß B-B).
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8 ist
ein Kurvendiagramm, welches eine Hubkurve eines Einlaßventils
in der Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung darstellt.
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9 ist
ein Kurvendiagramm, welches eine Korrelation zwischen Ventileinstellung
und Hubhöhe bei
der Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung darstellt.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine Antriebsvorrichtung einer
Schaltwelle in der Stellventilbetätigungs- und Hubvorrichtung
darstellt.
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11 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Stellventileinstellungsvorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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12 ist
ein Flußdiagramm,
welches eine Ansaugluftmengenregelung zu der Zeit darstellt, bei welcher
eine Störung
der Stellventileinstellungsvorrichtung vorliegt.
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13 ist
ein Kurvendiagramm, welches eine Korrelation zwischen einem Ansaugdruck
und einem oberen Grenzwert einer Öffnung eines Drosselventils
in dem Ausführungsbeispiel
darstellt.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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1 ist
ein systematisches Diagramm eines Fahrzeugmotors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist
eine elektronisch gesteuerte Drosselvorrichtung 104 in
einem Ansaugrohr 102 eines Verbrennungsmotors 101 angeordnet.
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Die
elektronisch gesteuerte Drosselvorrichtung 104 ist eine
Vorrichtung für
einen derartigen Betrieb eines Drosselventils (Einlaßdrosselventils) 103b,
daß sich
dieses öffnet
und schließt,
durch einen Drosselvorrichtungsmotor 103a (Stellantrieb).
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Sodann
wird Luft durch die elektronisch gesteuerte Drosselvorrichtung 104 und
ein Einlaßventil 105 in
eine Brennkammer 106 des Motors 101 gesaugt.
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Verbranntes
Abgas wird durch ein Auspuffventil 107 aus Brennkammern 106 abgelassen
und wird danach durch einen vorderen Katalysator 108 und
einen hinteren Katalysator 109 gereinigt, um in die Atmosphäre emittiert
zu werden.
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Das
Auspuffventil 107 wird durch einen Nocken 111,
welcher durch eine auspuffseitige Nockenwelle 110 axial
gelagert ist, geeignet angetrieben, um sich zu öffnen und zu schließen, wobei
eine feste Hubhöhe,
ein fester Ventilarbeitswinkel und eine feste Ventilzeitsteuerung
aufrechterhalten werden.
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Demgegenüber ist
eine Stellventilbetätigungs-
und Hubvorrichtung (VEL-Vorrichtung; für engl.: variable valve event
and lift mechanism; A.d.Ü.) 112 angeordnet,
welche sowohl die Hubhöhe des
Einlaßventils 105 als
auch den Arbeitswinkel davon kontinuierlich ändert.
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Ferner
ist eine Stellventileinstellungsvorrichtung (VTC-Vorrichtung; für engl.: variable valve timing
control mechanism; A.d.Ü.) 113 angeordnet, welche
eine Drehphase einer eingangsseitigen Nockenwelle gegenüber einer
Kurbelwelle ändert,
um eine Mittelpunktsphase des Arbeitswinkels des Einlaßventils 105 kontinuierlich
zu ändern.
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Eine
Motorsteuereinheit (ECU) 114 steuert die VEL-Vorrichtung 112 und
die VTC-Vorrichtung 113, um die Ansaugluftmenge des Motors 101 und den
Restgasanteil in einem Zylinder des Motors 101 zu regeln,
und steuert zugleich die elektronisch gesteuerte Drosselvorrichtung 104 geeignet,
um einen vorbestimmten Ansaugunterdruck zu erhalten.
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Die
ECU 114 umfaßt
einen Mikrocomputer.
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Die
ECU empfängt
Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren.
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Als
verschiedene Sensoren sind ein Luftdurchflußmesser 115, welcher
eine Ansaugluft-Durchflußmenge
eines Motors 101 erfaßt,
ein Gasversorgungsöffnungssensor 116,
welcher eine Gasversorgungsöffnung
erfaßt,
ein Kurbelwellensensor 117, welcher ein Kurbeldrehungssignal
von einer Kurbelwelle 120 aufnimmt, ein Drosselungssensor 118,
welcher eine Öffnung
TVO (für
engl.: throttle valve opening; A.d.Ü.) eines Drosselventils 103b erfaßt, ein
Wassertemperatursensor 119, welcher die Kühlwassertemperatur
des Motors 101 erfaßt,
ein Ansaugluftdrucksensor 140, welcher den Ansaugdruck auf
der Abstromseite des Drosselventils 103b erfaßt, und ähnliches
angeordnet.
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Ferner
ist ein Kraftstoffeinspritzventil 131 an einem Ansaugkanal 130 auf
der Zustromseite des Einlaßventils 105 angeordnet.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 131 wird derart betrieben, daß sich dieses
auf Basis eines Einspritzimpulssignals von der ECU 114 öffnet, um
Kraftstoff in einer Menge einzuspritzen, welche proportional zu der
Einspritzimpulsbreite (Ventilöffnungszeit)
des Einspritzimpulssignals ist.
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Ferner
ist ein Fahrzeug, in welchem ein Motor 101 eingebaut ist,
mit einem Bremskraftverstärker 142 zum
Verstärken
der Bremskraft durch ein Bremspedal 141 unter Verwendung
des Ansaugunterdrucks auf der Abstromseite des Drosselventils 103b versehen.
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2 bis 4 stellen
die Struktur einer VEL-Vorrichtung 112 genau
dar.
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Die
VEL-Vorrichtung 112, welche in 2 bis 4 dargestellt
ist, umfaßt
ein Paar von Einlaßventilen 105, 105,
eine hohle Nockenwelle 13, welche durch ein Nockenwellenlager 14 eines
Zylinderkopfs 11 drehbar gelagert ist, zwei Exzenternocken 15, 15 (Mitnehmernocken),
welche Drehnocken sind, welche durch die Nockenwelle 13 axial
gelagert sind, eine Schaltwelle 16, welche durch das Nockenwellenlager 14 drehbar
gelagert und in paralleler Ausrichtung in einer Position über der
Nockenwelle 13 angeordnet ist, ein Paar von Schwenkarmen 18, 18, welche
durch die Schaltwelle 16 über einen Steuernocken 17 schwenkbar
gelagert sind, und ein Paar unabhängiger Schwenknocken 20, 20,
welche jeweils durch Ventilmitnehmer 19, 19 an
oberen Endabschnitten der Einlaßventile 105, 105 angebracht sind.
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Die
Exzenternocken 15, 15 sind durch Verbindungsarme 25, 25 jeweils
mit den Schwenkarmen 18, 18 verbunden. Die Schwenkarme 18, 18 sind durch
Verbindungselemente 26, 26 mit den Schwenknocken 20, 20 verbunden.
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Die
Schwenkarme 18, 18, die Verbindungsarme 25, 25 und
die Verbindungselemente 26, 26 bilden eine Übertragungsvorrichtung.
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Jeder
Exzenternocken 15 ist, wie in 5 dargestellt,
in einer im wesentlichen ringförmigen
Gestalt ausgebildet und umfaßt
einen Nockenkörper 15a mit
einem kleinen Durchmesser, wobei ein Flanschabschnitt 15b an
einer äußeren Oberfläche des Nockenkörpers 15a einstückig ausgebildet
ist. Ein Nockenwellen-Einschubloch 15c ist in Verlauf durch das
Innere des Exzenternockens 15 in Axialrichtung ausgebildet,
und ferner ist die Mittelachse des Nockenkörpers 15a um eine
vorbestimmte Spanne gegen die Mittelachse Y der Nockenwelle 13 versetzt.
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Die
Exzenternocken 15, 15 werden durch Nockenwellen-Einschublöcher 15c an
den Außenseiten
von Ventilmitnehmern 19, 19 jeweils derart gegen die
Nockenwelle 13 gedrückt
und daran befestigt, daß keine
Störung
der Ventilmitnehmer 19, 19 erfolgt.
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Jeder
Schwenkarm 18 ist, wie in 4 dargestellt,
in einer im wesentlichen kurbelförmigen
Gestalt gebogen und ausgebildet, und ein mittlerer Basisabschnitt 18a davon
ist durch einen Steuernocken 17 drehbar gelagert.
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Ein
Zapfenloch 18d ist in Verlauf durch einen Endabschnitt 18b ausgebildet,
welcher derart ausgebildet ist, daß dieser von einem äußeren Endabschnitt
des Basisabschnitts 18a hervorsteht. Ein Zapfen 21 zur
Verbindung mit einem Spitzenabschnitt eines Verbindungsarms 25 wird
in das Zapfenloch 18d gedrückt. Ein Zapfenloch 18e ist
in Verlauf durch den anderen Endabschnitt 18c ausgebildet,
welcher derart ausgebildet ist, daß dieser von einem inneren
Endabschnitt des Basisabschnitts 18a hervorsteht. Ein Zapfen 28 zur
Verbindung mit einem jeweiligen Endabschnitt 26a (welcher
später
beschrieben wird) eines Verbindungselements 26 wird in
das Zapfenloch 18e gedrückt.
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Der
Steuernocken 17 ist in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet
und an einem äußeren Umfang
der Schaltwelle 16 befestigt. Wie in 2 dargestellt,
ist eine Position der Mittelachse P1 des Steuernockens 17 um α gegen die
Position der Mittelachse P2 der Schaltwelle versetzt.
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Ein
Schwenknocken 20 ist mit einer im wesentlichen U-förmigen Seitengestalt ausgebildet,
wie in 2, 6 und 7 dargestellt,
und ein Lagerungsloch 22a ist in Verlauf durch einen im
wesentlichen ringförmigen
Basisendabschnitt 22 ausgebildet. Die Nockenwelle 13 ist
derart in das Lagerungsloch 22a eingesetzt, daß diese
drehbar gelagert ist. Ferner ist ein Zapfenloch 23a in
Verlauf durch einen Endabschnitt 23 ausgebildet, welcher
an dem anderen Endabschnitt 18c des Schwenkarms 18 angeordnet ist.
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Eine
kreisförmige
Basisoberfläche 24a der Seite
des Basisendabschnitts 22 und eine Nockenoberfläche 24b,
welche in einer bogenförmigen
Gestalt von der kreisförmigen
Basisoberfläche 24 zu
einer Kante des Endabschnitts 23 verläuft, sind an einer unteren
Oberfläche
eines Schwenknockens 20 ausgebildet. Die kreisförmige Basisoberfläche 24a und
die Nockenoberflächen 24b befinden
sich jeweils in Kontakt mit einer vorbestimmten Position einer oberen
Oberfläche
der Ventilmitnehmer 19, welche einer Schwenkposition eines
Schwenknockens 20 entspricht.
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Gemäß einer
Ventilhubkurve, welche in 8 dargestellt
ist, ist ein vorbestimmter Winkelbereich θ1 der kreisförmigen Basisoberfläche 24a ein Basiskreisintervall,
und ein Bereich, welcher von dem Basiskreisintervall θ1 der Nockenoberfläche 24b zu einem
vorbestimmten Winkelbereich θ2
verläuft,
ist ein soge nanntes Anstiegsintervall, und ein Bereich, welcher
von dem Anstiegsintervall θ2
der Nockenoberfläche 24b zu
einem vorbestimmten Winkelbereich θ3 verläuft, ist ein Hubintervall.
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Ein
Verbindungsarm 25 umfaßt
einen ringförmigen
Basisabschnitt 25a und ein Vorsprungsende 25b,
welches an einer vorbestimmten Position einer äußeren Oberfläche des
Basisabschnitts 25a hervorstehend ausgebildet ist. Ein
Paßloch 25c zur
drehbaren Paßverbindung
mit der äußeren Oberfläche 15a eines
Exzenternockens 15 ist an einer mittleren Position des
Basisabschnitts 25a ausgebildet. Ferner ist ein Zapfenloch 25d,
in welches ein Zapfen 21 drehbar eingesetzt ist, in Verlauf
durch das Vorsprungsende 25b ausgebildet.
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Ein
Verbindungselement 26 ist in einer linearen Gestalt mit
einer vorbestimmten Länge
ausgebildet, und Zapfeneinschublöcher 26c, 26d sind
in Verlauf durch beide kreisförmigen
Endabschnitte 26a, 26b ausgebildet. Die Endabschnitte
der Zapfen 28, 29, welche in das Zapfenloch 18d des
anderen Endabschnitts 18c eines Schwenkarms 18 bzw.
in das Zapfenloch 23a des Endabschnitts 23 eines
Schwenknockens 20 gedrückt
werden, sind drehbar in die Zapfeneinschublöcher 26c, 26d eingesetzt.
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Schnappringe 30, 31, 32,
welche die Axialbewegungsübertragung
eines Verbindungsarms 25 und eines Verbindungselements 26 beschränken, sind
an jeweiligen Endabschnitten der Zapfen 21, 28, 29 angeordnet.
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Bei
einem derartigen Aufbau wird in Abhängigkeit von der Positionsbeziehung
zwischen der Mittelachse P2 einer Schaltwelle 16 und der
Mittelachse P2 eines Steuernockens 17, wie in 6 und 7 dargestellt,
die Ventilhubhöhe
geändert,
und durch Antreiben der Schaltwelle 16, so daß sich diese dreht,
wird die Position der Mittelachse P2 der Schaltwelle 16 relativ
zu der Mittelachse P1 des Steuernockens 17 geändert.
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Die
Schaltwelle 16 wird durch einen Gleichstrom-Servomotor
(Stellantrieb) 121 gemäß Darstellung
in 10 derart angetrieben, daß sich diese in einem vorbestimmten
Drehwinkelbereich dreht, welcher durch ein Sperrelement begrenzt
wird. Durch Ändern
des Drehwinkels der Schaltwelle 16 durch den Stellantrieb 121 werden
die Hubhöhe
und der Arbeitswinkel jedes der Einlaßventile 105, 105,
welcher durch das Sperrelement beschränkt wird, in einem veränderlichen
Bereich zwischen einer maximalen Ventilhubhöhe und einer minimalen Ventilhubhöhe kontinuierlich
geändert
(siehe 9).
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In 10 ist
ein Gleichstromservomotor 121 derart angeordnet, daß eine Drehwelle
davon parallel zu einer Schaltwelle 16 verläuft, und
ein Kegelrad 122 ist durch einen Spitzenabschnitt der Drehwelle axial
gelagert.
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Demgegenüber ist
ein Paar von Verankerungen 123a, 123b an dem Spitzenende
der Schaltwelle 16 befestigt. Ein Gewindering 124 ist
um eine Achse, welche parallel zu der Schaltwelle 16 verläuft, schwenkbar
gelagert, wobei dieser Spitzenabschnitte des Paars von Verankerungen 123a, 123b verbindet.
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Ein
Kegelrad 126, welches sich in Eingriff mit dem Kegelrad 122 befindet,
ist an einem Spitzenende einer Gewindestange 124, welche
sich in Eingriff mit dem Gewindering 124 befindet, axial
gelagert. Die Gewindestange 125 wird durch die Drehung
des Gleichstrom-Servomotors 121 gedreht, und die Position
des Gewinderings 124, welcher sich in Eingriff mit der
Gewindestange 125 befindet, wird in der Axialrichtung der
Gewindestange 125 verschoben, so daß die Schaltwelle 19 gedreht
wird.
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Hierbei
wird die Ventilhubhöhe
vermindert, wenn die Position des Gewinderings 124 das
Kegelrad 126 erreicht, während die Ventilhubhöhe vergrößert wird,
wenn sich die Position des Gewinderings 124 von dem Kegelrad 126 entfernt.
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Ferner
ist ein Winkelsensor 127 des Potentiometertyps, welcher
den Winkel der Schaltwelle 16 erfaßt, an dem Spitzenende der
Schaltwelle 16 angeordnet, wie in 10 dargestellt.
Die ECU 114 führt eine
derartige Rückführregelung
des Gleichstromservomotors 121 durch, daß ein tatsächlicher
Winkel, welcher durch den Winkelsensor 127 erfaßt wird,
mit einem Sollwinkel übereinstimmt.
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Ein
Sperrglied 128 ist derart ausgebildet, daß dieses
von dem äußeren Umfang
der Schaltwelle 16 hervorsteht. Wenn sich das Sperrglied 128 sowohl
in Richtung einer Ventilhubhöhenvergrößerung als auch
in Richtung einer Ventilhubhöhenverminderung in
Kontakt mit einem Aufnahmeelement der Befestigungsseite (in der
Figur nicht dargestellt) befindet, wird der Drehwinkel der Schaltwelle 16 beschränkt, und
infolgedessen werden die maximale Ventilhubhöhe und die minimale Ventilhubhöhe beschränkt.
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Als
nächstes
wird die Struktur einer VTC-Vorrichtung 113 auf Basis von 11 beschrieben.
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Die
VTC-Vorrichtung 113 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist eine sogenannte Stellventileinstellungsvorrichtung des Schwingentyps
und umfaßt:
Ein Nocken-Kettenrad 51 (Steuerungs-Kettenrad), welches
durch eine Kurbelwelle 120 über eine Steuerkette angetrieben
wird; ein Drehelement 53, welches an einem Endabschnitt
einer Nockenwelle 13 der Einlaßseite angebracht und drehbar
in dem Nocken-Kettenrad 51 aufgenommen ist; einen Hydraulikkreis 54,
welcher eine Relativdrehung des Drehelements 53 gegen das
Nocken-Kettenrad 51 bewirkt; und eine Arretiervorrichtung 60,
welche eine Relativdrehungsposition zwischen dem Nocken-Kettenrad 51 und
dem Drehelement 53 bei vorbestimmten Positionen selektiv
arretiert.
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Das
Nocken-Kettenrad 51 umfaßt: einen Drehabschnitt (in
der Figur nicht dargestellt), welcher an dem äußeren Umfang davon Zähne zum
Eingriff mit der Steuerkette (bzw. einem Zeitsteuerungsriemen) aufweist;
ein Gehäuse 56,
welches vor dem Drehabschnitt angeordnet ist, zum Aufnehmen des Drehelements 53 in
drehbarer Weise; und eine vordere Verkleidung und eine hintere Verkleidung
(in der Figur nicht dargestellt) zum Schließen der vorderen und der hinteren Öffnung des
Gehäuses 56.
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Das
Gehäuse 56 weist
eine zylindrische Gestalt auf, welche sowohl mit einem vorderen
als auch einem hinteren offenen Ende sowie mit vier Zwischenabschnitten 63 ausgebildet
ist, welche bei Positionen von 90° in
der Umfangsrichtung hervorstehend auf der inneren Umfangsfläche vorgesehen sind,
wobei die vier Zwischenabschnitte 63 eine trapezförmige Querschnittsgestalt
aufweisen und jeweils in Anordnung entlang der Axialrichtung des
Gehäuses 56 vorgesehen
sind.
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Das
Drehelement 53 ist an dem vorderen Endabschnitt einer Nockenwelle 14 der
Einlaßseite
angebracht und umfaßt
einen ringförmigen
Basisabschnitt 77, welcher vier Schwingen 78a, 78b, 78c und 78d aufweist,
welche an der äußeren Umfangsfläche des
Basisabschnitts 77 bei 90° in der Umfangsrichtung vorgesehen
sind.
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Die
erste bis vierte Schwinge 78a bis 78d weisen jeweils
Querschnitte mit ungefähr
trapezförmigen
Gestalten auf. Die Schwingen sind jeweils in Aussparungsabschnitten
zwischen den Zwischenabschnitten 63 angeordnet, so daß diese
in Drehrichtung nach vorne und hinten Räume in den Aussparungsabschnitten
bilden. Somit werden Hydraulikkammern 82 der Winkelvorlaufsei te
und Hydraulikkammern 83 der Winkelnachlaufseite ausgebildet.
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Die
Arretiervorrichtung 60 weist eine derartige Konstruktion
auf, daß ein
Arretierzapfen 84 bei einer Drehposition (in dem behandelten
Betriebszustand) auf der Seite eines maximalen Nachlaufwinkels des
Drehelements 53 in ein Eingriffsloch (in der Figur nicht
dargestellt) eingeführt
wird.
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Der
Hydraulikkreis 54 weist eine Öldruckleitungsstrecke eines
dualen Systems auf, nämlich
eine erste Öldruckleitung 91 zum
Zuleiten und Ablassen eines Öldrucks
in die bzw. aus den Hydraulikkammern 82 der Winkelvorlaufseite
und eine zweite Öldruckleitung 92 zum
Zuleiten und Ablassen eines Öldrucks
in die bzw. aus den Hydraulikkammern 83 der Winkelnachlaufseite.
Mit diesen zwei Öldruckleitungen 91 und 92 sind
eine Versorgungsleitung 93 und Abflußleitungen 94a bzw. 94b über ein
elektromagnetisches Schaltventil 95 zum Schalten der Leitungen
verbunden.
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Eine Ölpumpe 97 mit
Motorantrieb zum Pumpen von Öl
in einer Ölwanne 96 ist
in der Versorgungsleitung 93 vorgesehen, und die Enden
der Abflußleitungen 94a und 94b in
Abstromrichtung sind mit der Ölwanne 96 verbunden.
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Die
erste Öldruckleitung 91 ist
im wesentlichen in Radialrichtung in einer Basis 77 des
Drehelements 53 ausgebildet und mit vier Abzweigungsbahnen 91d verbunden,
welche jeweils mit den Hydraulikkammern 82 der Winkelvorlaufseite
verbunden sind. Die zweite Öldruckleitung 92 ist
mit vier Ölkanälen 92d verbunden,
welche jeweils in die Hydraulikkammern 83 der Winkelnachlaufseite
münden.
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Bei
einem elektromagnetischen Schaltventil 95 ist ein inneres
Schieberventil davon geeignet angeordnet, um das Schal ten zwischen
den jeweiligen Öldruckleitungen 91 und 92 und
der Versorgungsleitung 93 und den Abflußleitungen 94a und 94b zu steuern.
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Die
ECU 114 regelt die Energieversorgungsmenge für einen
elektrischen Stellantrieb 99, welcher ein elektromagnetisches
Schaltventil 95 antreibt, auf Basis eines Arbeitslast-Steuersignals, welches
mit einem Modulationssignal überlagert
ist.
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Beispielsweise
wird, wenn ein Steuersignal eines Arbeitslastverhältnisses
von 0% (AUS-Signal) an den elektromagnetischen Stellantrieb 99 ausgegeben
wird, das hydraulische Fluid, welches in Zuleitung von der Ölpumpe 47 gepumpt
wird, über
die zweite Öldruckleitung 92 in
die Hydraulikkammern 83 der Winkelnachlaufseite geleitet,
und das Hydraulikfluid in den Hydraulikkammern 82 der Winkelvarlaufseite
wird aus der ersten Abflußleitung 94a über die ersten Öldruckleitung 91 in
die Ölwanne 96 abgelassen.
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Infolgedessen
wird der Innendruck der Hydraulikkammern 83 der Winkelnachlaufseite
ein hoher Druck, während
der Innendruck der Hydraulikkammern 82 der Winkelvorlaufseite
ein niedriger Druck wird, und das Drehelement 53 wird mittels
der Schwingen 78a bis 78d zu der Seite des größten Nachlaufwinkels
gedreht. Das Ergebnis davon ist, daß eine Ventilöffnungsperiode
(Ventilöffnungszeit und
Ventilschließzeit)
des Einlaßventils 105 verzögert wird.
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Demgegenüber wird,
wenn ein Steuersignal eines Arbeitslastverhältnisses von 100% (EIN-Signal)
an den elektromagnetischen Stellantrieb 99 ausgegeben wird,
das Hydraulikfluid über
die erste Öldruckleitung 91 in
das Innere der Hydraulikkammern 82 der Winkelvorlaufseite
geleitet, und das Hydraulikfluid in den Hydraulikkammern 83 der
Winkelnachlaufseite wird über
die zweite Öldruckleitung 92 und die
zweite Abflußleitung 94b in
die Ölwanne 94b abgelassen,
so daß der
Innendruck der Hydraulikkammern 83 der Winkelnachlaufseite
ein niedriger Druck wird.
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Daher
wird das Drehelement 53 mittels der Schaufeln 78a bis 78d vollständig zu
der Winkelvorlaufseite gedreht. Infolgedessen wird die Öffnungsperiode
(Öffnungszeit
und Schließzeit)
des Einlaßventils 105 vorgezogen.
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Wie
oben beschrieben, umfaßt
die ECU 114 eine Steuerungsfunktion für eine elektronisch gesteuerte
Drosselvorrichtung 104, eine VEL-Vorrichtung 112 und
eine VTC-Vorrichtung 113, um die Motoransaugluftmenge zu
regeln. Ferner stellt die ECU 114 fest, ob eine Störung der
VEL-Vorrichtung vorliegt oder nicht, und führt die störungssichere Verarbeitung durch,
wie in dem Flußdiagramm
von 12 dargestellt, wenn eine Störung der VEL-Vorrichtung 112 vorliegt.
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In
dem Flußdiagramm
von 12 wird in Schritt S1 festgestellt, ob eine Störung der
VEL-Vorrichtung 112 vorliegt oder nicht.
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Bei
der Fehlerdiagnose, beispielsweise bei einer Rückführregelung zum Ändern des
Winkels einer Schaltwelle 16 in einer VEL-Vorrichtung 112,
so daß dieser
einem Sollwinkel folgt, wird, wenn ein Zustand, in welchem eine
Steuerungsabweichung gleich einem vorbestimmten Wert oder größer als dieser
ist, länger
als eine vorbestimmte Zeitperiode andauert oder in dem Fall, daß ein tatsächlicher
Winkel, welcher durch einen Winkelsensor 127 erfaßt wird,
in einem Zustand, in welchem der Sollwinkel nicht geändert wird,
kontinuierlich geändert
wird, entschieden, daß eine
Störung
der VEL-Vorrichtung 112 vorliegt.
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Ferner
ist die Fehlerdiagnose von Bauelementen, wie etwa dem Winkelsensor 127,
dem Wechselstrommotor 121 und ähnlichem, in der Fehlerdiagnose
in Schritt S1 enthalten, anders als die Funktionsdiagnose, wie oben
beschrieben.
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In
Schritt S2 wird auf Basis des Ergebnisses der Diagnose in Schritt
S1 bestimmt, ob für
das Auftreten einer Störung
der VEL-Vorrichtung 112 entschieden wird oder nicht.
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Sodann
geht die Steuerung in dem Fall, daß für das Auftreten einer Störung der
VEL-Vorrichtung entschieden wird, zu Schritt S3 über, wo der Betrieb der VEL-Vorrichtung 112 (des
Gleichstromservomotors 121) beendet wird.
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In
Schritt S4 wird entschieden, ob die Motordrehzahl zu der Zeit einen
vorbestimmten Wert überschreitet
oder nicht.
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Wenn
die Motordrehzahl gleich dem vorbestimmten Wert oder kleiner als
dieser ist, ist es selbst dann, wenn die Hubhöhe des Einlaßventils 105 den minimalen
Wert aufweist, möglich,
eine notwendige Zylinderluftmenge zu gewährleisten, wobei der Ansaugunterdruck
gewährleistet
wird, welcher für
den Bremskraftverstärker 142 erforderlich
ist.
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Wenn
die Motordrehzahl den vorbestimmten Wert überschreitet, wird es zum Gewährleisten
der notwendigen Zylinderluftmenge jedoch notwendig, das Drosselventil 103b weiter
zu öffnen,
verglichen mit der Öffnung
davon während
der Zeit einer niedrigen Drehzahl. Infolgedessen wird der Ansaugunterdruck,
welcher eine Unterdruckquelle des Bremskraftverstärkers 142 ist,
vermindert.
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Daher
wird, wenn in Schritt S4 entschieden wird, daß die Motordrehzahl gleich
dem vorbestimmten Wert oder kleiner als dieser ist, durch Umgehen der
Verarbeitung von Schritt S6 eine Ansaugluftmengenregelung durch
das Drosselventil 103b durchgeführt, ohne die Ventilöffnung zu
beschränken.
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Demgegenüber geht,
wenn in Schritt S4 entschieden wird, daß die Motordrehzahl den vorbestimmten
Wert überschreitet,
die Steuerung zu Schritt S5 über.
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In
Schritt S5 wird entschieden, ob der Ansaugdruck auf der Abstromseite
des Drosselventils 103b, welcher durch den Ansaugdrucksensor 140 erfaßt wird,
gleich einem vorbestimmten Wert oder größer als dieser ist oder nicht
(ob der Ansaugunterdruck gleich einem vorbestimmten Wert oder kleiner als
dieser ist oder nicht).
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Der
vorbestimmte Wert des Ansaugdrucks wird auf Basis des negativen
Drucks festgelegt, welcher für
den Bremskraftverstärker 142 erforderlich ist.
In dem Fall, daß in
Schritt S5 entschieden wird, daß der
Ansaugdruck auf der Abstromseite des Drosselventils 103b,
welcher durch den Ansaugdrucksensor 140 erfaßt wird,
gleich dem vorbestimmten Wert oder größer als dieser ist, wird entschieden,
daß ein Ansaugdruck,
welcher für
einen Betrieb des Bremskraftverstärkers 142 genügt, nicht
gewährleistet
ist.
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Daher
geht, wenn in Schritt S5 entschieden wird, daß der Ansaugdruck auf der Abstromseite
des Drosselventils 103b, welcher durch den Ansaugdrucksensor 140 erfaßt wird,
gleich dem vorbestimmten Wert oder größer als dieser ist, die Steuerung
zu Schritt S6 über,
wo ein oberer Grenzwert der Öffnung des
Drosselventils 103b derart festgelegt wird, daß die Öffnung des
Drosselventils 103b auf einen Bereich beschränkt wird,
in welchem der Unterdruck, welcher für den Bremskraftverstärker 142 erforderlich
ist, gewährleistet
werden kann.
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Der
oben erwähnte
obere Grenzwert kann als zuvor gespeicherter Festwert festgelegt
werden.
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Ferner
kann, wie in 13 dargestellt, der oben erwähnte obere
Grenzwert gemäß dem Ansaugdruck
festgelegt werden. In diesem Fall wird, wenn sich der Ansaugdruck
dem atmosphärischen Druck
nähert
und demgemäß als Ansaugunterdruck niedrig
ist, der obere Grenzwert der Öffnung
auf einen kleineren Wert geändert.
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Infolgedessen
kann die Öffnung
des Drosselventils 103b hinsichtlich des Minimalwerts davon
bis hin zu einer Öffnung,
bei welcher der Unterdruck, welcher für den Bremskraftverstärker 142 erforderlich
ist, gewährleistet
ist, verengt werden.
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In
Schritt S7 wird das Drosselventil 103b auf Basis der Gasversorgungsöffnung,
der Motordrehzahl und ähnlichem
gesteuert, um die Motoransaugluftmenge durch das Drosselventil 103b einzustellen. In
dem Fall, daß der
obere Grenzwert der Öffnung
in Schritt S6 festgelegt wird, ist die Öffnung des Drosselventils 103b jedoch
auf den oberen Grenzwert der Öffnung
oder weniger als den oberen Grenzwert beschränkt.
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Gemäß dem obigen
Ausführungsbeispiel wird,
wenn der Betrieb der VEL-Vorrichtung 112 aufgrund der Störung davon
beendet wird und die Ansaugluftmenge durch die Öffnungssteuerung des Drosselventils 103b geregelt
wird, die Öffnung
des Drosselventils 103b geeignet beschränkt, um den Unterdruck zu gewährleisten,
welcher für
den Bremskraftverstärker 142 erforderlich
ist.
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Infolgedessen
ist es selbst dann, wenn eine Störung
der Stellventilvorrichtung vorliegt und die Hubhöhe des Einlaßventils
einen Minimalwert annimmt, möglich,
den Betrieb des Bremskraftverstärkers 142 aufrechtzuerhalten,
wobei eine Luft menge, welche für
den sicheren Betrieb des Motors notwendig ist, durch Steuern der Öffnung des
Drosselventils 103b gewährleistet
wird.
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Ferner
ist es insbesondere dann, wenn der obere Grenzwert der Öffnung des
Drosselventils 103b auf Basis des tatsächlichen Ansaugdrucks festgelegt
wird, möglich,
zu gewährleisten,
daß die
Unterdrücke
in den Bremskraftverstärker 142 geleitet werden,
wobei vermieden wird, daß die Öffnung des Drosselventils 103b übermäßig verengt
wird.
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Es
sei bemerkt, daß die
Struktur der Stellventilvorrichtung, welche die Hubhöhe eines
Einlaßventils 105 ändert, nicht
auf eine VEL-Vorrichtung 112 beschränkt ist.
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Der
gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-025736,
eingereicht am 2. Februar 2004, für welche Priorität beansprucht
wird, ist durch Verweis in der vorliegenden Schrift aufgenommen.
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Obgleich
lediglich ein ausgewähltes
Ausführungsbeispiel
ausgewählt
wurde, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, ist für Fachkundige
aus der vorliegenden Offenbarung ersichtlich, daß verschiedene Änderungen
und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang
der Erfindung gemäß Definition
in den beigefügten
Ansprüchen
abzuweichen.
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Ferner
dient die vorangehende Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels lediglich
der Erläuterung
und nicht dem Zweck, die Erfindung gemäß Definition in den beigefügten Ansprüchen und
deren Äquivalenten
zu beschränken.