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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug und ein Steuerverfahren dafür.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein herkömmliches Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug, wie es durch die
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-73810 offenbart ist, ist bekannt. Das Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug ist in einem Fahrzeug mit einem zum Wechseln von Verbrennungsverfahren zwischen einer Schichtladungsverbrennung und einer homogenen Verbrennung ausgebildeten Motor eingebaut. Zusätzlich weist das Fahrzeug ein Servobremsgerät auf, welches durch einen negativen Druck angetrieben wird, der in einem Ansaugsystem erzeugt und als negativer Bremsdruck gespeichert wird.
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Wenn der gespeicherte negative Bremsdruck nicht groß genug ist, um das Servobremsgerät während des Schichtladungsverbrennungsvorgangs des Motors zu aktivieren, wird die Ansaugluftmenge des Motors reduziert und der Antrieb des Kühlkreislaufgeräts für das Fahrzeug wird verhindert. Wenn die Außenlufttemperatur hoch ist, wird das Verbrennungsverfahren von der Schichtladungsverbrennung zu der homogenen Verbrennung gewechselt, sodass die Klimatisierung ohne Abschalten des Antriebs des Kühlkreislaufgeräts des Fahrzeugs fortgesetzt werden kann.
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Auf diese Weise wird das Kühlkreislaufgerät des Fahrzeugs während des Schichtladungsverbrennungsvorgangs abgeschaltet, um die Last auf den Fahrzeugmotor und somit die Ansaugluftmenge zu verringern. Dies lässt die Drosselklappe in die geschlossene Stellung bewegen, und der zum Antreiben des Servobremsgeräts notwenige negative Bremsdruck kann sichergestellt werden, während der Schichtladungsverbrennungsvorgang fortgesetzt wird.
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Wenn das Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug nicht gestoppt werden soll, wechselt der Fahrzeugmotor das Verbrennungsverfahren von der Schichtladungsverbrennung zu der homogenen Verbrennung. Dies reduziert die Ansaugluftmenge und sichert somit den zum Antreiben des Servobremsgeräts notwendigen negativen Bremsdruck.
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Da jedoch das Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug somit abgeschaltet wird, um den notwendigen negativen Bremsdruck zu sichern, könnte das Klimaleistungsvermögen verfehlt werden. Außerdem könnte das Wechseln zwischen der Schichtladungsverbrennung und der homogenen Verbrennung in einer schlechten Kraftstoffersparnis resultieren.
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JP 2002-70630 A beschreibt eine Lasteinstelleinrichtung für ein Fahrzeug, welches die Last eines Klimakompressors und eines Fahrzeugmotors einstellt, wobei der Fahrzeugmotor mit magerem Gemisch betrieben wird.
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JP 2001-3078 A beschreibt ein Steuergerät für einen Kompressor mit variabler Verdrängung, mit welchem ein zu schnelles Ansteigen der Ausgabemenge verhindert werden soll.
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JP 2001-47856 A beschreibt ein weiteres Steuergerät für einen Kompressor mit variabler Verdrängung.
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JP 2002-36867 beschreibt ein Klimaanlagen-Steuergerät, welches durch einen Motor mit magerem Gemisch anzutreiben ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist auf die Lösung der oben beschriebenen Probleme gerichtet Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug, welches in der Lage ist, das Nicht-Erreichen des Klimaleistungsvermögens zu verhindern und gleichzeitig die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs zu verbessern, sowie ein Verfahren zum Steuern eines solchen Geräts vorzusehen.
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Diese Aufgabe wird durch das Fahrzeug-Kühlkreislaugerät nach Anspruch 1 und durch das Verfahren nach Anspruch 2 gelöst.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, wird die folgende technische Einrichtung eingesetzt. Ein Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einem Fahrzeug mit einem Fahrzeugmotor (11), welcher zum Ausführen einer Schichtladungsverbrennung ausgebildet ist, und einem Servobremsgerät (11a) eingebaut. Ein in einem Ansaugsystem des Motors (11) erzeugter negativer Druck wird als negativer Bremsdruck (Pb) gespeichert. Das Servobremsgerät wird durch den negativen Bremsdruck (Pb) angetrieben.
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Das Kühlkreislaufgerät weist einen Verstellkompressor (2), welcher den Fahrzeugmotor (11) als Antriebsquelle verwendet, und eine Steuereinrichtung (14) zum Steuern des Betriebs des Kompressors (2) auf. Eine Negativdruck-Erfassungseinrichtung (19a) zum Erfassen des negativen Bremsdrucks (Pb) ist vorgesehen. Bei dem Schichtladungsverbrennungsvorgang und zum Zeitpunkt eines Bremsvorgangs zum Anhalten des Fahrzeugs steuert die Steuereinrichtung (14) das Volumen in dem Kompressor (2) derart, dass die Last auf den Kompressor (2) um ein vorbestimmtes Maß reduziert wird, wenn der durch die Negativdruck-Erfassungseinrichtung (19a) erfasste negative Bremsdruck (Pb) kleiner als ein vorbestimmter Wert (B1) ist, und dann wird das Volumen in dem Kompressor (2) so gesteuert, dass es allmählich ansteigt.
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Auf diese Weise wird die Last auf den Fahrzeugmotor (11) für die reduzierte Last auf den Kompressor (2) reduziert, und die Ansaugluftmenge wird verringert. Insbesondere wird die Drosselklappe (11b) in die geschlossene Stellung gesetzt, sodass der Bremsdruck (Pb) zum Fortsetzen des Schichtladungsverbrennungsvorgangs gesichert wird. Dann steigt allmählich das Volumen in dem Kompressor (2), und es kann verhindert werden, dass das Klimaleistungsvermögen ungeeignet wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die von der Last auf den Kompressor (2) zu reduzierende vorbestimmte Lastmenge (A) basierend auf dem Grad, um wie viel niedriger der negative Bremsdruck (Pb) als der vorbestimmte Wert (B1) ist, bestimmt. Auf diese Weise kann der Schichtladungsverbrennungsvorgang fortgesetzt werden, während die Auswirkung auf das Klimaleistungsvermögen minimiert werden kann.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Last auf den Kompressor (2) als das Arbeitsdrehmoment gesteuert, sodass der negative Bremsdruck (Pb) in direktem Zusammenhang mit dem Verbrennungsverfahren des Motors (11) gesichert werden kann. Das Arbeitsdrehmoment des Kompressors (2) kann unter Verwendung von Messsignalen für das Ausgabevolumen, den Ausgabedruck, die Motordrehzahl und dergleichen, welche für eine normale Steuerung des Kühlkreislaufsgeräts (1) verwendet werden, einfach gesteuert werden.
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Die vierten bis sechsten Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Kühlkreislaufgeräts für ein Fahrzeug, und ihre technische Bedeutung ist im wesentlichen die gleiche wie bei dem Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug gemäß den ersten bis dritten Aspekten.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Bezugsziffern in den Klammern die Entsprechung zwischen diesen Elementen und den Elementen in der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele angeben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Darstellung des allgemeinen Aufbaus eines Systems mit einem Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Querschnittsansicht des Kompressors in 1;
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3 ist ein Flussdiagramm zur Verwendung bei der Erläuterung, wie ein Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gesteuert wird;
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4A ist eine Graphik der Gaspedalöffnung gegenüber der Zeit bei der Steuerung des Kompressors;
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4B ist eine Graphik der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der Zeit bei der Steuerung des Kompressors;
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4C ist eine Graphik der Betriebszustände einer Bremsleuchte (bzw. einer Bremse) gegenüber der Zeit bei der Steuerung des Kompressors;
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4D ist eine Graphik des Bestimmungszustandes des Steuerbereichs gegenüber der Zeit bei der Steuerung des Kompressors;
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4E ist eine Graphik des Verbrennungsmodus gegenüber der Zeit bei der Steuerung des Kompressors;
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4F ist eine Graphik des negativen Bremsdrucks gegenüber der Zeit bei der Steuerung des Kompressors;
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4G ist eine Graphik des Arbeitsdrehmoments des Kompressors gegenüber der Zeit bei der Steuerung des Kompressors;
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4H ist eine Graphik der Blastemperatur gegenüber der Zeit bei der Steuerung des Kompressors;
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5 ist ein Steuerungsflussdiagramm zur Verwendung bei der Erläuterung, wie ein Kompressor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gesteuert wird;
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6 ist eine Graphik, wie ein Kompressordrehmoment-Reduktionsmaß bestimmt wird; und
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7 ist ein Fahrzeug, bei dem der Aufbau eines Systems mit einem Kühlkreislaufgerät der vorliegenden Erfindung typischerweise installiert ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. 1 ist eine Darstellung des allgemeinen Aufbaus eines Systems mit einem Kühlkreislaufgerät für ein Fahrzeug 1 gemäß den Ausführungsbeispielen. Ein Fahrzeug, in dem das Kühlkreislaufgerät 1 eingebaut ist, weist einen Fahrzeugmotor E/G 11 auf, nachfolgend einfach als „Motor” bezeichnet. Der Motor 11 ist zum Wechseln des Verbrennungsverfahrens zwischen einer homogenen Verbrennung und einer Schichtladungsverbrennung ausgebildet.
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Bei der homogenen Verbrennung wird ein homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch, d. h. wenn Kraftstoff homogen in der Luft gemischt ist, verbrannt, wenn eine eine hohe Leistung erfordernde hohe Drehzahllast erforderlich ist, sodass eine ausreichende Motorleistung erzielt wird. Bei dem Schichtladungsverbrennungsvorgang, wenn nicht viel Leistung erforderlich ist, wie in dem Fall einer geringen Drehzahllast, wird die Kraftstoffdichte um die Zündkerze erhöht, um die Zündleistung zu verbessern, sodass das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemisches höher als ein theoretisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist. Auf diese Weise kann die Kraftstoffersparnis verbessert werden. Bei dem Schichtladungsverbrennungsvorgang wird eine Drosselklappe 11b im Vergleich zu dem Fall des homogenen Verbrennungsvorgangs mehr in die offene Stellung gesteuert.
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Bekanntermaßen ist das Fahrzeug mit einem Servobremsgerät 11a zum Reduzieren der beim Niederdrücken des Bremspedals 11c erforderlichen Kraft versehen. Das Servobremsgerät 11a ist mit einem Negativdruckweg 11f verbunden, der sich von einem Ansaugpfad 11e stromab der in einem Ansaugrohr 11d in dem Motor 11 vorgesehenen Drosselklappe 11b erstreckt. Luft wird durch den Negativdruckweg 11f von innerhalb des Servobremsgeräts 11a durch den negativen Druck in dem Ansaugpfad 11e angesaugt. Das Servobremsgerät 11a wird durch den negativen Bremsdruck Pb angetrieben, welcher in dem Servobremsgerät 11a durch das Ansaugen von Luft erzeugt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der negative Bremsdruck Pb durch die Funktion eines in dem Servobremsgerät 11a vorgesehenen Rückschlagventils (nicht dargestellt) gespeichert wird. Der negative Bremsdruck Pb wird durch einen in dem Servobremsgerät 11a vorgesehenen Servordrucksensor 19a erfasst.
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Das Kühlkreislaufgerät 1 für die Fahrzeugklimatisierung enthält einen Kompressor 2, der ein Kältemittel ansaugt, komprimiert und ausgibt. Ein aus dem Kompressor 2 ausgegebenes überhitztes Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittelgas bewegt sich in einen Kondensator 3 und wird einem Wärmeaustausch mit von einem Kühllüfter (nicht dargestellt) geblasener Außenluft unterzogen. Auf diese Weise wird das Kältemittel gekühlt und kondensiert.
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Das durch den Kondensator 3 kondensierte Kältemittel bewegt sich dann in einen Empfänger (Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung) 4 und wird in dem Empfänger 4 in ein Gas und eine Flüssigkeit getrennt. Das überschüssige flüssige Kältemittel in dem Kühlkreislaufgerät 1 wird in dem Empfänger 4 gespeichert. Der Druck des flüssigen Kältemittels aus dem Empfänger 4 wird durch ein Expansionsventil (Dekompressionseinrichtung) 5 reduziert, und das Kältemittel gelangt in eine Gas/Flüssigkeit-Phase. Das Niederdruck-Kältemittel aus dem Expansionsventil 5 kommt in einen Verdampfapparat 6. Der Verdampfapparat 6 ist einem Klimagehäuse 7 vorgesehen, welches einen Luftkanal für das Fahrzeugklimagerät bildet. Das in den Verdampfapparat 6 eingeleitete Niederdruck-Kältemittel absorbiert Wärme von durch ein Gebläse 12 geblasener Luft und kühlt die Luft, wenn das Kältemittel verdampft. Die Teile zwischen diesen Kreislaufkomponenten 2 bis 6 sind durch das Kältemittelrohr 8 verbunden, um einen geschlossenen Kreis zu bilden.
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Der Kompressor 2 wird durch den Motor 11 durch einen Kraftübertragungsmechanismus 9, einen Riemen 10 und dergleichen angetrieben. Der Kompressor 2 ist ein Verstellkompressor, wie noch beschrieben wird. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Kraftübertragungsmechanismus 9 ein Kupplungsmechanismus (wie beispielsweise eine elektromagnetische Kupplung), welche als Reaktion auf eine externe Leistungssteuerung wahlweise zum Übertragen oder Anhalten einer Kraft betrieben werden kann. Dieser Mechanismus kann ein kupplungsloser Mechanismus mit konstanter Kraftübertragung sein.
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Eine Klimasteuerung (A/C ECU) 14 ist eine Steuereinrichtung, welche den Betrieb des Kompressors 2, des Gebläses 12 und weiterer (nicht dargestellter) Arbeitsabschnitte für die Klimatisierung steuert. Messsignale von einer Sensorgruppe 16 für eine automatische Klimasteuerung und Betriebssignale von einer Betriebsschaltergruppe an einer Klimatafel 17 werden der Steuerung eingegeben. Beachte, dass die Sensorgruppe 16 einen Innenluftsensor, einen Außenluftsensor, einen Sonneneinstrahlungssensor, einen Motorwassertemperatursensor und dergleichen enthält. Die Betriebsschaltergruppe an der Klimabetriebstafel 17 enthält einen Temperatureinstellschalter, einen Luftmengenwahlschalter, einen Gebläsemoduswahlschalter, einen Innenluft/Außenluft-Wahlschalter und einen Klimaschalter, der einen Betriebsbefehl an den Kompressor 2 ausgibt.
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Ein Verdampfapparatausblastemperatursensor 13, bestehend aus einem Thermistor, der die Temperatur der geblasenen Luft unmittelbar nach Durchlaufen des Verdampfapparats 6 erfasst, ist unmittelbar nach dem Verdampfapparat 6 an der stromabwärtigen Seite in dem Klimagehäuse 7 positioniert. Ein Messsignal Te des Sensors 13 wird der Klimasteuerung 14 eingegeben.
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In dem Kühlkreislaufgerät 1 ist ein Hochdrucksensor 18, der einen Hochdruck (den Ausgabedruck des Kompressors) erfasst, in dem zwischen der Ausgabeseite des Kompressors 2 und dem Einlass des Expansionsventils 5 angeordneten Hochdruckschaltungsabschnitt vorgesehen. Ein Messsignal P des Hochdrucksensors 18 wird ebenfalls der Klimasteuerung 14 eingegeben. Hierbei ist der Hochdrucksensor 18 an dem Kältemittelrohr an der Ausgangsseite des Kondensators 3 vorgesehen.
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Die Klimasteuerung 14 ist mit der Motorsteuerung (E/G ECU) 19 auf der Fahrzeugseite verbunden, sodass Signale zwischen den Steuerungen 14 und 19 eingegeben und ausgegeben werden können. Bekanntermaßen steuert die Motorsteuerung 19 im allgemeinen die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Motor 11, den Zündzeitpunkt und dergleichen als Reaktion auf Signale von einer Sensorgruppe 19b, welche den Betriebszustand des Motors 11 erfasst.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel überträgt die Motorsteuerung 19 an die Klimasteuerung 14 verschiedene Arten von Informationen, einschließlich Informationen über die Motordrehzahl (U/min), die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drosselklappenöffnung oder die Gaspedalöffnung, den Betriebszustand der Bremsleuchte, welche durch die Sensorgruppe 19b erfasst werden, und Informationen über den durch den Servodrucksensor 19a des Servobremsgeräts 11a erfassten negativen Bremsdruck Pb. Die übertragenen Informationen werden zum Bestimmen des negativen Bremsdrucks und zum Berechnen der Kompressorlast (Arbeitsdrehmoment) und dergleichen verwendet. Beachte, dass der Servodrucksensor 19a der Negativdruck-Erfassungseinrichtung gemäß der Erfindung entspricht.
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2 ist eine Querschnittsansicht eines gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendeten Kompressors 2. Der Kompressor 2 ist ein extern gesteuerter Verstellkompressor, dessen Ausgabevolumen durch die Klimasteuerung 14 gesteuert wird. Insbesondere wird eine Sollströmungsrate Gro für die Ausgabeströmungsrate des Kompressors basierend auf einem Steuerstrom (Steuerstromsignal) In von dem elektromagnetischen Volumenregelventil 15 eingestellt, und das Ausgabevolumen wird derart erhöht und verringert, dass die Ausgabeströmungsrate des Kompressors auf der Sollströmungsrate Gro gehalten wird (Ausgabevolumensteuerverfahren). Insbesondere wird die Sollströmungsrate Gro proportional zu dem Anstieg des Steuerstroms In erhöht.
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Der Kompressor 2 ist ein Verstellkompressor mit einer einzelnen Taumelscheibe. Die Kraft des Motors 11 wird der Drehwelle 20 durch den Kraftübertragungsmechanismus 9 und dergleichen in 1 übertragen. Das linke Ende der Drehwelle 20 in 2 dient als Kopplungsabschnitt zu dem Kraftübertragungsmechanismus 9. Die Taumelscheibe 21 ist integral und drehbar mit der Drehwelle 20 verbunden, und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 kann durch einen Kugelgelenkmechanismus 22 eingestellt werden.
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Mehrere (z. B. fünf) Kolben 24 sind mit der Taumelscheibe 21 durch einen Schuh 23 gekoppelt. Wenn deshalb die Taumelscheibe 21 zusammen mit der Drehwelle 20 gedreht wird, werden die mehreren Schuhe 24 nacheinander durch den Schuh 23 hin und her bewegt, um das Volumen der Zylinderkammer (Arbeitskammer) Vc zu vergrößern oder zu verkleinern, sodass das Kältemittel zur Kompression eingezogen wird.
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Um das Ausgabevolumen des Kompressors 2 zu verändern, wird der Druck Pc in der Kurbelkammer (Taumelscheibenkammer) 25, welche die Taumelscheibe 21 beinhaltet, verändert, sodass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 zum Verändern des Hubs der Kolben 24 verändert wird. Insbesondere wird, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 vergrößert wird (wie durch die doppelstrichpunktierte Linie 21a in 2 angedeutet), der Kolbenhub vergrößert und entsprechend das Ausgabevolumen vergrößert. Dagegen wird, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 verringert wird (wie durch die durchgezogene Linie 21 in 2 angegeben), der Kolbenhub verringert und demgemäß das Ausgabevolumen reduziert.
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Deshalb dient die Kurbelkammer 25 auch als Drucksteuerkammer zum Verändern des Ausgabevolumens des Kompressors 2. Es ist zu beachten, dass die Kurbelkammer (Taumelscheibenkammer) 25 mit der Ansaugkammer 27 des Kompressors 2 durch einen Beschränkungspfad 26 in Verbindung steht.
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Außerdem sind in dem hinteren Gehäuse 28 des Kompressors 2 eine erste und eine zweite Ausgabekammer 29 und 30 gebildet. Die erste Ausgabekammer 29 steht mit der zweiten Ausgabekammer 30 durch einen Beschränkungsverbindungspfad (Begrenzungsabschnitt) 31 mit einem Begrenzungsloch eines vorgeschriebenen Durchmessers in Verbindung. Das aus der Zylinderkammer Vc jedes Kolbens 24 ausgegebene Kältemittel wird durch die Ausgabeöffnung 33 und das Ausgabeventil 34 der Ventilplatte 32 in die erste Ausgabekammer 29 eindringen und sammeln gelassen, und seine Ausgabepulsation wird geglättet. Die zweite Ausgabekammer 30 ist mit einem externen Kältemittelausgaberohr durch den Ausgabeauslass 35 verbunden.
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Das hintere Gehäuse 28 ist auch mit einem Einlass 36 zum Ansaugen eines Niederdruck-Kältemittelgases von dem Ausgang des Verdampfapparats 6 und einer Ansaugkammer 27, in welche das Kältemittel von dem Einlass 36 kommt, versehen. Das Kältemittel wird in die Zylinderkammer Vc aus der Ansaugkammer 27 durch die Ansaugöffnung 37 und das Ansaugventil 38 der Ventilplatte 32 eingesaugt.
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Wenn das Kältemittel von der ersten Ausgabekammer 29 zu der zweiten Ausgabekammer 30 durch den Begrenzungsverbindungspfad 31 gelaufen ist, gibt es einen Druckverlust, und der Druck PdL in der zweiten Ausgabekammer 30 ist um einen vorbestimmten Wert ΔP niedriger als der Druck PdH in der ersten Ausgabekammer 29. Die Druckdifferenz ΔP vor und nach dem Begrenzungsverbindungspfad 31 entspricht der Strömungsrate des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels.
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Das elektromagnetische Volumenregelventil (nachfolgend einfach als „Regelventil” bezeichnet) 15 bildet einen Ausgabevolumenregelmechanismus, der den Druck Pc in der eine Steuerkammer bildenden Kurbelkammer 25 steuert. Das elektromagnetische Volumenregelventil 15 ist an der Seite des hinteren Gehäuses 28 des Kompressors 2 ausgebildet. Insbesondere ist das Regelventil 15 mit einer ersten Steuerkammer 40, an welcher der Druck PdH in der ersten Ausgabekammer 29 durch einen Verbindungspfad 39 anliegt, und einer zweiten Steuerkammer 42, an der der Druck PdL in der zweiten Ausgabekammer 30 durch einen Verbindungspfad 41 anliegt, versehen. Die Steuerkammern 40 und 42 sind durch ein verschiebbares Zylinderelement 43 getrennt. Auf diese Weise wirkt die durch die Druckdifferenz ΔP zwischen den Steuerkammern 40 und 42 verursachte Kraft auf ein Ende eines Ventilstößels 40 durch das Zylinderelement 43 oder dergleichen als eine in die Richtung zum Öffnen des Ventils wirkende Kraft.
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Das Regelventil 15 ist mit einer Ausgabedruckkammer 45, an der der Druck PdH in der ersten Ausgabekammer 29 anliegt, und einer Steuerdruckkammer 47, welche mit der Kurbelkammer 25 durch einen Verbindungspfad 46 in Verbindung steht, versehen. Die Ausgabedruckkammer 45 und die Steuerdruckkammer 47 stehen durch einen Begrenzungspfad 48 miteinander in Verbindung, und die Querschnittsfläche der Öffnung des Begrenzungspfades 48 wird durch das Ventilelement 49 der Ventilstößel 44 eingestellt, sodass der Druck in der Steuerdruckkammer 47, mit anderen Worten der Druck in der Kurbelkammer 25 (Steuerdruck) Pc eingestellt werden kann.
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Weiter dient der elektromagnetische Mechanismus 50 des Regelventils 15 als Kraft gegen die Ventilöffnungskraft der Druckdifferenz ΔP, mit anderen Worten als eine Ventilschließkraft auf das Ventilelement 49 (Ventilstößel 44). Das Ventilelement 49 ist integral mit dem Kolben (Bewegungskern) 51 des elektromagnetischen Mechanismus 50 gekoppelt, und die durch die Erregerspule 52 induzierte elektromagnetische Anziehung wirkt auf den Kolben 51. Insbesondere ist der Kolben 51 in einem vorbestimmten Abstand gegenüber dem festen Polelement (fester Kern) 53 vorgesehen, und der Kolben 51 wird durch die durch die Erregerspule 52 induzierte elektromagnetische Anziehung axial zu dem festen Polelement 53 (nach oben in 2) verschoben. Die axiale Verschiebung des Kolbens 51 bewegt das Ventilelement 49 in die Richtung zum Schließen des Ventils. Eine Schraubenfeder 54 ist zwischen dem Kolben 51 und dem festen Polelement 53 als elastisches Element zum Ausüben einer Federkraft gegen die elektromagnetische Kraft vorgesehen.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der Steuerstrom (Steuerstromsignal) In, der durch die Erregerspule 52 läuft, zum Beispiel durch Steuern des Unterbrechungsverhältnisses des Steuerstroms In, mit anderen Worten durch Steuern des Einschaltverhältnisses Dt gesteuert, sodass die gewünschte elektromagnetische Anziehungskraft (d. h. die in die Richtung zum Schließen des Ventilelements 49 wirkende Kraft) auf den Kolben 51 wirkt. Der Steuerstrom In der Erregerspule 52 wird durch die oben beschriebene Klimasteuerung 14 gesteuert.
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Das Regelventil 15 hat den oben beschriebenen Aufbau, und die Kraft zum Schließen des Ventils des Ventilelements 49 wird durch Steuern des Steuerstroms In erhöht. Auf diese Weise wird das Ventilelement 49 nach oben in 2 verschoben, um die Querschnittsfläche der Öffnung des Begrenzungspfads 48 zu verkleinern, weshalb der Druck in der Steuerdruckkammer 47, mit anderen Worten der Druck Pc in der Kurbelkammer 25, sinkt und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 steigt, wie durch die doppelstrichpunktierte Linie 21a in 2 angegeben. Dies erhöht das Ausgabevolumen.
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Wenn dagegen die Kraft zum Schließen des Ventilelements 49 durch Steuern des Steuerstroms In reduziert wird, wird das Ventilelement 49 durch die Kraft der Schraubenfeder 54 nach unten in 2 verschoben, um die Querschnittsfläche der Öffnung des Begrenzungspfades 48 zu vergrößern, sodass der Druck in der Steuerdruckkammer 47, mit anderen Worten der Druck Pc in der Kurbelkammer 25, steigt und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 verkleinert wird, wie durch die durchgezogene Linie in 2 angedeutet. Dies reduziert das Ausgabevolumen.
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Wenn ferner die Drehzahl (U/min) des Motors 11 steigt, um die Drehzahl des Kompressors 2 zu vergrößern, steigt demgemäß die Strömungsrate des aus dem Kompressor 2 ausgegebenen Kältemittels. Wenn jedoch die Strömungsrate des ausgegebenen Kältemittels steigt, steigt die Druckdifferenz ΔP zwischen der ersten und der zweiten Steuerkammer 40, 42, was die Kraft zum Öffnen des Ventils vergrößert. Dann bewegen sich der Ventilstößel 44 und das Ventilelement 49 nach unten in 2, und die Querschnittsfläche der Öffnung des Begrenzungspfades 48 wird größer. Dies vergrößert den Druck Pc in der Kurbelkammer 25, und das Ausgabevolumen des Kompressors 2 sinkt.
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Wenn dagegen die Drehzahl des Motors 11 sinkt, wird die Drehzahl des Kompressors 2 verringert. Wenn jedoch die Strömungsrate des aus dem Kompressor 2 ausgegebenen Kältemittels demgemäß sinkt, sinkt die Druckdifferenz ΔP zwischen der ersten und der zweiten Steuerkammer 40, 42, sodass sich der Ventilstößel 44 und das Ventilelement 49 nach oben in 2 bewegen und die Querschnittsfläche der Öffnung des Begrenzungspfades 48 kleiner wird. Dies senkt den Druck Pc in der Kurbelkammer 25 und erhöht das Ausgabevolumen des Kompressors 2.
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Hierbei bewegen sich der Ventilstößel 44 und das Ventilelement 49 zu der Position, an der die Ventilschließkraft und die Ventilöffnungskraft im Gleichgewicht sind, was bedeutet, dass das Ausgabevolumen des Kompressors 2 sich mechanisch verändert, bis die Druckdifferenz ΔP zwischen der ersten und der zweiten Steuerkammer 40, 42 die vorgegebene Druckdifferenz, d. h. die Solldruckdifferenz ΔPo, welche durch die Ventilschließkraft (elektromagnetische Anziehung) wie oben beschrieben eindeutig bestimmt wird, erreicht. Deshalb wird der Steuerstrom In verändert, um die Solldruckdifferenz ΔPo, welche durch die Ventilschließkraft (elektromagnetische Anziehung) eindeutig bestimmt ist, zu verändern, sodass das Ausgabevolumen verändert werden kann und die Strömungsrate des tatsächlich aus dem Kompressor 2 auszugebenden Kältemittels verändert werden kann.
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Es wird nun unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben, wie die Last auf den Kompressor als Reaktion auf den negativen Bremsdruck gesteuert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels die Last auf den Kompressor als Arbeitsdrehmoment T beschrieben ist. 3 ist ein Flussdiagramm zur Verwendung bei der Veranschaulichung der in der Klimasteuerung 14 in Zusammenhang mit der Steuerung der Last (des Arbeitsdrehmoments T) des Kompressors ausgeführten Steuerungen. Zu Beginn des Steuerflussdiagramms wird der Motor 11 aktiviert und der Klimaschalter in der Klimabedientafel 17 ist eingeschaltet. Mit anderen Worten ist der Kompressor 2 in einem ON-Zustand. 4 ist eine Zeitdiagramm der Betriebszustände der Elemente.
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In Schritt S10 werden verschiedene Signale von der Sensorgruppe 16, der Klimabedientafel 17 und der Motorsteuerung 19 gelesen. In Schritt S20 wird bestimmt, ob der Kompressor 2 in den Betriebssteuerbereich gemäß der Erfindung eingetreten ist. Mit anderen Worten wird, wenn der Motor 11 einen Schichtladungsverbrennungsmodusvorgang ausführt, die Bremse betätigt (was die Bremsleuchte einschaltet), um das Fahrzeug anzuhalten, und wenn die Bremspedalöffnung Null ist (4A bis 4C), wird bestimmt, dass der Steuerbereich vorliegt (4D).
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Wenn in Schritt S20 bestimmt wird, dass der Steuerbereich vorliegt, wird in Schritt S30 bestimmt, ob der negative Bremsdruck Pb des Servobremsgeräts 11a kleiner als ein vorgegebener Bestimmungswert (vorgegebener Wert) B1 ist oder nicht, und falls das Ergebnis der Bestimmung bestätigend ist, wird in Schritt S40 ein Befehl zum Ausführen der Bremssteuerung ausgegeben. Beachte, dass der negative Bremsdruck Pb in Einheiten seines Absolutwerts betrachtet wird, und wenn der negative Bremsdruck Pb kleiner ist, bedeutet dies, dass der Druck näher an dem Atmosphärendruck ist. Der obige Bestimmungswert B1 ist auf einen Wert größer als der Bestimmungswert B2 gesetzt. Bei dem Wert B2 wird der negative Bremsdruck Pb verringert, wie durch die strichpunktierte Linie in 4F angegeben, und das Verbrennungsverfahren des Motors 11 sollte von der Schichtladungsverbrennung zu der homogenen Verbrennung gewechselt werden, wie durch die strichpunktierte Linie in 4F angegeben.
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In Schritt S50 wird die Arbeitslast auf den Kompressor 2, mit anderen Worten das Arbeitsdrehmoment T, variabel eingestellt. Der Wert des Arbeitsdrehmoments T für den Betrieb bis zu einem Punkt wird um einen vorgegebenen Wert reduziert. Hierbei wird der Wert einmal auf Null zurückgesetzt. Dann wird der Steuerstrom In so gesteuert, dass das Ausgabevolumen des Kompressors 2 allmählich wiedergewonnen wird, sodass der Wert des Arbeitsdrehmoments T allmählich steigt und auf seinen Ursprungswert zurück kehrt (4G).
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Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn in Schritt S60 bestimmt wird, dass nach Schritt S50 aus einem gewissen Grund der negative Bremsdruck Pb noch kleiner als der Bestimmungswert B2 ist, welcher kleiner als der Bestimmungswert B1 ist, das Verbrennungsverfahren für den Motor 11 in Schritt S70 von der Schichtladungsverbrennung zu der homogenen Verbrennung gewechselt wird, um den für den Fahrzeugbetrieb notwendigen negativen Bremsdruck Pb zu sichern. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S60 negativ ist, kehrt die Steuerung zum Start zurück und der oben beschriebene Steuerfluss wird wiederholt.
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Falls dagegen das Bestimmungsergebnis in Schritt S20 oder S30 negativ ist, geht die Steuerung weiter zu Schritt S80. Dann wird in Schritt S90 eine normale Kompressorsteuerung basierend auf dem Messsignal Te des Blastemperatursensors 13 des Verdampfapparats ausgeführt, und die Steuerung geht weiter zu Schritt S60.
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Wie bei der obigen Erläuterung wird, wenn der negative Bremsdruck Pb niedriger als der vorgegebene Bestimmungswert B1 ist, das Arbeitsdrehmoment T des Kompressors 2 um einen vorgegebenen Wert verringert. (In dem obigen Ausführungsbeispiel wird der Wert einmal auf Null zurückgesetzt.) Deshalb wird die Last auf den Motor 11 proportional zu der Reduzierung der Last auf den Kompressor 2 verringert, sodass die Ansaugluftmenge reduziert und die Drosselklappe 11b in die geschlossene Stellung gesetzt wird. Auf diese Weise kann der negative Bremsdruck Pb gesichert und die Schichtladungsverbrennung fortgesetzt werden. Beachte, dass der dem Servobremsgerät 11a zugeführte negative Bremsdruck Pb durch die Druckspeicherfunktion des Servobremsgeräts 11a aufrechterhalten werden kann (4F).
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Das Arbeitsdrehmoment T wird dann erhöht, um das Volumen des Kompressors 2 allmählich wiederzugewinnen. Deshalb kann verhindert werden, dass das Klimaleistungsvermögen gegenüber allem, was das Kühlkreislaufgerät 1 wie in dem herkömmlichen Fall stoppen kann (wie durch die doppelstrichpunktierte Linie in 4G dargestellt), mit anderen Worten gegen alles, das den Kompressor 2 abschalten kann (4H), fehlschlägt.
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Hierbei wird die Last auf den Kompressor 2 als das Arbeitsdrehmoment T gesteuert, sodass der negative Bremsdruck Pb in direktem Zusammenhang mit dem Verbrennungsverfahren des Motors 11 sichergestellt werden kann.
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7 zeigt ein Fahrzeug 60, in dem die Konstruktionen und Systeme von 1, einschließlich einem Kühlkreislaufgerät 1 der vorliegenden Erfindung, typischerweise eingebaut sind.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 5 und 6 dargestellt. Wie in 5 dargestellt, wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Schritt S41 der Bestimmung eines Verkleinerungswerts für das Arbeitsdrehmoment T des Kompressors 2 in Abhängigkeit von dem negativen Bremsdruck Pb zu dem Steuerfluss des ersten Ausführungsbeispiels hinzugefügt.
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Beachte, dass das Arbeitsdrehmoment T des Kompressors 2 auf verschiedenen Wegen berechnet werden kann. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird das Arbeitsdrehmoment basierend auf dem durch einen Hochdrucksensor 18 erfassten Hochdruck, d. h. dem Ausgabedruck des Kompressors, und dem das Ausgabevolumen des Kompressors indirekt anzeigenden Steuerstrom In und der Drehzahl des Motors berechnet.
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Wie in 6 dargestellt, entspricht in Schritt S41 das Drehmomentverkleinerungsmaß ΔT des Kompressors 2 der Differenz zwischen dem Bestimmungswert B1 und dem negativen Bremsdruck Pb, nachdem er niedriger als der Bestimmungswert B1 (z. B. nach 0,5 sec) wird. Insbesondere wird das Drehmomentverkleinerungsmaß ΔT umso größer, je kleiner der negative Bremsdruck Pb ist, mit anderen Worten je größer die negative Druckdifferenz (negative Druckdifferenz = Bestimmungswert B1 – negativer Bremsdruck Pb) ist.
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In Schritt S50 wird das in Schritt S41 bestimmte Drehmomentverkleinerungsmaß ΔT von dem Arbeitsdrehmoment T des Kompressors 2 vor dem Start der Steuerung subtrahiert, um ein Sollkompressordrehmoment To zu bestimmen. Hierbei wird ein Sollsteuerstrom Ino zum Steuern des Ausgabevolumens des Kompressors 2 durch einen Umkehrvorgang unter Verwendung des Sollkompressordrehmoments To, des durch den Hochdrucksensor 18 erfassten Hochdrucks (Ausgabedruck des Kompressors) und der Motordrehzahl bestimmt, sodass das Arbeitsdrehmoment T des Kompressors 2 gleich dem Sollkompressordrehmoment To wird.
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Das Ausgabevolumen des Kompressors 2 wird basierend auf dem Sollsteuerstrom Ino gesteuert, und das um das Drehmomentverkleinerungsmaß ΔT kleinere Arbeitsdrehmoment To wird angelegt. Dann wird der Steuerstrom In eingeschränkt, um ein Fehlschlagen des Klimaleistungsvermögens zu verhindern. Das Ausgabevolumen des Kompressors 2 wird allmählich wiedergewonnen, und der Wert des Arbeitsdrehmoments T wird auf den Ursprungswert erhöht.
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Auf diese Weise kann die Schichtladungsverbrennung des Motors 11 aufrechterhalten werden, während die Auswirkung auf das Klimaleistungsvermögen minimiert werden kann. Das Arbeitsdrehmoment T des Kompressors 2 kann unter Verwendung von Messsignalen für das Ausgabevolumen, den Ausgabedruck, die Motordrehzahl und dergleichen, welche für eine normale Steuerung des Kühlkreislaufgeräts 1 verwendet werden, einfach gesteuert werden.
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Modifikationen
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Gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Arbeitsdrehmoment T erhöht, wenn der Wert des Arbeitsdrehmoments T des Kompressors 2 um ein vorgegebenes Maß verringert wird, aber das Arbeitsdrehmoment To auf dem reduzierten Niveau kann ebenso unter Berücksichtigung der Sicherung sowohl des negativen Bremsdrucks Pb als auch des Klimaleistungsvermögens für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten werden.
