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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserungen einer Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor mit einem Paar Einlasskanälen für jeden Motorzylinder, und
insbesondere eine solche Steuervorrichtung für die zusammenwirkende Steuerung von
Einlassluft-Steuerung und Kraftstoff-Einspritzsteuerung.
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Stand der
Technik
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Ein
Verbrennungsmotor, ausgestattet mit einem Paar Einlassventilen für jeden
Motorzylinder, wurde in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung
Nr. 4-94433 offenbart. In dem Motor, der in der japanischen, vorläufigen Patentveröffentlichung
Nr. 4-94433 offenbart
ist, wird in niedrigen Motordrehzahlbereichen ein (Einlassventil)
des Paars Einlassventile in einem im Wesentlichen inaktiven Zustand
gehalten und leicht geöffnet
mit einer solch schmalen Öffnung
gehalten, dass das Einlassventil in dessen im Wesentlichen geschlossenen
Position pausiert und zusätzlich
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehen ist, um einheitlich
einen Kraftstoffnebel zu beiden der Einlasskanäle, die mit den entsprechenden
Einlassventilen verbunden sind, einzuspritzen. Daher ist es möglich, einen
großen
Gasstrom (erhöhte
Turbulenz) in dem Motorzylinder durch Halten des einen Einlassventils
in dem vorstehend beschriebenen, im Wesentlichen inaktiven Zustand
zu erzeugen.
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US-A-5
404 856 offenbart ein Kraftstoffeinspritz-Steuersystem, welches
das Benetzen einer Einlasswand und eines -ventils in einem Motor
auszugleichen, der geeignet ist, ein oder zwei Einlassventile zu
betreiben, abhängig
von den Motorlaufbedingungen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Jedoch
würde im
Falle eines Verbrennungsmotors mit einem Paar Einlassventile für jeden
Zylinder Kraftstoff in zwei Einlasskanäle, die verbunden sind mit
den entspre chenden Einlassventilen, selbst während eines Ein-Einlassventil-Betriebsmodus, während dem
eines des Paars Einlassventile in dessen im Wesentlichen inaktiven
Zustand gehalten ist, eingespritzt. In diesem Fall besteht ein Nachteil
einer unerwünschten
Wandbenetzung an dem Einlasskanal, der in dem, im Wesentlichen inaktiven
Zustand gehalten ist. Das heißt,
eine Stromrate an Kraftstoff, der an der inneren Wandoberfläche des
Einlasskanal haftet, wobei die Stromrate hiernach als „Wandkraftstoffmassenstromrate" bezeichnet wird,
neigt dazu, anzusteigen. Es besteht die Schwierigkeit ein einheitliches
Luft/Kraftstoffgemisch in dem Motorzylinder (oder in der Verbrennungskammer)
zu bilden und somit neigt die Übergangs-Luft/Kraftstoffgemischraten-Steuergenauigkeit
dazu, herabgesetzt zu werden. Als Folge wird auch die Auslassemissionssteuerungsleistung
herabgesetzt. Zusätzlich
existiert ein Unterschied in der Einlassluftgeschwindigkeit zwischen
einem Ein-Einlassventilbetriebsmodus, während dem ein (Einlassventil)
eines Paars Einlassventile in dessen im Wesentlichen inaktiven Zustand
gehalten wird, und das andere Einlassventil abhängig von den Motorbetriebsbedingungen
betrieben wird, und einem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus, während dem
beide (Einlassventile) des Paars Einlassventile abhängig von
den Motorbetriebsbedingungen betrieben werden. Der Unterschied in
der Einlassluftgeschwindigkeit führt
zu einem Unterschied in der Wandkraftstoffmassenstromrate. Somit
ist es erwünscht,
die Übergangs-A/F-Steuergenauigkeit durch
Ausgleichen einer Kraftstoffeinspritzmenge zu verbessern, wobei
der Unterschied in der Wandkraftstoffmassenstromrate zwischen den
zwei unterschiedlichen Einlassventilbetriebsmodi berücksichtigt
wird.
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen
Verbrennungsmotor zu schaffen, welche die vorstehenden Nachteile
vermeidet.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen
Verbrennungsmotor zu schaffen, welche einen erhöhten Gasstrom innerhalb eines
Motorzylinders in einem niedrigen Motorlastbereich sichert und eine
hohe Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuergenauigkeit
selbst während
eines Lastwechselübergangs
beibehält.
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Um
die vorstehende und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu
erfüllen,
umfasst eine Steuervorrichtung für
einen Verbrennungsmotor ein Paar Einlassventile, die für jeden
Zylinder des Motors vorhanden sind, eine Modus-Auswahleinrichtung,
die in Abhängigkeit
von Motorbetriebsbedingungen entweder einen ersten Betriebsbereich,
in dem Luft nur über
einen ersten der Einlasskanäle
in den Zylinder angesaugt wird, oder einen zweiten Betriebsbereich auswählt, in
dem Luft über
beide Einlasskanäle
in den Zylinder angesaugt wird, eine Kraftstoffeinspritzung, die
sich in dem ersten Einlasskanal befindet, über den Luft in den ersten
und den zweiten Betriebsbereich einströmt, und eine Ausgleichseinrichtung, die
einen Ausgleichsmodus für
eine Einspritzmenge von durch die Einspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff
auf Basis von Veränderungen
einer Quantität
von Wand-Kraftstoffmassenstrom, der bei Übergangs-Betriebsbedingungen an der Innenwandfläche jedes
der Einlasskanäle
haftet, von einem ersten Ausgleichsmodus, der so vorprogrammiert
ist, dass er für
den ersten Betriebsbereich geeignet ist, und einem zweiten Ausgleichsmodus,
der so vorprogrammiert ist, dass er für den zweiten Betriebsbereich
geeignet ist, auf den anderen umstellt.
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Gemäß noch eines
weiteren Aspekts der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern
eines Verbrennungsmotors, wobei der Motor ein Paar Einlasskanäle, die
für jeden
Zylinder des Motors vorhanden sind, ein Paar Einlassventile, die
sich jeweils in den entsprechenden Einlasskanälen befinden, und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung,
die in einem ersten der Einlasskanäle angeordnet ist, enthält, um Luft durch
den ersten Einlasskanal über
alle Betriebsbereiche des Motors strömen zu lassen: Auswählen in Abhängigkeit
von Motorbetriebsbedingungen, entweder ein (Einlassventil) eines
Betriebsmodus mit einem Einlassventil, in dem ein erstes Einlassventil während eines
Einlasshubs geöffnet
wird und das zweite Einlassventil in einem geschlossenen Zustand gehalten
wird, so dass Luft nur über
den ersten Einlasskanal in den Zylinder angesaugt wird, oder ein (Einlassventil)
eines Betriebsmodus mit zwei Einlassventilen, in dem die Einlassventile
während
des Einlasshubs beide geöffnet
werden, so dass Luft über beide
Einlasskanäle
in den Zylinder angesaugt wird, und Umstellen eines Ausgleichsmodus
für eine
durch die Einspritzeinrichtung eingespritzte Einspritzmenge an Kraftstoff
auf Basis von Änderungen
einer Quantität
von Wand-Kraftstoffmassenstrom, die während Übergangs-Betriebsbedingungen an einer Innenwandfläche jedes
der Einlasskanäle
haftet, von einem ersten Ausgleichsmodus, der so vorprogrammiert
ist, dass er für
den Betriebsmodus mit einem Einlassventil geeignet ist, und einem
zweiten Ausgleichsmodus, der so vorprogrammiert ist, dass er für den Betriebsmodus
mit zwei Einlassventilen geeignet ist, auf den anderen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Systemdiagramm eines Verbrennungsmotors, ausgestattet mit einem
Paar Einlasskanälen
für jeden
Motorzylinder, welches den allgemeinen Steuersystemkomponenten-Aufbau
zeigt.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau der Einlasskanäle des Motors,
dargestellt in 1, zeigt.
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3 ist
eine Längs-Querschnittsansicht, welche
den allgemeinen elektromagnetischen Ventil-Betriebsmechanismus zeigt.
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4 ist
ein detailliertes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung
der Erfindung.
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5 ist
ein Kennfeld einer vorbestimmten Kennlinie, welche die Einlassventil-Betriebsmodus-Umschaltkennlinie
zwischen einem Ein-Einlassventil-Betriebsmodus
und einem Zwei-Einlassventil-Betriebsmodus in der Steuervorrichtung
des Ausführungsbeispiels
zeigt.
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6 zeigt
einen Kurbelwinkel über
Kanal-Stromgeschwindigkeits-Kennlinienkurven in jedem der Einlassventil-Betriebsmodi.
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7 zeigt
einen Kurbelwinkel über Wand-Kraftstoffmassenstromraten-Kennlinienkurven
in jedem der Einlassventil-Betriebsmodi.
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8 ist
ein Flussdiagramm, welches eine Steuerroutine für den Einlassventil-Betriebsmodus-Umschaltbetrieb
und den Wand-Kraftstoffmassenstromraten-Ausgleich in der Steuervorrichtung des
Ausführungsbeispiels
zeigt.
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9 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, welches die Wand-Kraftstoffmassenstromrate
bezogen auf den Kraftstoffeinspritzmengenausgleich (für Niedrigfrequenzkomponenten),
ausgeführt
durch die Steuervorrichtung des Ausführungsbeispiels, zeigt.
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10 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, welches die Wand-Kraftstoffmassenstromrate
bezogen auf den Kraftstoffeinspritzmengenausgleich (für Hochfrequenzkomponenten),
ausgeführt
durch die Steuervorrichtung des Ausführungsbeispiels, zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
Bezug nun auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1,
ist die Motorsteuervorrichtung der Erfindung erläutert in einem Viertakt-, Funkenzündungs-,
Vierventil-Benzin-Verbrennungsmotor 101 zur
Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Wie in 1 dargestellt,
wird Luft durch ein Ansaugsystem, das eine Einlass-Luftleitung 102a,
einen Einlass-Luftsammler 102b und einen Einlassverteiler 102c enthält, in jeden
Motorzylinder gesaugt. Ein Luftmengenmesser (AFM) 105 ist
an der Einlass-Luftleitung 102a angeordnet, um eine Menge
an Luft, die durch den Luftmengenmesser fließt und in den Motor gesaugt
wird, zu ermitteln. Ein Heißdraht-Massen-Luftmengenmesser
wird gewöhnlich
als der Luftmengensensor verwendet. Wie deutlich in 2 gezeigt
ist, ist ein Paar Einlasskanäle 103a und 103b mit
jedem Motorzylinder verbunden. Ein Paar Einlassventile 108a und 108b ist
in den entsprechenden Einlasskanälen
angeordnet, um diese zu öffnen
und zu schließen.
Wie anhand 2 gesehen werden kann, ist ein Kraftstoffeinspritzventil
(einfach: eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung) 107 in dem
Einlasskanal 103a angeordnet, der so mit dem Einlassventil 108a verbunden
ist, dass ein Kraftstoff durch die Einspritzeinrichtung zu einer
Seite der Ausrundung des Einlassventils 108a eingespritzt
wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Einlasskanäle 103a und 103b durch
Teilen der Einlass-Luftleitung in zwei abzweigende Rohre kurz vor
den Einlassventilen 108a und 108b gebildet. Alternativ
können
zwei Einlasskanäle 103a und 103b so
ausgebildet sein, dass die entsprechenden Einlasskanäle sich
individuell von dem stromabwärtsgelegenen
Ende des Kollektors 102b zu dem Motorzylinder erstrecken.
Ein Paar Auslassventile 109a und 109b ist in dem
Motor zum Öffnen
und Schließen
der entsprechenden Auslasskanäle
angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel
umfasst jedes der Einlassventile 108a und 108b ein elektromagnetisch
angetriebenes Einlassventil. Auf die gleiche Weise umfasst jedes
der Auslassventile 109a und 109b ein elektromagnetisch
angetriebenes Auslassventil. Ein solches elektromagnetisches Motorventil
(108a, 108b, 109a, 109b) kann
mittels eines elektromagnetischen Aktuators, wie in 3 dargestellt,
betrieben werden. Das Öffnen
und Schließen (das
heißt
der Ventiltakt) der Motorventile (108a, 108b, 109a, 109b)
kann elektronisch variabel gesteuert werden, unabhängig von
einander, als Antwort auf Steuersignale, die von einer elektronischen Motorsteuereinheit
(ECU) 113 zu den entsprechenden elektromagnetischen Aktuatoren
erzeugt werden. Eine Zündkerze 110 ist
in ein Gewindeloch des Zylinderkopfes für jede Verbrennungskammer des Motors 101 eingeschraubt,
um das Luft-Kraftstoff-Gemisch
in der Verbrennungskammer zu zünden.
Während
des Auslasshubs werden verbrannte Gase von dem Motorzylinder durch
die Auslasskanäle,
die mit Auslassventilen 109a und 109b verbunden sind,
ausgelassen in den Auslassverteiler 111. Bezugszeichen 112 kennzeichnet
einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor,
der in der Abzweigung des Auslassverteilers 111 angeordnet
ist, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch-Verhältnis
(oftmals abgekürzt
mit „A/F" Verhältnis oder
AFR) basierend auf dem Prozentsatz an Sauerstoff, der in den Motorauslassgasen
zu jeder Zeit enthalten ist, wenn der Motor läuft, zu überwachen oder zu ermitteln,
so dass die elektronische Motorsteuereinheit (ECU) das A/F Verhältnis so
nahe wie möglich
stöchiometrisch
halten kann, für
eine vollständige
Verbrennung und minimale Auslassemissionen. Die elektronische Steuereinheit
umfasst gewöhnlich
einen Mikrocomputer. Obwohl dies nicht klar in 1 dargestellt
ist, umfasst ECU 113 eine zentrale Verarbeitungseinheit
(CPU), welche die notwendigen arithmetischen Berechnungen durchführt, informatorische
Daten verarbeitet, Signale von Motor/Kraftfahrzeug-Sensoren mit
vorbestimmten oder vorprogrammierten Grenzwerten vergleicht und
notwendige Akzeptanzentscheidungen trifft, und Speicher (RAM, ROM),
eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle und Treiber (Treiber-Schaltkreise) zur
Verstärkung
von Ausgangssignalen von der Ausgangsschnittstelle. Aktuell führt ECU 113 verschiedene
Datenverarbeitungsschritte, dargestellt in 8, 9 und 10 aus,
welche vollständig später beschrieben
werden. Die Eingangsschnittstelle des ECU 113 empfängt informatorische
Eingangsdaten von verschiedenen Motor/Kraftfahrzeugsensoren, nämlich dem
Luftmengenmesser 105, dem A/F-Verhältnissensor 112,
einem Kurbelwinkelsensor 114, einem Motortemperatursensor 115,
einem Einlassluft-Temperatursensor 116, einem Öffnungsbeschleunigungssensor 117 und
einem Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor 118. Obwohl es
nicht deutlich in den Zeichnungen dargestellt ist, ist die Ausgangsschnittstelle
des ECU 113 so ausgebildet, oftmals durch die Treiberschaltkreise
mit elektrischen Lasten elektronisch verbunden zu werden, wie Kraftstoffeinspritzeinrichtungsmagneten
von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 107, Zündkerzen 110,
einem elektromagnetischen Einlassventilaktuator für die Einlassventile 108a und 108b und
einem elektromagnetischen Auslassventilaktuator für die Auslassventile 109a und 109b,
zum Erzeugen von Steuerbefehlsignalen, um diese elektrischen Lasten
zu betreiben. Der Kurbelwinkelsensor 114 ist ausgebildet
zum Überwachen
der Motordrehzahl Ne genauso wie einer relativen Position der Motor-Kurbelwelle. Ein Kühlmitteltemperatursensor
wird gewöhnlich
als Motortemperatursensor 115 verwendet. Der Kühlmitteltemperatursensor
ist an dem Motor montiert und gewöhnlich in eine der oberen Kühlmitteldurchlässe eingeschraubt,
um die aktuelle Betriebstemperatur des Motors (Motorkühlmitteltemperatur
oder Wassertemperatur, gekennzeichnet mit Tw) zu ermitteln. Der Einlassluft-Temperatursensor 116 ist
allgemein an der Einlassluftleitung 102a oder dem Einlassverteiler 102c zum Überwachen
der und Reagieren auf die Lufttemperatur Ta innerhalb der Einlassluftleitung (oder
dem Einlassverteiler) angeordnet. Der Einlasslufttemperatursensor 106 ist
nützlich,
um Veränderungen
in der Luftdichte eines Luftstroms durch die Einlass-Luftleitung 102 zu
ermitteln. Der Öffnungsbeschleunigungssensor 117 ist
nahe dem Beschleuniger zum Überwachen
eines Öffnungs-APO
des Beschleunigers (die Herabdrückmenge
des Beschleunigungspedals) angeordnet. Der Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor 118 ist
gewöhnlich
an entweder dem Getriebe oder der Querachse (bei vorderradangetriebenen
Kraftfahrzeugen) angeordnet, um die Ausgangswellendrehzahl zu den
Straßenrädern zu überwachen.
Die Ausgangswellendrehzahl wird als ein pulsierendes Spannungssignal
zu der Eingangsschnittstelle des ECU 113 weitergeleitet
und in die Kraftfahrzeuggeschwindigkeitsdaten konvertiert. Die Betriebsparameter,
die durch die vorstehend aufgeführten
Sensoren ermittelt wurden, werden verwendet, um einen Zündtakt eines
elektronischen Zündsystems,
das Zündkerzen 110 beinhaltet,
eine Kraftstoffeinspritzmenge genauso wie einen Kraftstoffeinspritztakt
jeder Einspritzeinrichtung 110, die in einem elektronischen
Kraftstoffeinspritzsystem umfasst ist, einen Einlassventilschließtakt (IVC)
jedes der Einlassventile (108a, 108b), einen Einlassventilöffnungstakt
(IVO) jedes der Einlassventile, einen Auslassventilöffnungstakt
(EVO) jedes der Auslassventile (109a, 109b) und
einen Auslassventilschließtakt
(EVC) jedes der Auslassventile elektronisch zu steuern.
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In
Bezug nun auf 3 ist dort der detaillierte
Aufbau jedes der elektromagnetisch betriebenen Einlassventile (108a, 108b)
und elektromagnetisch betriebenen Auslassventile (109a, 109b)
beschrieben. Wie anhand des in 3 dargestellten
Querschnitts zu sehen ist, umfasst jede Motorventileinheit (108a, 108b, 109a, 109b)
einen elektromagnetischen Aktuator. Der elektromagnetische Aktuator
besteht aus zumindest einem axial beweglichen Kolben (bestehend
aus einer beweglichen Stange 210, die mit dem oberen Ende 202a des
Ventilschafts eines Motorventilteils 202 fixiert ist, einem
beweglichen, scheibenförmigen
Teil 211, der aus einer magnetischen Substanz hergestellt
ist, fixiert mit dem Mittelteil der Stange 210 und angeordnet
ist, zwischen zwei gegenüberliegend
sich anziehenden Flächen 208b und 209b von
Magneten 208 und 209), einer oberen gewendelten
Ventilfeder 215, einer unteren gewendelten Ventilfeder 204,
oberen und unteren elektromagnetischen Spulen 209a und 208a und
oberen und unteren Magneten 209 und 208. Die bewegliche
Kolbenstange 210 ist gleitbar in die axialen Zentralbohrungen
der Magneten 208 und 209 eingepasst und koaxial
zu dem Ventilschaft des Motorventilteils 202 angeordnet.
Der Motorventilteil 202 ist gleitbar gestützt auf
einer Ventilführung
(nicht beziffert) in dem Zylinderkopf 201. Ein Ventilhalter 203 ist
fixiert verbunden mit dem Ventilschaft. Die untere Ventilfeder 204 ist
zwischen dem Ventilhalter und der abgeflachten Bodenfläche des
ausgenommenen Teils des Zylinderkopfes 201 angeordnet,
um permanent den beweglichen Kolben in eine Richtung zum Schließen des
Kanals 201a des Zylinderkopfes vorzuspannen. Die Bezugszeichen 205, 206 und 207 kennzeichnen dreigeteilte
Gehäuse,
in denen die Magneten 208 und 209 aufgenommen
sind. Die Gehäuse 205, 206 und 207 sind
fest montiert an dem Zylinderkopf. Eine obere elektromagnetische
Spule 209a ist in dem ringförmigen, ausgenommenen Teil,
der in dem oberen Magnet 209 gebildet ist, angeordnet,
während
eine untere elektromagnetische Spule 208a in dem ringförmigen,
ausgenommenen Teil, der in dem unteren Magneten 208 ausgebildet
ist, angeordnet ist. Wenn die elektromagnetische Spule 208a angeregt
oder bestromt wird mittels des Treibers, der damit verbunden ist,
wird der bewegliche, scheibenförmige
Kolbenteil 211 abwärts
angezogen (das heißt,
zu der oberen anziehenden Seite 208b des unteren Magneten 208)
gegen die Vorspannung der unteren Ventilfeder 204 mittels
einer Anziehungskraft. Umgekehrt wird, wenn die elektromagnetische
Spule 209a angeregt oder bestromt wird, mittels dem damit
verbundenen Treiber, der bewegliche, schreibenförmige Kolbenteil 211 nach
oben angezogen (das heißt
zu der unteren Anziehungsseite 209b des oberen Magneten 209)
gegen die Vorspannung der oberen Ventilfeder 215 mittels
einer Anziehungskraft. Ein oberer Ventilfedersitz 214 ist
fixiert mit dem oberen Ende der beweglichen Kolbenstange 210.
Die obere Ventilfeder 215 ist zwischen dem oberen Ventilfedersitz 214 und dem
unteren Wandteil einer Federabdeckung 216 angeordnet, um
permanent den beweglichen Kolben in eine Öffnungsrichtung des Kanals 201a vorzuspannen.
Mit der vorstehend aufgeführten
Anordnung ist es möglich,
das Öffnen
und Schließen
jedes der Motorventile (108a, 108b, 109a, 109b)
willkürlich zu
steuern durch Steuern der Aktivierung und Deaktivierung der elektromagnetischen
Spulen. Ein Versatzsensor 217 ist an dem oberen Ende der
beweglichen Kolbenstange 210 zum Überwachen oder Ermitteln eines
axialen Versatzes (oder einem aktuellen Ventilhub oder einer aktuellen
Ventilhubhöhe)
der beweglichen Stange 210 angeordnet. Gewöhnlich ist der
Veratzsensor 217 in seiner einfachsten Form allgemein ein
Potentiometer (ein variabler Resistor).
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Details
der Motorsteuerung, ausgeführt durch
die ECU 113, zugehörig
zu der Steuervorrichtung des Ausführungsbeispiels, sind weiter
unten in Bezug auf das Blockdiagramm, das in 4 dargestellt
ist, beschrieben. Ein Abschnitt zur Berechnung eines erwünschten Öffnungsbereich 51 berechnet arithmetisch
eine erwünschte Öffnungsfläche A des Ansaugsystems,
im Wesentlichen korrespondierend zu einem erwünschten Motorauslassdrehmomentwertes
auf Basis der Öffnungsbeschleunigung
APO, ermittelt durch den Beschleunigungssensor 117. Ein Abschnitt
zur Berechnung einer erwünschten
Volumenstromrate 52 berechnet arithmetisch eine erwünschte Volumenstromrate
tQHO, korrespondierend zu einer gewünschten Einlassluftmenge auf
Basis einer gewünschten
Ansaugsystemöffnungsfläche A, einer
Motordrehzahl Ne und einem Versatz des Motors. Ein Abschnitt zur
Berechnung eines erwünschten
Ventiltakts 53 berechnet oder bestimmt einen gewünschten
Einlassventilschließtakt
(IVC), einen gewünschten
Einlassventilöffnungstakt
(IVO), einen gewünschten
Auslassventilschließtakt
(EVC) und einen gewünschten
Auslassventilöffnungstakt (EVO)
der Einlass- und Auslassventile (108a, 108b, 109a, 109b)
auf Basis der gewünschten
Volumenstromrate tQHO und einer gewünschten internen Auslassgas-Rückzirkulationsrate
(EGR). Mittels einer elektronischen, variablen Ventil-Taktsteuerung basierend
auf den Ventiltakten (IVC, IVO, EVC, EVO), bestimmt durch den Abschnitt
zur Berechnung des gewünschten
Ventiltakts 53, wird die Einlassluftmenge gesteuert oder
näher gebracht
zu der gewünschten
Einlassluftmenge (gewünschten
Volumenstromrate tQHO). Die elektronische, variable Ventiltaktsteuerung
ermöglich
eine hochansprechende Einlassluftmengensteuerung und trägt zu einem großen Gasstrom
(erhöhten
turbulenten Luftstrom) innerhalb des Motorzylinders, mit dem ersten
Einlassventil 108a gehalten in dessen geschlossenem Zustand
im Falle einer relativ geringen gewünschten Einlassluftmenge, bei.
Ein Einlassventil/Auslassventil-Antriebsabschnitt 54 gibt
Antriebssignale (gesteuerte Stromsignale für die elektromagnetischen Spulen 208a und 209a)
zu den entsprechenden elektromagnetischen Aktuatoren der Einlass-
und Auslassventile (108a, 108b, 109a, 109b)
in Über einstimmung
mit den erwünschten
Ventiltakten (IVC, IVO, EVC, EVO) aus. Das System gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist so ausgelegt, dass eine Luftmenge, die in jeden Motorzylinder
gesaugt wird, auf einen Wert, korrespondierendend zu der gewünschten
Volumenstromrate, durch Steuern des Einlassventilschließtaktes
(IVC) jedes der Einlassventile 108a und 108b,
als Antwort auf eine erforderliche Volumenstromrate tQHO geregelt
oder gesteuert werden kann. Ein Entscheidungsabschnitt zum Schalten
eines Einlassventil-Betriebsmodus (einfach, eine Ventilbetriebsmoduswähleinrichtung) 56 wählt entweder einen
Ein-Einlassventilbetriebsmodus oder einen Zwei-Einlassventilbetriebsmodus basierend
auf den Motorbetriebsbedingungen, das heißt, der Motorlast (gewünschte Volumenstromrate
tQHO) und der Motordrehzahl Ne aus. Während dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus
wird ein erstes (108a) der Einlassventile 108a und 108b angetrieben
und somit wird Luft durch nur den ersten Einlasskanal 103a,
verbunden mit dem ersten Einlassventil 108a, in den Zylinder
gesaugt. Während
des Zwei-Einlassventilbetriebsmodus, sind das erste und das zweite
Einlassventil 108a und 108b beide angetrieben
und somit wird Luft durch zwei Einlasskanäle 103a und 103b in
den Zylinder gesaugt. Konkret ist, wie anhand dem vorbestimmten
oder vorprogrammierten Kennlinienkennfeld gemäß 5 gesehen
werden kann, in einem vorbestimmten Hochlast-, Hochgeschwindigkeitsbetriebsbereich
der Zwei-Einlassventilbetriebsmodus ausgewählt, und
somit können
die Einlassventile 108a und 108b beide in einer
Weise geöffnet
werden, um es so dem Luft-Kraftstoffgemisch zu ermöglichen, in
den Motorzylinder über
zwei Einlasskanäle 103a und 103b zu
gelangen. In anderen Motorbetriebsbereichen außer dem für den hochlastigen Hochgeschwindigkeitsbetrieb,
das heißt,
zumindest in einem vorbestimmten Niedriglast-, Niedriggeschwindigkeitsbetriebsbereich,
bevorzugt in vorbestimmten Niedrig- und Mittellast-, Niedrig- und
Mittelgeschwindigkeitsbetriebsbereichen, ist der Ein-Einlassventilbetriebsmodus
ausgewählt,
so dass das zweite Einlassventil 108b vollständig geschlossen
gehalten wird, wohingegen nur das erste Einlassventil 108a angetrieben
oder geöffnet
ist, abhängig
von den Motorbetriebsbedingungen, um es dem Luft-Kraftstoffgemisch zu ermöglichen,
in den Motorzylinder über nur
den Einlasskanal 103a, verbunden mit dem ersten Einlassventil 108a zu
gelangen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist, um den
Ein-Einlassventilbetriebsmodus zu erhalten, das erste Einlassventil 108a in
dem betriebsbereiten Zustand gehalten und das zweite Einlassventil 108b ist
komplett geschlossen gehalten. Alternativ kann ein Einlassluftstrom-Steuerventil
stromaufwärts
zu dem zweiten Einlassventil, bereitgestellt in dem zweiten Einlasskanal angeordnet
sein, um so den Luftfluss, der zu dem zweiten Einlassventil in dem
Ein-Einlassventilbetriebsmodus
gerichtet ist, zu blockieren. Solch ein Aufbau, indem das zweite
Einlassventil 108b selbst in dem komplett geschlossenen
Zustand gehalten ist, um den Ein-Einlassventilbetriebsmodus zu erhalten, ist
einfach, verglichen mit der Verwendung eines zusätzlichen Stromsteuerventils.
Wie zuvor erörtert, wird
somit in den Niedrig- und Mittellast-, Niedrig- und Mittelgeschwindigkeitsbetriebsbereichen,
wenn der Ein-Einlassventilbetriebsmodus ausgewählt ist, somit Luft durch eine
vergleichsweise schmale Öffnungsfläche, definiert
durch nur einen Einlasskanal 103a (erstes Einlassventil 108a),
in den Zylinder eingeführt oder
eingesaugt. Verglichen zu dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus ist während des
Ein-Einlassventilbetriebsmodus dort eine bemerkenswert gesteigerte
Tendenz für
einen Anstieg einer Luftstromgeschwindigkeit (eine Kanalstromgeschwindigkeit)
eines Luftmassenstroms in dem ersten Einlasskanal 103a (verbunden
mit dem ersten Einlassventil 108a) (siehe 6)
vorhanden. Dies sichert einen hohen Gasstrom (erhöhten turbulenten
Luftstrom oder erhöhte
Verwirbelungstätigkeit)
und somit eine Sicherung einer guten Mischung an Kraftstoff und
Luft und eine stabile Verbrennung in den Niedrig- und Mittellast-
und Niedrig- und Mittelgeschwindigkeits-Betriebsbereichen. Zusätzlich zu
dem Vorstehenden ist in dem System gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Kraftstoffeinspritzventil 107 in
einer Seite eines ersten Einlasskanals 103 vorgesehen,
verbunden mit dem ersten Einlassventil 108a, das während des Ein-Einlassventilbetriebsmodus
genauso wie während
des Zwei-Einlassventilbetriebsmodus
angetrieben oder geöffnet
wird, so dass Kraftstoff durch die Einspritzeinrichtung nur zu der
Ausrundung des ersten Einlassventils 108 eingespritzt oder
benetzt wird. Zu Beachten ist, dass ein Kraftstoffnebel nicht zu
der Ausrundung des zweiten Einlassventils 108b gerichtet
ist (siehe 2). Daher neigt, selbst wenn
der Ein-Einlassventilbetriebsmodus
in den Niedrig- und Mittellast-, Niedrig- und Mittelgeschwindigkeitsbetriebsbereichen
ausgewählt
ist und somit nur das erste Einlassventil 108a angetrieben
ist und das zweite Einlassventil 108b, das in dem Einlasskanal 103b angeordnet
ist, in dessen komplett geschlossenem Zustand gehalten ist, eine
Menge an Wandkraftstoffmassenstrom, der an der inneren Wandoberfläche des
zweiten Einlasskanals haftet, dazu, reduziert zu werden. Eingangsinformationen,
die kennzeichnend sind für
Entscheidungsergebnisse der Ventilbetriebsmodusauswahleinrichtung 56,
werden an den zuvor aufgeführten
Abschnitt zur Berechnung des gewünschten
Ventiltakts gesendet. Der Abschnitt zur Berechnung des gewünschten
Ventiltakts 53 bestimmt den gewünschten Einlassventilschließtakt IVC
des Einlassventils 108a auf solche Weise, dass eine gewünschte Volumenstromrate
tQHO nur durch eine Menge an Luft, die nur durch das erste Einlassventil 108a (erster
Einlasskanal 103a) in den Zylinder in den vorbestimmten
Niedrig- und Mittellast-, Niedrig- und Mittelgeschwindigkeits-Betriebsbereichen (siehe
fünfeckige
Fläche
gemäß 5)
gesaugt wird. Umgekehrt bestimmt in dem vorbestimmten Hochlast-,
Hochgeschwindigkeitsbetriebsbereich (siehe die dreieckige Fläche gemäß 5),
in dem eine erforderliche Einlassluftmenge (ein erforderliches Motordrehmoment)
groß ist
und somit der Zwei-Einlassventilbetriebsmodus
ausgewählt
ist, der Abschnitt zur Berechnung des gewünschten Ventiltakts 43 den
erforderlichen Ventilschließtakt
IVC des ersten Einlassventils 108a und den gewünschten Einlassventilschließtakt IVC
des zweiten Einlassventils 108b auf solche Weise, dass
diese eine gewünschte
Volumenstromrate tQHO durch eine Menge an Luft, die durch beide,
das erste und das zweite Einlassventil (erster und zweiter Einlasskanal 103a und 103b)
in den Zylinder gesaugt wird, erzeugt oder erhalten wird. Mehr im
Detail wird während
der Ventiltaktsteuerung der gewünschte
Einlassventilöffnungstakt
IVO jedes Einlassventils (108a, 108b) auf einen
vorbestimmten Ventiltakt fixiert, der im Wesentlichen zu dem oberen
Totpunkt (TDC) korrespondiert. Auf der anderen Seite wird, um eine
gewünschte
Volumenstromrate tQHO zu erzeugen, der gewünschte Einlassventilschließtakt IVC
jedes Einlassventils (108a, 108b) berechnet oder
von dem Kennlinienkennfeld einer vorbestimmten Volumenstromrate tQHO über den
Einlassventilschließtakt
IVC empfangen, das zeigt, wie ein Einlassventilschließtakt IVC variiert,
relativ zu einer gewünschten
Volumenstromrate tQHO. In dem System gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das vorbestimmte tQHO-über-der-IVC-Kennlinien-Kennfeld
vorprogrammiert, so dass der Einlassventilschließtakt IVC phasenvorverschoben
ist zu dem TDC mit einem Absinken in der erforderlichen Volumenstromrate
tQHO (ein Absinken in der erforderlichen Einlassluftmenge), zum
Beispiel während
einem Leichtlastbetrieb und so, dass der Einlassventilschließtakt IVC
phasenverzögert
ist zu dem unteren Totpunkt (BDC) mit einem Anstieg in der gewünschten
Volumenstromrate (einem Anstieg in der gewünschten Einlassluftmenge),
zum Beispiel während
eines Hochlastbetriebs. Ein Abschnitt zur Berechnung der Basiseinspritzmenge 71 berechnet
arithmetisch oder errechnet eine Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp
(korrespondierend zu einer Pulsbreitenzeit eines pulsbreitenmodulierten
Basis-Arbeitszyklussignal) auf Basis der Volumenstromrate QHO, die
zu einer Einlassluftmenge, die durch den Luftmengenmesser ermittelt wurde
und der Motordrehzahl Ne korrespondiert, die durch den Kurbelwinkelsensor 114 ermittelt
wurde. Als Folge davon kann die Basiseinspritzmenge Tp berech net
werden basierend auf einer erforderlichen Volumenstromrate tQHO.
Der Abschnitt zur Berechnung der Einspritzmenge 72 führt einen
Wandkraftstoffmassenstromratenausgleich für die Basiskraftstoffeinspritzmenge
Tp durch, unter Berücksichtigung
von Veränderungen
in der Wandkraftstoffmassenstromrate während den Übergangsmotorbetriebsbedingungen,
insbesondere während Übergängen im
Lastwechsel, um so genau die Basiskraftstoffeinspritzmenge auszugleichen
und um eine Endkraftstoffeinspritzmenge Ti zu berechnen. Der Abschnitt
zur Berechnung der Einspritzmenge 72 ist ausgebildet, um
die Wandkraftstoffmassenstromratenkompensation mittels einer Unterbrechung
der Kraftstoffeinspritzung auszuführen, falls erforderlich. Wie
zuvor diskutiert, besteht ein Unterschied in der Luftstromgeschwindigkeit
innerhalb des ersten Einlasskanals, der verbunden ist mit dem ersten
Einlassventil 108a, zwischen dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus und dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus.
In Bezug auf den Kanalstromgeschwindigkeitsunterschied des ersten
Einlasskanals 103a zwischen den zwei unterschiedlichen
Einlassventilbetriebsmodi, neigt die Wandkraftstoffmassenstromrate
in dem ersten Einlasskanal 103a dazu, bemerkenswert abzusinken
in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus, im Vergleich zu dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus (siehe
die Kennlinienkurven, darggestellt in 7). Aus
den vorstehend ausgeführten
Gründen
ist der Abschnitt zur Berechnung der Einspritzmenge 72 auch
ausgebildet, um zwischen einem Wandkraftstoffmassenstromratenausgleich,
der für
den Ein-Einlassventilbetriebsmodus
verwendet wird, und einem Wandkraftstoffmassenstromratenausgleich, der
für den
Zwei-Einlassventilbetriebsmodus verwendet wird, umzuschalten, abhängig davon,
ob die Ventilbetriebsmodusauswahleinrichtung 56 den Ein-Einlassventilbetriebsmodus
oder den Zwei-Einlassventilbetriebsmodus auswählt. Unabhängig von dem Unterschied hinsichtlich
des Wandkraftstoffmassenstroms in dem ersten Einlasskanal 103a zwischen
den zwei unterschiedlichen Einlassventilbetriebsmodi, kann das System
gemäß dem Ausführungsbeispiel
geeignet die Kraftstoffeinspritzmenge ausgleichen und somit eine
hohe Luft/Kraftstoffverhältnissteuergenauigkeit
selbst während
eines Lastwechselübergangs
gewährleisten.
-
Wie
detailliert in Bezug auf das Flussdiagramm, dargestellt in 8,
beschrieben, führt
die Steuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel die
zusammenwirkende Steuerung der Einlassluftmengensteuerung und der
Kraftstoffeinspritzsteuerung aus, ohne die Luft/Kraftstoffverhältnissteuerungsgenauigkeit
während
Lastwechselübergängen zu
verringern. In den Schritten S1 und S2 werden die Motorbetriebsbedingungen,
das heißt die
Motordrehzahl Ne und die Motorlast (erforderliche Volumenstromrate
tQHO) gelesen. In Schritt S3 wird der bessere des Ein-Einlassventilbetriebsmodus
und des Zwei-Einlassventilbetriebsmodus
ausgewählt
oder bestimmt, abhängig
von der letzten aktuellen Eingabe an informatorischen Daten (Ne,
tQHO) betreffend die Motorbetriebsbedingungen. In Schritt S4 wird
ein Wandkraftstoffmassenstromratenausgleichsmodus von einem ersten
oder zweiten Wandkraftstoffmassenstromratenausgleichsmodus zu dem
anderen umgeschaltet als Antwort auf den durch Schritt S3 bestimmten
Einlassventilbetriebsmodus. Wie vollständig später beschrieben wird in Bezug
auf die in den 9 und 10 dargestellten
Blockdiagramme, ist der erste Wandkraftstoffmassenstromratenausgleichsmodus
vorprogrammiert, um geeignet für den
Ein-Einlassventilbetriebsmodus zu sein, wohingegen der zweite Wandkraftstoffmassenstromratenausgleichsmodus
vorprogrammiert ist, um geeignet für den Zwei-Einlassventilbetriebsmodus
zu sein. Danach wird durch Schritt S5 ein Wandkraftstoffmassenstromratenkorrekturwert
ausgegeben, um genau eine Menge an eingespritztem oder eingedüsten Kraftstoff
auszugleichen.
-
In
Bezug nun auf 9 ist dort das Blockdiagramm
einer Reihe von auf die Wandkraftstoffmassenstromraten bezogenen
Kraftstoffeinspritzmengenausgleichsvorgänge (insbesondere für Niedrigfrequenzkomponenten)
gezeigt. Ein Abschnitt zur Berechnung der Gleichgewichts-Haftmenge 301 berechnet
eine Gleichgewichts-Haftmenge MFH einer Wandkraftstoffmassenstromrate
auf Basis der gesamten Anzahl CYLN# der Motorzylinder, einer gewünschten äquivalenten
Rate TFBYA, einer Basiskraftstoffeinspritzmenge TP und einem Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktor
MFHTVO aus der folgenden Formel. MFH = CYLN# × TFBYA × Tp × MFHTVO
-
Der
Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktor MFHTVO wird arithmetisch
berechnet mittels eines Abschnitts zur Berechnung eines Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktors 302.
Der Abschnitt zur Berechnung eines Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktors 302 empfängt zwei
informatorische Eingabedaten, nämlich
einen Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktorbasiswert MFHQT und
einen Motordrehzahlkorrekturfaktor FHN. Der Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktorbasiswert
MFHQT basiert sowohl auf der Lufttemperatur Ta, die durch den Einlasslufttemperatursensor
ermittelt wird, als auch auf einer gewünschten Volumenstromrate tQHO
und wird aus einem Kennfeld erhalten aus einem vorbestimmten Kennlinienkennfeld,
das zeigt, wie ein Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktorbasiswert
MFHQT variiert relativ zu einem Lufttemperaturwert der Einlassluft,
die in das Ansaugsystem einritt und einer gewünschten Volumenstromrate. Auf der
anderen Seite basiert der Motordrehzahlkorrekturwert MFHN auf den
zuletzt aktualisierten Motordrehzahldaten Ne und wird ausgewählt und
erhalten aus zwei unterschiedlichen MFHN Registertabellen, eine
ist eine erste Registertabelle mit einem ersten vorbestimmten NE über MFHN,
die vorprogrammiert ist, um geeignet für den Ein-Einlassventilbetriebsmodus
zu sein, und die andere ist eine zweite Registertabelle mit einem
vorbestimmten Ne über
MFHN, die vorprogrammiert ist, um geeignet zu sein für den Zwei-Einlassventilbetriebsmodus.
Das heißt,
wenn das System in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus arbeitet,
wird der Motordrehzahlkorrekturfaktor MFHN erhalten auf Basis der
aktuelleren Motordrehzahldaten Ne aus der ersten vorbestimmten Ne-MFHN-Registertabelle.
Umgekehrt wird, wenn das System in dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus
arbeitet, der Motordrehzahlkorrekturfaktor MFHN erhalten auf Basis
der aktuelleren Motordrehzahldaten Ne aus der zweiten vorbestimmten
Ne-MFHN-Registertabelle. Der Abschnitt zur Berechnung des Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktors 302 berechnet den
Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktor MFHTVO basierend auf sowohl
dem Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktorbasiswertes
MFHQT als auch auf dem Motordrehzahlkorrekturfaktor MFHN, ausgewählt in Abhängigkeit
davon, ob das System in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus
arbeitet oder in dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus, anhand der
folgenden Formel. MFHTVO = MFHQT × MFHN
-
Die
Gleichgewichts-Haftmenge MFH, welche durch den Abschnitt zur Berechnung
der Gleichgewichts-Haftmenge 301 berechnet wird, wird in
einen Abschnitt zur Berechnung der Haftgeschwindigkeit 303 ausgegeben.
Der Abschnitt zur Berechnung der Haftgeschwindigkeit 303 empfängt weiter
zwei unterschiedlich informatorische Eingabedaten, nämlich den
vorherigen Wert MF (= MFH(n – 1))
der Gleichgewichts-Haftmenge und eine Mengenrate (oder eine Motorbetriebsbedingung
abhängig
von dem Korrekturfaktor) KMF (die später vollständig beschrieben wird). Der
Abschnitt zur Berechnung der Haftgeschwindigkeit 303 berechnet
eine Haftgeschwindigkeit VMF auf Basis der drei informatorischen
Eingabedaten MFH, KMF und MF aus der folgenden Formel. VMF = (MFH – MF) × KMF
-
Die
Haftgeschwindigkeit entspricht einer Zeitrate eines Wechsels in
der Wandkraftstoffmassenstromrate (einer Menge an Wandkraftstoffmassenstrom
der an der inneren Wandoberfläche
des Einlasskanals haftet). Die vorstehend aufgeführte Mengenrate KMF wird mittels
eines Abschnitts zur Berechnung einer Mengenrate 304 berechnet.
Der Abschnitt zur Berechnung einer Mengenrate 304 empfängt zwei
informatorische Eingabedaten, nämlich
einen Mengenratenbasiswert (oder einen Basiskorrekturfaktor) KMFAT
und einen Motordrehzahlkorrekturtaktor KMFN. Der Mengenratenbasiswert
KMFAT basiert sowohl auf der Lufttemperatur Ta als auch auf einer
gewünschen
Volumenstromrate tQHO und wird kennfeldausgelesen aus einem vorbestimmten
Kennlinienkennfeld, das zeigt, wie ein Mengenratenbasiswert KMFAT
relativ zu einer Lufttemperatur einer Einlassluft, die in das Ansaugsystem
gelangt und zu einer gewünschten
Volumenstromrate variiert. Auf der anderen Seite basiert der Motordrehzahlkorrekturfaktor
KMFN auf den letzten aktuellen Motordrehzahldaten Ne und wird ausgewählt und
erhalten aus zwei unterschiedlichen KMFN-Registertabellen, eine
ist eine erste vorbestimmte Registertabelle für Ne gegenüber KMFN, die vorprogrammiert ist,
um geeignet zu sein für
den Ein-Einlassventilbetriebsmodus, und die andere ist eine zweite
vorbestimmte Registertabelle für
Ne gegenüber
KMFN, die vorprogrammiert ist, um geeignet zu sein für den Zwei-Einlassventilbetriebsmodus.
Wenn das System in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus
arbeitet, wird der Motordrehzahlkorrekturfaktor KMFN, erhalten aus
der ersten vorbestimmten Ne-KMFN-Registertabelle, als Eingabeinformation
ausgewählt,
die in dem Abschnitt zur Berechnung der Mengenrate 304 verwendet
wird. Umgekehrt wird, wenn das System in dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus
arbeitet, der Motordrehzahlkorrekturfaktor, erhalten aus der zweiten
vorbestimmten Ne-KFMN-Registertabelle,
ausgewählt
als Eingabeinformation, die in dem Abschnitt zur Berechnung der
Mengenrate 304 verwendet wird. Dann berechnet der Abschnitt
zur Berechnung der Mengenrate 304 die Mengenrate KMF basierend
auf sowohl dem Mengenratenbasiswert KMFAT als auch dem Motordrehzahlkorrekturfaktor
KFMN, ausgewählt
in Abhängigkeit
davon, ob das System in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus oder
dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus arbeitet, anhand der folgenden
Formel. KMF = KMFAT × KMFN
-
Die
Haftgeschwindigkeit VMF, berechnet durch den Abschnitt zur Berechnung
der Haftgeschwindigkeit 303 wird in einen Abschnitt zur
Berechnung einer Haftmenge 305 eingegeben. Der Abschnitt
zur Berechnung einer Haftmenge 305 berechnet oder schätzt eine
neue Haftmenge MF durch Addieren der Haftgeschwindigkeit VMF, berechnet
in dem Block 303, zu dem vorherigen Wert MFn-1 der Haftmenge
aus der Formel (MF = MFn-1 + VMF). Anstelle
einer Addition der Haftgeschwindigkeit VMF zu dem vorherigen Haftwert
MFn-1 kann eine neue Haftmenge MF berechnet
werden durch Addieren des Produktes K × VMF der Haftgeschwindigkeit
VMF und einem vorbestimmten Koeffizienten K zu der vorherigen Haftmenge
MFn-1. Ein Abschnitt zur Berechnung eines
Korrekturwertes 306 empfängt einen Verzögerungskorrekturfaktor
GHF genauso wie eine berechnete Haftgeschwindigkeit MF und berechnet dann
einen Wandkraftstoffmassenstromratenkorrekturwert KATHOS basierend
auf diesen informatorischen Eingabedaten (VMF, GHF) anhand der Formel (KATHOS
= VMF × GHF).
Danach gleicht ein Abschnitt zur Berechnung einer Einspritzmenge 308 die Basiskraftstoffeinspritzmenge
Tp als Antwort auf den Wandkraftstoffmassenstromratenkorrekturwert
KATHOS, der aus dem Abschnitt zur Berechnung des Korrekturwertes 306 erzeugt
ist, aus, um so eine Endkraftstoffeinspritzmenge Ti zu berechnen
oder bestimmen. Der vorstehend aufgeführte Verzögerungskorrekturfaktor GHF
wird mittels eines Abschnitt zur Berechnung eines Verzögerungskorrekturfaktors 307 berechnet.
Der Abschnitt zur Berechnung eines Verzögerungskorrekturfaktors 307 empfängt zwei
informatorische Eingabedaten, nämlich
einen ersten Verzögerungskorrekturfaktor
GHFN und einen zweiten Verzögerungskorrekturfaktor
GHFQC. Der erste Verzögerungskorrekturfaktor
GHFN wird auf Basis der Motordrehzahldaten Ne (genauer, einer Rate
eines Wechsels in der Motordrehzahl) aus einer vorbestimmten Registertabelle
für einen
Verzögerungskorrekturfaktor
GHFN erhalten. Der zweite Verzögerungskorrekturfaktor
GHFQC wird auf Basis einer Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp (genauer,
einer Rate in dem Wechsel einer Basiskraftstoffeinspritzmenge) aus
einer vorbestimmten Registertabelle für einen Verzögerungskorrekturfaktor
GHFQC erhalten. Der Abschnitt zur Berechnung des Verzögerungskorrekturfaktors 307 wählt einen
kleineren der zwei informatorischen Eingabedaten GHFN und GHFQC
aus, mittels eines sogenannten Niedrig-Auswahlverfahrens min(GHFQC,
GHFN). Ein Auswahlblock (nicht beziffert) wird zwischen einen Abschnitt
zur Berechnung eines Korrekturwertes 306 und einem Abschnitt zur
Berechnung eines Verzögerungskorrekturfaktors 307 verschachtelt,
um genau einen besseren eines voreingestellten Wertes von „1.0" und dem Verzögerungskorrekturfaktor
GHF, bestimmt durch den Block 307, auszuwählen, als
Antwort auf die Haftgeschwindigkeit VMF. Wie weiter oben ausgeführt, neigt,
wenn nur das erste Einlassventil 108 angetrieben oder geöffnet ist
und somit das System in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus arbeitet,
um Luft nur durch den ersten Einlasskanal 103a in den Zylinder
zu saugen, die Luftgeschwindigkeit der Luft, die den ersten Einlasskanal
durchläuft,
dazu, anzusteigen, was zu einer reduzierten Gleichgewichts-Haftmenge
an Wandkraftstoffmassenstrom an der inneren Wandoberfläche des
Einlasskanal 103a führt.
Gemäß der Steuervorrichtung
des Ausführungsbeispiels,
dargestellt in 9, kann der Motordrehzahlkorrekturfaktor
MFHN für
den Gleichgewichts-Haftvervielfachungsfaktor MFHTVO
und der Motordrehzahlkorrekturfaktor KFMN für die Mengenrate KMF (konsequent,
die Haftgeschwindigkeit VMF) genau bestimmt oder umgeschaltet werden,
abhängig
davon, ob das System in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus
arbeitet, oder in dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus arbeitet. Durch
das genaue Umschalten zwischen der ersten und der zweiten Registertabelle
für Ne über MFHN, die
entsprechend vorprogrammiert sind, um geeignet für den Ein-Einlassventilbetriebsmodus
und dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus zu sein, und durch ein solches
genaues Umschalten zwischen der ersten und der zweiten Registertabelle
für Ne über KMFN,
die entsprechend vorprogrammiert sind, um geeignet zu sein für den Ein-Einlassventilbetriebsmodus
und den Zwei-Einlassventilbetriebsmodus, ist es möglich, sauber
und genau die Kraftstoffeinspritzmenge auszugleichen, unter Berücksichtigung
der Wechsel in der Wandkraftstoffmassenstromrate, die aufgrund dem
Unterschied in der Luftstromgeschwindigkeit auftritt (das heißt, der
Unterschied in der Gleichgewichts-Haftmenge) innerhalb des ersten Einlasskanals 103a zwischen
dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus
und dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus. In dem zuvor in Bezug auf
das in 9 dargestellte Blockdiagramm diskutierten Wandkraftstoffmassenstromratenausgleich,
können
Niedrigfrequenzkomponenten für
eine Kraftstoffeinspritzmenge richtig ausgeglichen werden. Betrachtet
man den Ausgleich für
Hochfrequenzkomponenten, basierend auf Wechseln in der Wandkraftstoffmassenstromrate, wenn
das System in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus arbeitet und nur
das erste Einlassventil 108a geöffnet ist, durch richtiges
Wechseln oder Verringern einer Antwortverstärkung für einen Wandkraftstoffmassenstromratenausgleich,
ist es möglich,
richtig die Kraftstoffeinspritzmenge auszugleichen, unter Berücksichtigung
der Veränderungen
in der Wandkraftstoffmassenstromrate, die infolge des Unterschieds
in der Luftstromgeschwindigkeit auftritt (das heißt, der
Unterschied in der Gleichgewichts-Haftmenge) in nerhalb des ersten
Einlasskanals 103a zwischen dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus
und dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus.
-
In
Bezug nun auf 10 ist dort ein Blockdiagramm
einer Reihe von Wandkraftstoffmassenstromraten in Bezug auf Kraftstoffeinspritzmengenausgleichsverfahren
(insbesondere für
Hochfrequenzkomponenten) dargestellt. Ein Abschnitt zur Entscheidung über einen
Kraftstoffanstieg/eine Kraftstoffunterbrechung 401 bestimmt
basierend auf einer Wechselzeitrate dTp in der Basiskraftstoffeinspritzmenge,
ob ein Kraftstoffanstieg oder eine Kraftstoffunterbrechung erforderlich
ist. Innerhalb des Abschnitts zur Entscheidung über einen Kraftstoffanstieg/eine
Kraftstoffunterbrechung 401 wird die Zeitrate dTp eines
Wechseln in der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp verglichen mit
einem Schwellwert LASN1#. Wenn die Wechselzeitrate dTp der Basiskraftstoffeinspritzmenge über dem
vorbestimmten Schwellwert LASN1# liegt, das heißt, in dem Fall, in dem dTp ≥ LASN1# ist,
bestimmt das System, dass eine Kraftstoffunterbrechung erforderlich
ist. Ein Abschnitt zur Berechnung einer erhöhten Kraftstoffeinspritzmenge 402 berechnet
eine korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge CHOSn (eine erhöhte Kraftstoffeinspritzmenge),
die verwendet wird, um eine Kraftstoffeinspritzung zu einem gewöhnlichen
Einspritztakt auszugleichen, basierend auf sowohl der Wechselzeitrage
dTp der Basiskraftstoffeinspritzmenge als auch einem Wassertemperaturkorrekturfaktor GZTWC,
anhand der Formel (CHOSn = dTp × GZTWC).
Die Ausgabe eines Auswahlabschnitts 403 wird als Wassertemperaturkorrekturtaktor
GZTWC verwendet für
den Abschnitt zur Berechnung einer erhöhten Kraftstoffeinspritzmenge 402.
Gegenwärtig wählt der
Auswahlabschnitt 403 entweder einen Kraftstoffanstiegs-Wassertemperaturkorrekturfaktor GZTWP,
der geeignet ist, für
einen Kraftstoffanstieg (das heißt, für eine Kraftfahrzeugbeschleunigung) oder
einen Kraftstoffabfall-Wassertemperaturkorrekturfaktor GZTWN, der
geeignet ist für
einen Kraftstoffabfall (das heißt,
für eine
Kraftfahrzeugverzögern),
als Reaktion auf die Wechselzeitrate dTp der Basiskraftstoffeinspritzmenge
aus. Der Kraftstoffanstiegs-Wassertemperaturkorrekturfaktor GZTWP basiert
auf den letzten aktualisierten Wassertemperaturdaten Tw (die jüngsten Motortemperaturdaten) und
wird ausgewählt
und erhalten aus zwei unterschiedlichen GZTWP-Registertabellen,
eine ist eine erste vorbestimmte Registertabelle für Tw über GZTWP,
die vorprogrammiert ist, um geeignet zu sein für den Ein-Einlassventilbetriebsmodus,
und die andere ist eine zweite vorbestimmte Registertabelle für Tw über GZTWP,
die vorprogrammiert ist, geeignet zu sein für den Zwei-Einlassventilmodus.
Auf eine ähnliche
Weise basiert der Kraftstoffabfall- Wassertemperaturkorrekturfaktor GZTWN
auf den letzten aktualisierten Wassertemperaturdaten Tw (die jüngsten Motortemperaturdaten)
und wird ausgewählt
und erhalten aus zwei unterschiedlichen GZTWN-Registertabellen,
eine ist eine erste, vorbestimmte Registertabelle für Tw über GZTWN,
die vorprogrammiert ist, um geeignet zu sein für den Ein-Einlassventilbetriebsmodus,
und die andere ist eine zweite, vorprogrammierte Registertabelle
für Tw über GZTWN,
die vorprogrammiert ist, um geeignet zu sein für den Zwei-Einlassventilbetriebsmodus.
Ein Abschnitt zur Berechnung einer unterbrochenen Einspritzmenge 404 empfängt vier
verschiedene informatorische Eingabedaten, nämlich eine Basiskraftstoffeinspritzmenge
Tp, einen ersten Koeffizienten DTPUP, der bestimmt ist, basierend
auf sowohl dem Kraftstoffeinspritztakt und dem Kurbelwinkel, und
der ausgewählt ist
aus „2,0" und „0", einen Wassertemperaturkorrekturfaktor
GZTW und einen zweiten Koeffizienten GZCYn, basierend auf dem Kurbelwinkel
und bestimmt in Abhängigkeit
davon, ob das Kraftfahrzeug moderat oder schnell beschleunigt wird.
Der Abschnitt zur Berechnung der unterbrochenen Einspritzmenge 404 berechnet
eine unterbrochene Kraftstoffeinspritzmenge INJSETn auf Basis der
Wechselzeitrate dTp der Basiskraftstoffeinspritzmenge, dem Wassertemperaturkorrekturfaktor
GZTW, dem ersten Koeffizienten DTPUP basierend auf sowohl dem Kraftstoffeinspritztakt
und dem Kurbelwinkel und dem zweiten Koeffizienten GZCYn, basierend
auf dem Kurbelwinkel und dem Grad der Kraftfahrzeugbeschleunigung, anhand
der folgenden Formel. INJSETn = dTp × GZTW × (GZCYn
+ DTPUP) + TS,wobei TS eine vorbestimmte Unterbrechungsmenge anzeigt.
Der Wassertemperaturkorrekturfaktor GZTW basiert auf den letzten
aktualisierten Wassertemperaturdaten Tw und wird ausgewählt und
erhalten aus zwei unterschiedlichen GZTW-Registertabellen, eine
ist eine erste vorbestimmte Registertabelle für Tw über GZTW, die vorprogrammiert
ist, um geeignet zu sein für
den Ein-Einlassventilbetriebsmodus, und die andere ist eine zweite
vorbestimmte Registertabelle für
Tw über
GZTW, welche vorprogrammiert ist, um geeignet zu sein, für den Zwei-Einlassventilbetriebsmodus.
Während
der schnellen Beschleunigung wird der vorstehend aufgeführte zweite Koeffizient
GZCYn basierend auf dem Kurbelwinkel und dem Grad der Beschleunigung
erhalten, basierend auf dem Kurbelwinkel aus einer ersten, vorbestimmten
Kennlinien-Registertabelle für
einen Kurbelwinkel über
einem Korrekturfaktor GZCLYn. Umgekehrt wird während der moderaten Beschleunigung
der zuvor erwähnte
zweite Koeffizient GZCYn abgerufen basierend auf dem Kurbelwinkel
von einer zweiten, vorbestimmten Kennlinien-Registertabelle für den Kurbelwinkel über dem
Korrekturfaktor GZCLSn. Der bessere Koeffizient des Koeffizienten,
der bezogen ist auf den Kurbelwinkel plus schnelle Beschleunigung
GZCLYn und des Koeffizienten, der bezogen ist auf den Kurbelwinkel
plus moderate Beschleunigung GZCLSn wird ausgewählt, abhängig von der Wechselzeitrate
dTp der Basiskraftstoffeinspritzmenge. Ein Abschnitt zur Berechnung
der nach der Unterbrechung herabgesetzten Einspritzmenge 405 berechnet
einen Korrekturwert, der verwendet wird, um absinkend eine Kraftstoffeinspritzmenge
einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung auszugleichen, welche zu dem
gewöhnlichen
Einspritztakt nach dem Kraftstoffunterbrechungsschritt gemacht wird.
Konkret berechnet der Abschnitt zur Berechnung der nach der Unterbrechung
herabgesetzten Einspritzmenge 405 eine herabgesetzte Kraftstoffeinspritzmenge
ERACin, die nach der Kraftstoffunterbrechung benötigt wird, auf der Basis von
dem vorherigen Wert ERACin der nach der Unterbrechung herabgesetzten
Einspritzmenge, der Wechselzeitrate dTp der Basiskraftstoffeinspritzmenge,
dem Wassertemperaturkorrekturfaktor GZTW, dem zweiten Koeffizienten
GZCYn und einer vorbestimmten Konstanten ERACP#, aus der folgenden
Formel. ERACin = ERACin + dTp × GZTW × (GZCYn – ERACP#)
-
Ein
Auswahlabschnitt 406 empfängt informatorische Eingabesignale,
die kennzeichnend sind für das
Vergleichsergebnis von dem Kraftstoffanstieg/Kraftstoffunterbrechungsentscheidungs-Abschnitt 401,
der korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge CHOSn von dem Abschnitt
zur Berechnung der erhöhten
Kraftstoffeinspritzmenge 402, der Unterbrechungs-Kraftstoffeinspritzmenge
INJSETn von dem Abschnitt zur Berechnung der Unterbrechungskraftstoffeinspritzmenge 404,
der herabgesetzten Einspritzmenge nach der Unterbrechung ERACin
von dem Abschnitt zur Berechnung der herabgesetzten Einspritzmenge
nach der Unterbrechung 405. Der Auswahlabschnitt 406 wählt entweder
die Unterbrechungseinspritzung oder die Kraftstoffanreicherung (Kraftstoffanstiegsausgleich
für die
gewöhnliche Kraftstoffeinspritzmenge),
als Antwort auf die vorstehend aufgeführten informatorischen Eingabesignale aus.
Als Antwort auf den ausgewählten
Kraftstoffeinspritzkorrekturmodus, bestimmt durch den Auswahlabschnitt 406,
wird innerhalb eines Abschnitts zur Berechnung der Endkraftstoffeinspritzmenge
Ti 407 eine Kraftstoffanstiegskorrektur oder eine Kraftstoffherabsetzungskorrektur
nach der Unterbrechung für die
Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp durchgeführt, um so die Endkraft stoffeinspritzmenge
Ti zu berechnen oder errechnen. Dann nimmt ein logischer Schaltkreis,
bestehend aus einem logischen ODER-Gatter-Schaltkreis das Ausgangssignal
von dem Auswahlabschnitt 406 und das Ausgangssignal von
dem Abschnitt zur Berechnung der Endkraftstoffeinspritzmenge Ti 407 auf
und wandelt diese logisch um. Eine Menge an Kraftstoff, die von
der Einspritzeinrichtung 107 eingespritzt ist, wird richtig
eingestellt oder gesteuert als Antwort auf die Ausgabe von dem logischen
ODER-Gatter-Schaltkreis.
Nach der Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Ausgabe des logischen
ODER-Gatter-Schaltkreises, wird die herabgesetzte Kraftstoffeinspritzmenge
ERACin, kennzeichnend für
die Daten des Blocks 405, zurückgesetzt. Mit der vorstehend
aufgeführten
Anordnung des Ausführungsbeispiels,
dargestellt in 10, während des Ein-Einlassventilbetriebsmodus,
während
dem nur das erste Einlassventil 108a sich in dessen betriebsbereiten
Zustand befindet und sich das zweite Einlassventil in dessen komplett
geschlossenem Zustand befindet, kann eine richtige Antwortverstärkung zur
Kompensation für
die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet ausgewählt oder geschaltet werden
als Antwort auf Veränderungen
in der Gleichgewichts-Haftmenge der Wandkraftstoffmassenstromrate
an der inneren Wand des Einlasskanals 103a, die aufgrund eines
Anstiegs in der Luftstromgeschwindigkeit der Einlassluft, die innerhalb
des Einlasskanal es 103a fließt, auftritt. Dies sichert
eine exakte Kompensation für
die Kraftstoffeinspritzmenge, das heißt eine hohe Luft/Kraftstoffverhältnissteuergenauigkeit,
selbst während
eines Lastwechselübergangs.
-
Wie
aufgrund des Vorstehenden zu erkennen ist, wählt entsprechend einer Motorsteuervorrichtung
gemäß der Erfindung
in Abhängigkeit
von Motorbetriebsbedingungen wie Motordrehzahl oder Motorlast eine
Ventilbetriebsmodusauswahleinrichtung den besseren Modus eines Ein-Einlassventilbetriebsmodus,
während
dem ein erstes eines Paars an Einlassventilen, die für jeden
Motorzylinder vorgesehen sind, angetrieben wird und das zweite Ventil
in einem komplett geschlossenen Zustand gehalten wird, um es der
Luft zu ermöglichen,
in den Zylinder nur durch den ersten Einlasskanal, der verbunden
ist mit dem ersten Einlassventil, zu gelangen, und eines Zwei-Einlassventilbetriebsmodus
auswählt,
während dem
beide, das erste und das zweite Einlassventil, angetrieben werden,
um es der Luft zu ermöglichen, in
den Zylinder durch beide, den ersten und den zweiten Einlasskanal,
die entsprechend mit dem ersten und dem zweiten Einlassventil verbunden
sind, zu gelangen. Zusätzlich
ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung in dem ersten Einlasskanal
angeordnet, durch den Luft in den Zylinder in allen Motorbetriebsbereichen
gesaugt werden kann, das heißt
in dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus
genauso wie in dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus. Eine Kraftstoffeinspritzmengenkompensation,
basierend auf Veränderungen
in dem Wandkraftstoffmassenstrom an der inneren Wandoberfläche des
ersten Einlasskanals während
eines Lastwechselübergangs
kann genau geschaltet werden, in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen,
genauer in Abhängigkeit
davon, ob der Ventilbetriebsmodus der Ein-Einlassventilbetriebsmodus
oder der Zwei-Einlassventilbetriebsmodus ist. Ein Kraftstoffnebel
kann in den Zylinder durch nur den ersten Einlasskanal, in dem die
Einspritzeinrichtung angeordnet ist und durch den Luft in den Zylinder
in allen Motorbetriebsbereichen gelangt, zugeführt werden. Dies verringert
effektiv die Stromrate von Kraftstoff, der an der inneren Wandoberfläche jedes
Einlasskanals haftet. Das vorstehend erörterte genaue Schalten zwischen
dem Ein-Einlassventilbetriebsmodus und dem Zwei-Einlassventilbetriebsmodus
in Abhängigkeit
davon, ob der Motor sich in einem vorbestimmten Hochlast-, Hochgeschwindigkeitsbetriebsbereich
oder in vorbestimmten Niedrig- und Mittellast-, Niedrig- und Mittelgeschwindigkeitsbetriebsbereichen
befindet, sichert eine hochgenaue Luft/Kraftstoffverhältnissteuerung
während Übergangsbetriebsbedingungen
und sichert einen großen Gasstrom
oder einen großen,
turbulenten Strom innerhalb des Zylinders (konsequenterweise eine
gute, stabile Verbrennung) während
Niedrig- und Mittellast-, Niedrig- und Mittelgeschwindigkeitsbetrieben.
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Der
gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. P11-346135 (eingereicht
am 6. Dezember 1999) ist hiermit durch Bezug aufgenommen.
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Obwohl
das Vorstehende eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele,
welche die Erfindung ausführen
ist, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten
Ausführungsbeispiele,
die hier gezeigt und beschrieben sind, beschränkt ist, sondern dass verschiedene
Veränderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Geltungsbereich
dieser Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, zu verlassen.