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Querverweis auf verwandte
Anmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen
U.S. Patentanmeldung Ser.-Nr. 61/229,871 mit dem Titel „Cooler
Bypass to Reduce Condensate an a Low-Pressure EGR System”,
die am 30. Juli 2009 eingereicht wurde und deren Offenbarung hierin
durch Verweis vollumfänglich und für alle Zwecke
aufgenommen ist.
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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Anmeldung betrifft allgemein ein Niederdruck-Abgasrückführungssystem,
das mit einem Motor in einem Kraftfahrzeug verbunden ist.
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Hintergrund und Zusammenfassung
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Es
kann wünschenswert sein, während einer Aufwärmphase
von Motor und Katalysator zumindest eine gewisse Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR)
durchzuführen, um Wärmefluss zu den Nachbehandlungsvorrichtungen
zu steigern und Pumpstoß zu verringern, während
genügend AGR während des Aufwärmens vorgenommen
wird, um NOx zu steuern. AGR-Kühler
können aber Wasser auskondensieren, insbesondere bevor
sich die Motorkühlmitteltemperatur auf ihre Betriebstemperatur erwärmt
(z. B. wenn das Motorkühlmittel unter seiner aufgewärmten
Betriebstemperatur liegt). Dies kann bei jedem AGR-System problematisch
sein, doch können Wassertropfen, die in einem Niederdruck-AGR-Kreislauf
gebildet werden, ein Aluminiumkompressorrad, das bei hoher Drehzahl
arbeitet, besonders degradieren. Eine Lösung besteht darin, während
ausgewählter Kühlmitteltemperaturbereiche nur
Niederdruck-AGR zu nutzen; dies beschränkt aber aufgrund
von Ansaugkrümmertemperatur und Pumpstoßbeschränkungen
die AGR-Menge, die man nutzen kann.
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Ein
Verfahren zum Verringern von Kondensation wird in
US Patent 7,469,691 offenbart. In
der genannten Schrift wird AGR durch einen Bypass um einen AGR-Kühler
zu einem Ansaugkanal des Motors geleitet. Dann wird das AGR in dem
Ansaugkanal mit Ansaugluft vermischt, bevor es sich mit gekühlter
AGR vermischt. Bei der Zugabe von gekühlter AGR kurz vor
dem Eindringen des Gemisches in einen Kompressor eines Turboladers
verbleibt aber eine Möglichkeit von Kondensatbildung in
den in den Kompressor eindringenden Gasen
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Die
vorliegenden Erfinder haben die vorstehenden Probleme erkannt und
haben ein Vorgehen entwickelt, um diese zumindest teilweise anzugehen. In
einem Beispiel ist ein Verfahren für ein Abgasrückführungs(AGR)-System
vorgesehen, das einen mit einem turbogeladenen Motor in einem Fahrzeug
verbundenen AGR-Kühler umfasst. Das Verfahren umfasst unter
ausgewählten Betriebsbedingungen das Steuern einer Gemischtemperatur
gekühlter und ungekühlter AGR bei einer Mischstelle
stromaufwärts eines Ansaugkanaleinlasses durch Leiten mindestens
eines Teils von Abgas durch einen Bypass um den AGR-Kühler.
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ND-AGR
kann zum Beispiel unter Kaltstartbedingungen, bei denen die Kühlmitteltemperatur
unter einer Schwellentemperatur liegt, erwünscht sein. Ein
AGR-Kühler-Bypassventil kann so angepasst werden, dass
mindestens ein Teil der AGR um den AGR-Kühler geleitet
wird und somit ungekühlt bleibt. Somit kann die Temperatur
des Gemisches gekühlter und ungekühlter AGR und
somit die Temperatur der in den Ansaugkanal eindringenden AGR so
gesteuert werden, dass sie über einer Schwellentemperatur liegt.
Auf diese Weise kann eine Bildung von Kondensat verringert werden,
wodurch eine Möglichkeit von Kompressordegradation aufgrund
Kondensatbildung in dem ND-AGR-System während eines Motorkaltstarts
verringert wird.
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Es
versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung vorgesehen ist,
um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen,
die in der eingehenden Beschreibung weiter beschrieben sind. Es
sollen keine wesentlichen oder Schlüsselmerkmale des beanspruchten
Gegenstands festgestellt werden, dessen Umfang einzig und allein durch
die der eingehenden Beschreibung folgenden Ansprüche definiert
ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen
beschränkt, welche die vorstehend oder in jedem beliebigen
Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm eines Motors mit einem Turbolader und
einem Abgasrückführungssystem.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines Motors, der ein Niederdruck-Abgasrückführungssystem mit
einem Abgasrückführungskühler und einem
Kühler-Bypass umfasst.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine für ein Niederdruck-Abgasrückführungssystem
zeigt.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine andere Steuerroutine für ein
Niederdruck-Abgasrückführungssystem zeigt.
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Eingehende Beschreibung
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Die
folgende Beschreibung betrifft ein Verfahren für ein System
für Abgasrückführung (AGR), das mit einem
turbogeladenen Motor in einem Kraftfahrzeug verbunden ist. In einem
Beispiel ist ein proportionaler AGR-Kühler-Bypass in einem
Niederdruck-AGR-System angeschlossen, um Mengen gekühlter
und ungekühlter AGR zu modulieren. Die um den Kühler
umgeleitete Menge (z. B. eine Menge ungekühlter AGR) kann angepasst
werden, um die Gemischtemperatur nach dem Kühler, wo gekühlte
und ungekühlte AGR vereint sind, auf eine erwünschte Temperatur
zu steuern, z. B. mittels Regelung. In einem Beispiel wird der Bypasswert
angepasst, um eine Gemischtemperatur vorzusehen, die hoch genug
ist, um Wasserkondensatbildung nach der Mischstelle zu verringern.
Dies kann eine Niederdruck-AGR ohne Reduzieren (z. B. bei Halten)
der AGR-Gesamtrate bei einer erwünschten AGR-Gesamtrate
ermöglichen, selbst während Aufwärmbetrieb
von Motor und Katalysator. In manchen Ausführungsformen
können weiterhin eine Gemischtemperatur von Niederdruck-AGR
und Ansaugluft gesteuert werden, um die Bildung von Kondensat in
dem Ansaugkanal stromaufwärts des Kompressors weiter zu verringern.
Zum Beispiel kann in dem Ansaugkanal eine Drosselklappe verstellt
werden, um die Gemischtemperatur von Ansaugluft und AGR zu steuern,
oder es kann ein Niederdruck-AGR-Ventil verstellt werden. Das vorstehende
Vorgehen kann somit die Nutzung von Niederdruck-AGR mit niedriger Kühlmitteltemperatur
ermöglichen (z. B. während Aufwärmen
und während die Kühlmitteltemperatur unter einem
Schwellenwert liegt), ohne Haltbarkeitsprobleme des Kompressors
zu bewirken.
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Unter
Bezug nun auf 1 ist ein schematisches Diagramm
eines Zylinders eines Mehrzylindermotors 10 gezeigt, der
in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann.
Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das
ein Steuergerät 12 umfasst, sowie durch Eingabe von
einem Fahrzeugbediener 132 mittels einer Eingabevorrichtung 130 gesteuert
werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal
und einen Pedalstellungssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen
Pedalstellungssignals PP. Ein Brennraum (d. h. Zylinder) 30 des
Motors 10 kann Brennraumwände 32 mit
einem darin positionierten Kolben 36 umfassen. In manchen
Ausführungsformen kann die Fläche des Kolbens 36 in
dem Zylinder 30 eine Mulde aufweisen. Der Kolben 36 kann
mit einer Kurbelwelle 40 verbunden sein, so dass eine Hubbewegung
des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird.
Die Kurbelwelle 40 kann mittels eines dazwischen befindlichen
Getriebesystems mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs verbunden
sein. Ferner kann ein Anlasser mittels einer Schwungscheibe mit der
Kurbelwelle 40 verbunden sein, um einen Startbetrieb des
Motors 10 zu ermöglichen.
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Der
Brennraum 30 kann mittels eines Ansaugkanals 42 Ansaugluft
von einem Ansaugkrümmer 44 aufnehmen und kann
mittels eines Auslasskanals 48 Verbrennungsgase ablassen.
Der Ansaugkrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können
mittels eines Einlassventils 52 bzw. Auslassventils 54 mit dem
Brennraum 30 selektiv kommunizieren. In manchen Ausführungsformen
kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder
zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
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Das
Einlassventil 52 kann mittels eines elektrischen Ventilaktors
(EVA) 51 von dem Steuergerät 12 gesteuert
werden. Analog kann das Auslassventil 54 mittels EVA 53 von
dem Steuergerät 12 gesteuert werden. Alternativ
kann der verstellbare Ventilaktor elektrohydraulisch oder ein anderer
denkbarer Mechanismus sein, um Ventilbetätigung zu ermöglichen. Während
mancher Bedingungen kann das Steuergerät 12 die
den Aktoren 51 und 53 gelieferten Signale verändern,
um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass-
und Auslassventile zu steuern. Die Stellung des Einlassventils 52 und
des Auslassventils 54 kann mittels Ventilstellungssensoren 55 bzw. 57 ermittelt
werden. In anderen Ausführungsformen können ein
oder mehrere der Einlass- und Auslassventile durch einen oder mehrere
Nocken betätigt werden und können ein oder mehrere
Systeme von: Nockenprofilumschalten (CPS, kurz vom engl. Cam Profile Switching),
veränderliche Nockensteuerung (VCT, vom engl. Variable
Cam Timing), veränderliche Ventilsteuerung (VVT, vom engl.
Variable Valve Timing) und/oder veränderlichem Ventilhub
(VVL, vom engl. Variable Valve Lift) verwenden, um den Ventilbetrieb zu
verändern. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ
ein mittels elektrischer Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil
und ein mittels Nockenbetätigung, einschließlich
CPS- und/oder VCT, gesteuertes Auslassventil umfassen.
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Eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 zum Einspritzen von Kraftstoff
direkt in den Brennraum 30 proportional zur Pulsweite eines
mittels eines elektronischen Treibers 68von dem Steuergerät 12 empfangenen
Signals FPW ist direkt mit dem Brennraum 30 verbunden gezeigt.
Auf diese Weise sieht die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine
als Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 30 bekannte Einspritzung
vor. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann zum Beispiel in der
Seite des Brennraums oder oben in dem Brennraum eingebaut sein.
Durch eine (nicht gezeigte) Kraftstoffanlage, die einen Kraftstofftank,
eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteilerrohr umfasst, kann
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 Kraftstoff zugeführt
werden.
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Eine
Zündanlage 88 kann dem Brennraum 30 unter
ausgewählten Betriebsarten mittels einer Zündkerze 92 als
Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA vom Steuergerät 12 einen
Zündfunken liefern. Auch wenn Fremdzündungskomponenten
gezeigt sind, kann der Brennraum 30 oder ein oder mehrere andere
Brennräume des Motors 10 in manchen Ausführungsformen
in einer Kompressionszündungsbetriebsart mit oder ohne
Zündfunken betrieben werden.
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Der
Ansaugkanal 42 kann Drosseln 62 und 63 mit
Drosselklappen 64 bzw. 65 umfassen. In diesem
bestimmten Beispiel können die Stellungen der Drosselklappen 64 und 65 durch
das Steuergerät 12 mittels Signalen verändert
werden, die einem Elektromotor oder einem mit den Drosseln 62 und 63 enthaltenen
Aktor geliefert werden, eine Konfiguration, die häufig
als elektronische Drosselsteuerung (ETC, vom engl. Electronic Throttle
Control) bezeichnet wird. Auf diese Weise können die Drosseln 62 und 63 so
betrieben werden, dass die dem Brennraum 30 neben anderen
Motorzylindern gelieferte Ansaugluft verändert wird. Die
Stellungen der Drosselklappen 64 und 65 können
dem Steuergerät 12 durch Drosselstellungssignale
TP geliefert werden. Der Ansaugkanal 42 kann einen Luftmengenmesser 120 und
einen Krümmerdrucksensor 122 zum Liefern jeweiliger Signale
MAF und MAP an das Steuergerät 12 umfassen.
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Weiterhin
kann in den offenbarten Ausführungsformen ein System für
Abgasrückführung (AGR) einen erwünschten
Teil des Abgases von dem Auslasskanal 48 mittels eines
Hochdruck-AGR(HD-AGR)-Kanals 140 und/oder eines Niederdruck-AGR(ND-AGR)-Kanals 150 zu
dem Ansaugkanal 44 leiten. Die dem Ansaugkanal 44 gelieferte
AGR-Menge kann durch das Steuergerät 12 mittels
eines HD-AGR-Ventils 142 oder eines ND-AGR-Ventils 152 verändert
werden. In manchen Ausführungsformen kann eine Drossel
in dem Auslass enthalten sein, um das Steuern der AGR zu unterstützen.
Weiterhin kann ein AGR-Sensor 144 in dem AGR-Kanal angeordnet
sein und kann einen Hinweis auf eines oder mehrere von Druck, Temperatur
und Konzentration des Abgases vorsehen. Alternativ kann die AGR
durch einen berechneten Wert beruhend auf Signalen von dem MAF-Sensor
(stromaufwärts), MAP (Ansaugkrümmer), MAT (Krümmergastemperatur)
und dem Kurbeldrehzahlsensor gesteuert werden. Weiterhin kann die
AGR beruhend auf einem Abgas-O2-Sensor und/oder
einem Einlasssauerstoffsensor (Ansaugkrümmer) gesteuert
werden. Unter manchen Bedingungen kann das AGR-System verwendet
werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches in dem
Brennraum zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-AGR-System, bei
dem AGR von stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers
nach stromabwärts eines Kompressors eines Turboladers geleitet
wird, sowie ein Niederdruck-AGR-System, bei dem AGR von stromabwärts einer
Turbine eines Turboladers nach stromaufwärts eines Kompressors
des Turboladers geleitet wird. Wie weiterhin in 1 gezeigt
ist, kann das HD-AGR-System einen HD-AGR-Kühler 146 umfassen,
und das ND-AGR-System kann einen ND-AGR-Kühler 158 umfassen,
um zum Beispiel Wärme von den AGR-Gasen zu dem Motorkühlmittel abzuleiten.
In alternativen Ausführungsformen kann der Motor 10 nur
ein HD-AGR-System oder nur ein ND-AGR-System umfassen.
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Somit
kann der Motor 10 weiterhin eine Verdichtungsvorrichtung,
beispielsweise einen Turbolader oder Lader, umfassen, die mindestens
einen entlang des Ansaugkrümmers 44 angeordneten
Kompressor 162 umfasst. Bei einem Turbolader kann der Kompressor 162 zumindest
teilweise durch eine Turbine 164 (z. B. mittels einer Welle),
die entlang des Auslasskanals 48 angeordnet ist, angetrieben
werden. Bei einem Lader kann der Kompressor 162 zumindest
teilweise durch den Motor und/oder eine elektrische Maschine angetrieben
sein und könnte keine Turbine umfassen. Somit kann die
zu einem oder mehreren Zylindern des Motors mittels eines Turboladers
oder Laders gelieferte Verdichtungsmenge durch das Steuergerät 12 abgeändert
werden.
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Ein
Abgassensor 126 ist stromaufwärts eines Schadstoffbegrenzungssystems 70 und
stromabwärts der Turbine 164 mit dem Auslasskanal 48 verbunden
gezeigt. Der Sensor 126 kann jeder geeignete Sensor zum
Vorsehen eines Hinweises auf Luft/Kraftstoff-Verhältnis
des Abgases sein, beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO
(Universal- oder Breitband-Abgassauerstoff), ein Zweizustandssauerstoffsensor
oder EGO, eine HEGO (beheizter EGO), ein NOx-,
HC- oder CO-Sensor.
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Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen 71 und 72 sind
entlang des Auslasskanals 48 stromabwärts des
Abgassensors 126 angeordnet gezeigt. Die Vorrichtungen 71 und 72 können
ein System für selektive katalytische Reduktion (SCR),
ein Dreiwegekatalysator (TWC), ein NOx-Filter,
verschiedene andere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen oder Kombinationen
derselben sein. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 71 ein
TWC sein, und die Vorrichtung 72 kann ein Partikelfilter
(PF) sein. In manchen Ausführungsformen kann der PF 72 stromabwärts
des TWC 71 positioniert sein (wie in 1 gezeigt),
während in anderen Ausführungsformen der PF 72 stromaufwärts
des TWC 72 positioniert sein kann (nicht in 1 gezeigt).
Weiterhin können in manchen Ausführungsformen
während des Betriebs von Motor 10 die Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen 71 und 72 regelmäßig
durch Betreiben mindestens eines Zylinders des Motors in einem bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis
zurückgesetzt werden.
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Das
Steuergerät 12 ist in 1 als Mikrocomputer
gezeigt, welcher umfasst: einen Mikroprozessor 102, Input/Output-Ports 104,
ein elektronisches Speichermedium für ausführbare
Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel
als Festwertspeicherchip 106 gezeigt wird, einen Arbeitsspeicher 108,
einen batteriestromgestützten Speicher 110 und
einen Datenbus. Das Steuersystem 12 kann von mit dem Motor 10 gekoppelten
Sensoren verschiedene Signale zusätzlich zu den bereits
erläuterten Signalen empfangen kann, darunter: eine Messung
der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von einem Luftmengenmesser 120,
Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlmantel 114 verbundenen
Temperaturfühler 112; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal
(PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118 (oder
einem anderen Art); eine Drosselklappenstellung TP von einem Drosselklappenstellungssensor; und
ein Krümmerunterdrucksignal MAP von einem Sensor 122.
Ein Motordrehzahlsignal RPM kann von dem Steuergerät 12 aus
dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP
von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um einen
Hinweis auf Unterdruck oder Druck in dem Ansaugkrümmer
vorzusehen. Zu beachten ist, dass verschiedene Kombinationen der
vorstehenden Sensoren verwendet werden können, beispielsweise
ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während
stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor einen Hinweis
auf Motordrehmoment geben. Weiterhin kann dieser Sensor zusammen
mit der detektierten Motordrehzahl eine Schätzung von Füllung
(einschließlich Luft), die in den Zylinder eingelassen
wird, geben. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der
auch als Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl
von gleichmäßig beabstandeten Pulsen pro Umdrehung
der Kurbelwelle erzeugen.
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Der
Speichermedium-Festwertspeicher 106 kann mit maschinell
lesbaren Daten programmiert werden, die von dem Prozessor 102 ausführbare
Befehle zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren
sowie anderer Varianten, die erwogen, aber nicht ausdrücklich
aufgeführt sind, darstellen.
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Wie
vorstehend beschrieben zeigt 1 nur einen
Zylinder eines Mehrzylindermotors und dass jeder Zylinder analog
seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung, Zündkerze
etc. umfassen kann.
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Unter
Bezug auf 2 zeigt die Figur schematisch
eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Motors
mit einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem.
Insbesondere zeigt die in 2 dargestellte
Konfiguration ein Fahrzeugsystem 6, das ein Niederdruck-AGR-System
umfasst, das einen Kühler 158 mit einem Bypass 154 aufweist.
Das Fahrzeugsystem 6 umfasst weiterhin einen mit einem
Getriebe 14verbundenen Verbrennungsmotor 10,
der vorstehend unter besonderem Bezug auf 1 beschrieben
ist. Das Getriebe 14 kann ein Handschaltgetriebe, ein Automatikgetriebe
oder Kombinationen derselben sein. Weiterhin können verschiedene
zusätzliche Komponenten enthalten sein, beispielsweise ein
Drehmomentwandler und/oder andere Getriebe, beispielsweise ein Achsgetriebe,
etc. Das Getriebe 14 ist mit einem Antriebsrad 16 verbunden
gezeigt, das wiederum mit der Fahrbahn 13 in Kontakt steht.
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Weiterhin
kann das Fahrzeugsystem 6 einen Auslasskanal 48 umfassen,
der schließlich zu einem (in 2 nicht
gezeigten) Endrohr führt, das schließlich Abgas
an die Atmosphäre leitet. Wie vorstehend beschrieben kann
der Auslasskanal 48 des Fahrzeugsystems 6 ein
oder mehrere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen, beispielsweise
einen Dreiwegekatalysator 71 und einen Partikelfilter 72,
umfassen. Das Fahrzeugsystem 6 kann weiterhin einen Turbolader
mit einem Kompressor 162 umfassen, der zumindest teilweise
durch eine Turbine 164 angetrieben wird, die wie vorstehend
beschrieben entlang des Auslasskanals 48 angeordnet ist.
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Das
Fahrzeugsystem 6 kann ein Steuersystem 41 umfassen.
Das Steuersystem 41 ist ein Steuergerät 12 aufweisend
gezeigt, das Informationen von mehreren Sensoren 61 (von
denen hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind) empfängt
und Steuersignale zu mehreren Aktoren 81 (von denen hierin
verschiedene Beispiele beschrieben sind) sendet. Zum Beispiel können
die Sensoren 61 einen Temperatursensor 159, der
sich in dem Niederdruck-AGR-System befindet, zum Ermitteln einer Temperatur
eines Gemisches von gekühlter und ungekühlter
AGR umfassen. Als weiteres Beispiel können Aktoren 81 Steuerventile
umfassen, beispielsweise das Niederdruck-AGR-Ventil 152 und
die Drossel 63 in dem Ansaugkrümmer 44.
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Weiterhin
kann in den offenbarten Ausführungsformen ein System für
Abgasrückführung (AGR) einen erwünschten
Teil des Abgases von dem Auslasskanal 48 stromaufwärts
der Turbine 164 mittels eines AGR-Kanals 140 zu
dem Ansaugkanal 44 leiten, wobei das Abgas stromabwärts
des Kompressors 162 in den Einlasskanal 44eindringt.
Somit kann das AGR-System ein Hochdruck-AGR-System (HD-AGR-System)
sein. Die dem Ansaugkrümmer 44 gelieferte Menge
an HD-GR kann durch das Steuergerät 12 mittels
des HD-AGR-Ventils 142 als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen,
beispielsweise Motordrehzahl, Motorlast etc. verändert
werden. Der HD-AGR-Kanal 140 kann einen AGR-Kühler 146 umfassen,
der mit einem Kühlsystem des Fahrzeugs (in 2 nicht
gezeigt) verbunden ist und der die Temperatur des durch den Hochdruck-AGR-Kanal
strömenden Abgases senken kann.
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Des
Weiteren kann ein anderes Abgasrückführungssystem
mittels eines AGR-Kanals 150 einen erwünschten
Teil von Abgas von dem Abgaskanal 48 stromabwärts
der Turbine 164 zu dem Ansaugkanal 44 stromaufwärts
des Kompressors 162 leiten; somit kann das AGR-System ein
Niederdruck-AGR(ND-AGR)-System sein. Die dem Ansaugkanal 44 gelieferte
Gesamtmenge an ND-AGR kann durch das Steuergerät 12 mittels
des ND-AGR-Ventils 152 als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen
verändert werden. Der ND-AGR-Kanal 150 kann einen
Kühler 158 umfassen, der mit einem (in 2 nicht
gezeigten) Kühlsystem des Fahrzeugs zum Abgeben der Wärme
von AGR-Gasen zu dem Motorkühlmittel verbunden ist.
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Weiterhin
kann das Niederdruck-AGR-System einen Bypass 154 zum Leiten
von Abgas um den AGR-Kühler 158 zu einer Stelle
in dem ND-AGR-Kanal 150, die sich stromabwärts
des AGR-Kühlers 158 und stromaufwärts
eines Anschlusses zu dem Ansaugkanal 42 befindet, umfassen.
Das ND-AGR-System kann weiterhin ein Bypassventil 156 umfassen, das
durch das Steuergerät 12 zum Modulieren einer Abgasmenge,
die durch den Bypass 154 strömt, gesteuert werden
kann (z. B. kann das Bypassventil 156 geöffnet
werden, um 60% der gesamten ND-AGR in den Bypass 154 und
40% der gesamten ND-AGR in den Kühler 158 strömen
zu lassen). Auf diese Weise kann eine ND-AGR ungekühlt
und somit bei einer höheren Temperatur bleiben, als die ND-AGR,
die durch den Kühler 158 strömt. Das
Niederdruck-AGR-System kann auch einen oder mehrere Sensoren zum
Messen der Temperatur des Abgases umfassen. Wenngleich in 2 nur
Temperatursensor 159 zum Ermitteln einer Temperatur des
Gemisches gekühlter und ungekühlter AGR (Tmix,1) gezeigt ist, kann das ND-AGR-System
alternativ Sensoren zum Ermitteln einer Temperatur des Abgases, bevor
es in den AGR-Kühler 158 gelangt (Tin),
einer Temperatur des Abgases, nachdem es den Kühler 158 verlässt
(Tout) etc. umfassen, durch welche Tmix,1 zum Beispiel geschätzt werden
könnte.
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Beispielhafte
Steuerroutinen für ein mit einem Motor verbundenes Niederdruck-Abgasrückführungssystem,
beispielsweise die vorstehend unter Bezug auf 1 und 2 beschriebenen,
mit dem Motor 10 verbundenen ND-AGR-Systeme, sind in 3 und 4 gezeigt. 3 veranschaulicht
eine Routine zum Steuern einer Temperatur eines ersten Gemisches
aus gekühlter und ungekühlter Niederdruck-AGR. 4 veranschaulicht
eine Routine zum Steuern eines zweiten Gemisches von Niederdruck-AGR
und Frischluft in dem Ansaugkrümmer des Motors.
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Unter
Bezug zunächst auf 3 ist eine Routine 300 zum
Steuern einer ersten Gemischtemperatur in einem Niederdruck-Abgasrückführungs(ND-AGR)-System
gezeigt. Im Einzelnen steuert die Routine 300 AGR-Strom
durch einen ND-AGR-Kühler beruhend auf einer erwünschten Gemischtemperatur
gekühlter und ungekühlter AGR.
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Bei 310 von
Routine 300 wird ermittelt, ob der Motor sich unter Kaltstartbedingungen
befindet oder ob die Umgebungstemperatur (z. B. die Temperatur außerhalb
des Fahrzeugs) niedriger als eine Schwellentemperatur ist. Wie hierin
bezeichnet, impliziert „Kaltstart”, dass der Motor
unter Bedingungen gestartet wird, bei denen sich der Motor auf Umgebungstemperaturen,
die verhältnismäßig heiß oder kalt
sein können, abgekühlt hat. Ferner kann die Motorkühlmitteltemperatur
während Kaltstartbedingungen unter einem Schwellenwert
liegen (z. B. der Temperatur, bei der ein Thermostat öffnet).
Wenn ermittelt wird, dass der Motor sich unter Kaltstartbedingungen
befindet oder dass die Umgebungstemperatur unter der Schwellentemperatur
liegt, rückt die Routine 300 zu 312 vor,
wo ermittelt wird, ob eine Temperatur des ersten Gemisches (Tmix,1) niedriger als eine erwünschte
Temperatur ist. Die erwünschte Temperatur kann zum Beispiel
auf der momentanen Motorkühlmitteltemperatur oder der Umgebungstemperatur
und dem Prozentsatz von ND-AGR-Strom zu dem Gesamtstrom (einschließlich
Frischluft) beruhen. In anderen Beispielen kann die erwünschte
Temperatur beruhend auf einer momentanen ND-AGR-Kühlmitteltemperatur
angepasst werden. In manchen Ausführungsformen kann die
erste Gemischtemperatur durch einen Temperatursensor gemessen werden, der
in dem ND-AGR-System positioniert ist. In anderen Ausführungsformen
können die Temperatur des in den Kühler eindringenden
Abgases und die Temperatur der aus dem Kühler austretenden
AGR sowie die Mengen an AGR, die durch den Bypass und den Kühler
strömen, verwendet werden, um die Temperatur des Gemisches
aus gekühlter und ungekühlter AGR zu ermitteln.
Wenn ermittelt wird, dass sich der Motor nicht unter Kaltstartbedingungen
befindet oder die Umgebungstemperatur nicht niedriger als die Schwellentemperatur
ist, oder wenn Tmix,1 die erwünschte
Temperatur übersteigt, bewegt sich die Routine 300 zu 324,
wo der Motorbetrieb unter den aktuellen Betriebsparametern fortdauert.
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Wenn
andererseits ermittelt wird, dass Tmix,1I niedriger
als die erwünschte Temperatur ist, geht die Routine 300 weiter
zu 314, wo ermittelt wird, ob das Bypassventil des ND-AGR-Kühlers
offen ist (z. B. ob das Abgas durch den Bypass geleitet wird). Wenn das
Bypassventil nicht offen ist, rückt die Routine 300 zu 316 vor,
wo das Bypassventil geöffnet wird. Wenn ermittelt wird,
dass das Bypassventil offen ist, bewegt sich die Routine 300 zu 320,
wo ermittelt wird, ob das Bypassventil bei einem maximalen Betrag
offen ist. Wie hierin bezeichnet, impliziert, dass das „Bypassventil
bei einem maximalen Betrag offen” ist, dass sich das Bypassventil
des Kühlers in einer solchen Stellung befindet, dass eine
maximale Menge an Abgas durch den Bypass strömt und im
Wesentlichen kein Abgas durch den AGR-Kühler strömt.
In manchen Ausführungsformen könnte abhängig
von der Konstruktion des Kühlerbypasses das Öffnen
des Bypassventils bei einem maximalen Betrag das Strömen
durch den Kühler nicht wesentlich absperren, sondern vielmehr
den Bypass öffnen, was der Weg des geringsten Widerstands
sein kann; somit wird der Strom durch die Bypassleitung maximiert.
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Sobald
das Bypassventil bei 316 geöffnet wird oder wenn
bei 320 ermittelt, dass das Bypassventil nicht bei einem
maximalen Betrag offen ist, bewegt sich die Routine 300 von 3 zu 318,
wo das Bypassventil beruhend auf der Temperatur des Gemisches aus
gekühlter und ungekühlter AGR (Tmix,1) verstellt
wird. Zum Beispiel kann das Öffnen des Bypassventils gesteigert
werden, um mehr Abgas durch den Bypass strömen zu lassen
(und weniger Abgas durch den AGR-Kühler strömen
zu lassen), wodurch Tmix,1 angehoben wird.
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Wenn
in manchen Beispielen ermittelt wird, dass das Bypassventil bei
einem maximalen Betrag offen ist, geht die Routine 300 zu 322 weiter,
wo das ND-AGR-Ventil verstellt wird, um die in das ND-AGR-System
eindringende Gesamtmenge an Abgas zu steuern, um Wasserkondensatbildung
anzugehen. Zum Beispiel kann das ND-AGR-Ventil verstellt werden,
um die Gesamtmenge an ND-AGR zu senken, wenn das Bypassventil bei
einem maximalen Betrag offen ist und Tmix,1 immer
noch unter der erwünschten Temperatur liegt. Auf diese
Weise wird die Gesamtmenge an ND-AGR verringert, da die Gemischtemperatur
nicht den erwünschten Wert erreichen kann und eine größere
Möglichkeit von Kondensatbildung vorliegt.
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Das
Bypassventil kann wie vorstehend beschrieben verstellt werden, um
die erwünschte Gemischtemperatur vorzusehen, wobei die
erwünschte Gemischtemperatur aus Kühlmitteltemperatur
oder Umgebungstemperatur ermittelt werden kann, während
ein erwünschter gesamter ND-AGR-Durchsatz beibehalten wird.
Somit kann die Bildung von Kondensat in dem ND-AGR-Kanal, der vor
dem Eindringen in den Kompressor des Turboladers schwerlich verdampfen
könnte, verringert werden. In manchen Ausführungsformen
kann der gesamte ND-AGR-Durchsatz angepasst werden, wenn die erwünschte
Temperatur nicht erreicht wird und das Bypassventil bei einem maximalen
Betrag offen ist. Wie nachstehend beschrieben wird, kann das ND-AGR-Ventil
oder eine Drossel in dem Ansaugkanal weiterhin verstellt werden,
um die Temperatur eines zweiten Gemisches zu steuern, das das erste Gemisch
und Frischluft umfasst.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Routine 400 zum Steuern der
Temperatur eines zweiten Gemisches aus ND-AGR und Frischluft veranschaulicht.
Im Einzelnen steuert die Routine 400 beruhend auf der momentanen
Temperatur des zweiten Gemisches und einer erwünschten
Temperatur des zweiten Gemisches das ND-AGR-Ventil sowie eine Drossel
in dem Ansaugkanal.
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Bei 410 von
Routine 400 wird ermittelt, ob sich der Motor unter Kaltstartbedingungen
befindet oder ob die Umgebungstemperatur unter einer Schwellentemperatur
liegt. Wie vorstehend erwähnt impliziert „Kaltstart”,
dass der Motor unter Bedingungen gestartet wird, bei denen sich
der Motor auf Umgebungsbedingungen abgekühlt hat, die verhältnismäßig
heiß oder kalt sein können. Wenn ermittelt wird,
dass sich der Motor unter Kaltstartbedingungen befindet, oder wenn
die Umgebungstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt, rückt
die Routine 400 zu 412 vor, wo ermittelt wird,
ob die Temperatur eines zweiten Gemisches (Tmix,2)
niedriger als eine erwünschte Temperatur ist. Das zweite
Gemisch kann aus dem ersten Gemisch (z. B. dem Gemisch aus gekühlter
und ungekühlter Niederdruck-AGR) und Frischluft von außerhalb
des Fahrzeugs bestehen. In manchen Ausführungsformen kann
die Temperatur des zweiten Gemisches durch einen Temperatursensor
in dem Ansaugkanal gemessen werden. In anderen Ausführungsformen
kann die Temperatur des zweiten Gemisches beruhend auf den Mengen
von Frischluft und AGR in dem Gemisch und deren jeweiligen Temperaturen
ermittelt werden. Weiterhin kann die erwünschte Temperatur
des zweiten Gemisches einen solchen Wert haben, dass bei Vereinen
von Ansaugluft (z. B. Frischluft) mit dem Gemisch aus gekühlter
und ungekühlter ND-AGR sich kein Kondensat in dem Ansaugkanal
stromaufwärts des Kompressors bilden kann. Somit kann die
erwünschte Temperatur auf einem Taupunkt der Temperatur
der Luft in dem Ansaugkanal beruhen. Wenn ermittelt wird, dass sich
der Motor nicht unter Kaltstartbedingungen befindet, oder wenn die
Umgebungstemperatur einen Schwellenwert übersteigt oder
wenn Tmix,2 größer als
die erwünschte Temperatur ist, bewegt sich die Routine 400 zu 428,
wo der Motorbetrieb mit den aktuellen Betriebsparametern fortfährt.
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Wenn
andererseits ermittelt wird, dass Tmix,2 niedriger
als die erwünschte Temperatur ist, bewegt sich die Routine 400 zu 414,
wo ermittelt wird, ob das Bypassventil bei einem maximalen Betrag
offen ist. Wenn wie vorstehend beschrieben das Bypassventil bei
einem maximalen Betrag offen ist, ström eine maximale Abgasmenge
durch den Bypass und durch den AGR-Kühler strömt
im Wesentlichen null Abgas. Wenn der Bypass nicht bei einem maximalen
Betrag offen ist, bewegt sich die Routine 400 zu 430,
wo das Öffnen des Bypasses verstärkt wird (z.
B. strömt mehr Abgas durch den Bypass). Auf diese Weise
enthält das erste Gemisch eine größere
Menge ungekühlter AGR und die Temperatur des zweiten Gemisches
kann angehoben werden.
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Wenn
bei 414 von Routine 400 in 4 ermittelt
wird, dass das Bypassventil bei einem maximalen Betrag offen ist,
rückt die Routine 400 zu 416 vor, wo
ermittelt wird, ob das ND-AGR-Ventil bei einem maximalen Betrag
offen ist (z. B. strömt eine maximale Menge an ND-AGR durch
das ND-AGR-System). Wenn ermittelt wird, dass das ND-AGR-Ventil nicht
bei einem maximalen Betrag offen ist, rückt die Routine
zu 418 vor, wo die ND-AGR-Menge erhöht wird. Auf
diese Weise kann eine größere Menge des ersten
Gemisches, das auf eine erwünschte Temperatur gesteuert
werden kann, dem zweiten Gemisch zugegeben werden, wodurch die Temperatur
des zweiten Gemisches angehoben wird.
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Wenn
dagegen das ND-AGR-Ventil bei einem maximalen Betrag offen ist,
bewegt sich die Routine 400 von 4 zu 420,
wo ermittelt wird, ob die Drossel bei einem maximalen Betrag offen
ist. Wenn die Drossel bei einem maximalen Betrag offen ist, strömt
eine maximale Menge von Frischluft von außerhalb des Fahrzeugs
in den Ansaugkanal. Somit muss die Drossel nicht moduliert werden,
um die Frischluftmenge in dem zweiten Gemisch zu steigern. Wenn
somit ermittelt wird, dass die Drossel bei einem maximalen Betrag
offen ist, bewegt sich die Routine 400 zu 424,
wo die gesamte Menge an Niederdruck-AGR verringert wird. In manchen
Beispielen kann eine ND-AGR-Rate beruhend auf der Menge verringert
ND-AGR angehoben werden, um eine AGR-Gesamtrate zu halten. Auf diese
Weise wird die in den Ansaugkanal eindringende ND-AGR-Menge verringert
und die Möglichkeit von Kondensatbildung stromaufwärts
des Kompressors kann verringert werden.
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Wenn
dagegen die Drossel nicht bei einem maximalen Betrag offen ist,
rückt die Routine 400 zu 422 vor, wo
ermittelt wird, ob die Umgebungstemperatur größer
als ein zweiter Schwellenwert ist. Wenn die Umgebungstemperatur
nicht größer als der zweite Schwellenwert ist,
kann das Vergrößern einer Frischluftmenge in dem
zweiten Gemisch die Temperatur des zweiten Gemisches senken statt
sie anzuheben, um ein Erreichen der erwünschten Temperatur
zu unterstützen. Wenn somit die Umgebungstemperatur niedriger
als ein zweiter Schwellenbetrag ist, bewegt sich die Routine 400 zu 424,
wo wie vorstehend beschrieben eine ND-AGR-Menge verringert wird.
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Wenn
ermittelt wird, dass die Umgebungstemperatur größer
als eine zweite Schwellentemperatur ist, geht die Routine 400 von 4 zu 426 weiter,
wo das Drosselöffnen vergrößert wird.
Der Betrag, um den die Drosselöffnung vergrößert
wird, kann zum Beispiel von der Feuchte der Frischluft und/oder
der erwünschten Temperatur des zweiten Gemisches abhängen.
Auf diese Weise kann die Temperatur des zweiten Gemisches (Tmix,2) angehoben werden, um die Möglichkeit
von Kondensatbildung stromaufwärts des Kompressors zu verringern.
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Somit
können Kondensatbildung und Degradation des Kompressors
des Turboladers verringert werden, während immer noch während
eines Motorkaltstarts oder während Zeiträumen,
in denen die Umgebungstemperatur unter einer Schwellentemperatur
liegt, Niederdruck-Abgasrückführung genutzt wird.
Wie vorstehend beschrieben kann das ND-AGR-System einen Bypass umfassen,
der ein steuerbares Ventil zum Leiten von mindestens etwas Abgas
um den AGR-Kühler in dem ND-AGR-System aufweist. Auf diese
Weise kann eine Gemischtemperatur von gekühlter und ungekühlter
AGR auf einen erwünschten Wert gesteuert werden. Ferner
können das ND-AGR-Ventil und/oder eine Drossel verstellt werden,
um die Temperatur eines ND-AGR/Frischluft-Gemisches in dem Ansaugkanal
zu steuern, was die Möglichkeit von Kondensatbildung stromaufwärts des
Kompressors in dem Ansaugkanal des Motors weiter verringert.
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In
einer anderen Ausführungsform würde zum Halten
der Temperatur des Gemisches über der erwünschten
Gemischtemperatur ein erster Schritt darin bestehen, die HD-AGR-Menge
zu verringern (mit der Option des entsprechenden Vergrößerns
der ND-AGR, um die erwünschte AGR-Gesamtrate oder die erwünschte
Ansaugsauerstoffkonzentration bei dem Zielwert zu halten). Wenn
dann als zweiter Schritt das Verringern von ND-AGR bewirkt, dass
das Gemisch aus gekühlter und ungekühlter AGR
(Tmix,1) unter einen Schwellenwert sinkt,
dann kann die Einlassdrossel verwendet werden, um den Einlassluftstrom
zu verringern.
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Es
versteht sich, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer-
und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen
verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen
Routinen können ein oder mehrere unterschiedliche Verarbeitungsstrategien darstellen,
beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking,
Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene
gezeigte Arbeitsgänge, Schritte oder Funktionen in der
gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen
Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der
Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile
der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen
zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung
vorgesehen. Einer oder mehrere der gezeigten Arbeitsgänge
oder Funktionen können abhängig von der jeweils
eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin
können die beschriebenen Arbeitsgänge einen in
das maschinenlesbare Speichermedium in dem Motorsteuersystem einzuprogrammierenden
Code graphisch darstellen.
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Es
versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen
beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen
nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen,
da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel
kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Gegenkolben-
und andere Motorausführungen angewendet werden. Der Gegenstand
der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden
Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und
Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften,
die hierin offenbart werden.
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Die
folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen
und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet
werden. Diese Ansprüche können auf „ein” Element
oder „ein erstes” Element oder eine Entsprechung
desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen,
dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen,
wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen.
Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen,
Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung
der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche
in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden.
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Solche
Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang
der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich
oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung
enthalten betrachtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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