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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Fahrzeug.
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Eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Fahrzeug besitzt einen Dampfkompressionskühlkreislauf und ein Kompressor für den Kühlkreislauf wird durch eine Antriebskraft angetrieben, die von einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs ausgegeben wird. Während die Klimaanlagenvorrichtung aktiv ist, ist es notwendig, die Antriebskraft der Maschine zu erhöhen, weil zusätzliche Antriebskraft für den Kompressor notwendig ist. Deshalb wird ein Kraftstoffverbrauch erhöht, während die Klimaanlagenvorrichtung aktiv ist.
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Die Druckschrift
JP-A-2006-298042 offenbart eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Fahrzeug. Ein Schwellenwert für eine Beschleunigeröffnung bzw. Fahrpedalbetätigung wird basierend auf einer momentanen Temperatur und einer voreingestellten Temperatur eines Fahrgastraums des Fahrzeugs eingestellt. Wenn die Beschleunigeröffnung größer als der Schwellenwert wird, wird eine Energieübertragung von einer Maschine an einen Kompressor blockiert. Somit wird eine Last der Maschine verringert, um eine Laufleistung und Beschleunigungscharakteristik zu verbessern.
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Eine Ausgabe der Maschine kann jedoch nicht gemäß einer Ausgabe, die zum Antreiben des Kompressors notwendig ist, gesteuert werden, während die Ausgabe der Maschine gemäß einer Ausgabe, die zum Antreiben des Fahrzeugs notwendig ist, gesteuert werden kann. Das heißt, eine Maschinenausgabe, die für eine Klimaanlage notwendig ist, wird gemäß einer Last der Klimaanlage und nicht gemäß der Beschleunigeröffnung geändert.
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Deshalb kann die Maschinenausgabe, die für die Klimaanlage notwendig ist, in der Druckschrift
JP-A-2006-298042 nicht gesteuert werden. Das heißt eine Kraftstoffverbrauchsmenge kann nicht gemäß der Last der Klimaanlage gesteuert werden.
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Auch wenn zum Beispiel die Last der Klimaanlage verringert wird, kann die Kraftstoffverbrauchsmenge, die für die Klimaanlage notwendig ist, nicht verringert werden. In diesem Fall kann die Laufleistung nicht verbessert werden.
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Angesichts der vorstehenden und weiterer Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Fahrzeug einen Kühlkreislauf, eine Steuerung und einen Einstellabschnitt einer Obergrenze. Der Kühlkreislauf umfasst einen Kompressor, um Kühlmittel unter Verwendung einer Antriebskraft, die von einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs ausgegeben wird, zu komprimieren und auszustoßen, und einen Verdampfer, um Kühlmittel durch Austauschen von Wärme mit Luft, die in einen Fahrgastraum des Fahrzeugs zu befördern ist, zu verdampfen. Die Steuerung steuert eine Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors auf eine Weise, dass eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Verdampfers eine Solltemperatur erreicht. Der Einstellabschnitt einer Obergrenze stellt eine Obergrenze für eine Kraftstoffmenge, die durch die Maschine verbraucht wird, unter Verwendung von zumindest der Kühlmittelverdampfungstemperatur ein. Die Steuerung steuert die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors auf eine Weise, dass eine momentane Kraftstoffmenge, die durch die Maschine verbraucht wird, gleich oder kleiner als die Obergrenze ist.
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Dementsprechend kann die Kraftstoffverbrauchsmenge reduziert werden.
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Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen vorgenommen wird, ersichtlicher. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht, die eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt;
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2 ein Blockdiagramm, das die Klimaanlagenvorrichtung darstellt;
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3 ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerung der Klimaanlagenvorrichtung darstellt;
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4 ein Charakteristikdiagramm, das zum Einstellen einer Obergrenze einer Kraftstoffverbrauchsmenge verwendet wird; und
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5 ein Charakteristikdiagramm, das zum Einstellen einer Korrekturmenge für die Obergrenze der Kraftstoffverbrauchsmenge verwendet wird.
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Eine Klimaanlagenvorrichtung 1 wird in einem Ausführungsbeispiel zum Kühlen eines Fahrgastraumes eines Fahrzeugs verwendet. Das Fahrzeug erhält eine Antriebskraft von einer Brennkraftmaschine 10 und Benzin wird als ein Kraftstoff der Maschine 10 verwendet. Eine vorbestimmte Menge an Benzin wird durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffeinspritzventil, das einem Injektor entspricht, zu Luft eingespritzt, die in der Maschine 10 aufgenommen ist. Ein Luft-Kraftstoff-Gemisch wird gebildet, so dass dieses ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird in einer Brennkammer der Maschine 10 verbrannt. Somit kann von der Maschine 10 eine Drehantriebskraft ausgegeben werden.
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Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Ventilelement und ein elektromagnetisches Ventil, wie etwa eine Spule, um das Ventilelement zu versetzen. Das Ventilelement öffnet/schließt einen Einspritzanschluss, um komprimierten Kraftstoff einzuspritzen. Das Kraftstoffeinspritzventil wird durch eine Steuerungsspannung gesteuert, die von einer nachstehend beschriebenen Maschinensteuerung 50 ausgegeben wird. Die Maschinensteuerung 50 steuert eine Kraftstoffeinspritzmenge durch ändern einer Ladezeit. Der Einspritzanschluss wird während der Ladezeit geöffnet.
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Die Drehantriebskraft, die von der Maschine 10 ausgegeben wird, wird nicht nur zum Antreiben des Fahrzeugs sondern auch zum Antreiben eines Kompressors 21 verwendet. Ein Dampfkompressionskühlkreislauf 20 der Klimaanlagenvorrichtung 1 kühlt Luft, die in den Fahrgastraum zu befördern ist, und umfasst den Kompressor 21.
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Die Klimaanlagenvorrichtung 1 mit dem Kühlkreislauf 20 wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Der Kühlkreislauf 20 weist den Kompressor 21, einen Radiator 24, ein elektrisches Expansionsventil 23 und einen Verdampfer 22 auf. Der Kompressor 21 saugt Kühlmittel an und komprimiert dieses. Der Radiator 24 bringt das komprimierte Kühlmittel dazu, Wärme abzugeben. Das Expansionsventil 23 dekomprimiert und expandiert Hochdruckkühlmittel, das aus dem Radiator 24 fließt. Der Verdampfer 22 bringt das expandierte Kühlmittel durch Austauschen von Wärme mit Luft, die zu befördern ist, zum Verdampfen.
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Ein Fluorchlorkohlenwasserstoff-Kühlmittel wird als Kühlmittel des Kreislaufs 20 verwendet und ein unterkritischer Kühlkreislauf wird konstruiert. Der hochdruckseitige Kühlmitteldruck übersteigt nicht einen kritischen Druck des Kühlmittels. Weiterhin wird Kühlmaschinenöl in das Kühlmittel gemischt, um den Kompressor 21 zu schmieren, und zirkuliert in dem Kreislauf mit dem Kühlmittel.
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Der Kompressor 21 ist in einem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet. Der Kompressor 21 saugt Kühlmittel des Kühlkreislaufs 20 an und stößt Kühlmittel nach einer Komprimierung aus. Eine Antriebskraft wird von der Maschine 10 über eine Riemenscheibe und einen Riemen V an den Kompressor 21 übertragen. Zum Beispiel wird ein bekannter Taumelscheibenkompressor mit variabler Kapazität als der Kompressor 21 verwendet. Eine Ausstoßkapazität des Kompressors 21 wird kontinuierlich durch ein Signal eines Steuerungsstroms In, der von einer Klimaanlagensteuerung 60 ausgegeben wird, gesteuert.
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Eine Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 wird durch Ändern eines Kühlmittelausstoßvolumens gesteuert. Speziell wird eine Öffnung eines elektromagnetischen Steuerungsventils 21a des Kompressors 21 gemäß dem Steuerungsstrom In geändert. Ein Verhältnis eines Kühlmittels, das in eine (nicht gezeigte) Taumelscheibenkammer innerhalb des Kompressors 21 gesaugt wird, wird relativ zu dem Kühlmittel, das aus dem Kompressor ausgestoßen wird, gesteuert. Somit wird ein Kolbenhub durch Ändern eines Neigungswinkels der Taumelscheibe gesteuert.
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Das heißt das Steuerungsventil 21a entspricht einem Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt, um die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 zu ändern. Das Ausstoßvolumen ist ein geometrisches Volumen eines Operationsraums, in dem ein Ansaugen und Komprimieren durchgeführt wird. Speziell entspricht das Ausstoßvolumen einem Zylindervolumen, das zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt des Kolbenhubs definiert ist.
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Das Ausstoßvolumen des Taumelscheibenkompressors kann in einem Bereich zwischen ungefähr 0% und 100% kontinuierlich geändert werden. Der Kompressor 21 wird durch Reduzieren des Ausstoßvolumens auf ungefähr 0% im Wesentlichen angehalten. Der Kompressor 21 besitzt eine Konstruktion ohne Kupplung, wodurch der Kompressor 21 immer mit der Maschine 10 über die Riemenscheibe und den Riemen V verbunden ist.
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Ein Auslass des Kompressors 21 ist mit einem Einlass des Radiators 24 in einer Flussrichtung des Kühlmittels verbunden. Der Radiator 24 ist an einer Vorderseite des Motorraums angeordnet. Aufgrund des Radiators 24 wird Wärme zwischen einem Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, das aus dem Kompressor 21 fließt, und einer Außenluft, die von einem Luftbeförderungsventilator 24a befördert wird, ausgetauscht. Eine Drehzahl des Ventilators 24a wird durch eine Steuerungsspannung, die von der Klimaanlagensteuerung 60 ausgegeben wird, elektrisch gesteuert. Somit wird eine Menge der Luft gesteuert.
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Ein Auslass des Radiators 24 ist mit einem Einlass eines Empfängers 25 in der Flussrichtung des Kühlmittels verbunden. Der Empfänger 25 trennt das Kühlmittel in eine Gasphase und eine Flüssigphase und speichert extra Kühlmittel. Der Empfänger 25 entspricht einem niedrigdruckseitigen Gas-Flüssigkeits-Abscheider.
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Ein Auslass des Empfängers 25 ist mit einem Einlass des Expansionsventils 23 in der Flussrichtung des Kühlmittels verbunden. Das Expansionsventil 23 ist ein Dekomprimierungsabschnitt um Hochdruckkühlmittel bzw. unter hohem Druck stehendes Kühlmittel, das aus dem Empfänger 25 herausfließt, zu dekomprimieren und zu expandieren. Ein Drosselklappendurchlassbereich des Expansionsventils 23 wird durch ein Steuerungssignal gesteuert, das von der Klimaanlagensteuerung 60 ausgegeben wird. Das Expansionsventil 23 ist ein variabler Drosselklappenmechanismus, der durch Elektrizität angetrieben wird.
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Die Klimaanlagensteuerung 60 steuert das Expansionsventil 23 auf eine Weise, dass ein Überhitzungswärmegrad des Kühlmittels, das durch einen Auslass des Verdampfers 22 fließt, in einem vorbestimmten Bereich liegt. Alternativ kann anstelle des Expansionsventils 23 ein Verdampfungssensor angeordnet werden, um eine Temperatur und einen Druck eines Kühlmittels, dass durch den Auslass des Verdampfers 22 fließt, zu erfassen. Der Überhitzungswärmegrad des Kühlmittels, das durch den Auslass des Verdampfers 22 fließt, wird basierend auf der Temperatur und dem Druck berechnet. Der Sensor kann an einer luftseitigen Oberfläche des Verdampfers 22 angeordnet sein. Der Drosselklappendurchlassbereich des Expansionsventils 23 kann durch einen Temperatur-basierten Mechanismus auf eine Weise gesteuert werden, dass der Überhitzungswärmegrad des Kühlmittels, das durch den Auslass des Verdampfers 22 fließt, in dem vorbestimmten Bereich liegt.
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Ein Auslass des Expansionsventils 23 ist mit einem Einlass des Verdampfers 22 in der Flussrichtung des Kühlmittels verbunden. Der Verdampfer 22 ist in einem Luftdurchlass angeordnet, der durch eine Innenklimaanlageneinheit 30 definiert ist. Ein Kühlmittel, das durch den Verdampfer 22 fließt, tauscht Wärme mit Luft aus, die zu befördern ist, so dass das Kühlmittel verdampft wird. Der Verdampfer 22 ist ein Kühl-Wärmetauscher, um zu befördernde Luft unter Verwendung einer Wärmeabsorptionseigenschaft zu kühlen.
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Der Auslass des Verdampfers 22 ist mit einem Einlass des Kompressors 21 in der Flussrichtung des Kühlmittels verbunden. Der Verdampfer 22 umfasst mehrere Röhren, obere Flüssigkeitskästen und Lamellen, und Kühlmittel fliest durch die Rohre. Die oberen Flüssigkeitskästen sind an Enden der Röhren in einer Längsrichtung der Röhren angeordnet, um Kühlmittel zu verteilen und zu sammeln. Die Lamellen sind zwischen den Röhren angeordnet, um den Wärmeaustausch zu unterstützen.
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Der Verdampfer 22 umfasst weiterhin einen Kältespeicherabschnitt, um Kälteenergie zu speichern. Der Kältespeicherabschnitt ist zwischen dem Rohr und der Lamelle, die nebeneinander gelegen sind, angeordnet. Der Kältespeicherabschnitt umfasst einen Container, der zwischen dem Rohr und der Lamelle angeordnet ist, und der Container beinhaltet ein Kältespeichermittel, wie etwa Paraffin.
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Wenn Kühlmittel durch den Verdampfer 22 verdampft wird, wird das Kältespeichermittel verfestigt, so dass Kälteenergie gespeichert wird. Wenn das Kältespeichermittel geschmolzen wird, wird die gespeicherte Kälteenergie abgegeben. Der Kältespeicherabschnitt ist nicht in allen Freiräumen zwischen dem Rohr und der Lamelle angeordnet. Das heißt, der Kältespeicherabschnitt kann in manchen der Freiräume angeordnet sein.
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Die Innenklimaanlageneinheit 30 wird beschrieben. Die Innenklimaanlageneinheit 30 ist innerhalb eines Armaturenbretts angeordnet. Das Brett ist an dem vordersten Teil des Fahrgastraumes angeordnet. Eine Lüftung 32 und der Verdampfer 22 werden in einem Gehäuse 31 der Einheit 30 aufgenommen.
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Das Gehäuse 31 definiert einen Luftdurchlass für Luft, die in den Fahrgastraum zu befördern ist. Das Gehäuse 31 besteht aus Harz bzw. Kunstharz, wie etwa Polypropylen zum Beispiel, das eine bestimmte Elastizität und eine hervorragende Widerstandsfähigkeit aufweist.
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Ein Lufteinlass 30a ist an dem am meisten stromaufwärts gelegenen Ende des Gehäuses 31 in Luftflussrichtung angeordnet, um Luft in das Gehäuse 31 einzuführen. Eine Innen-Außen-Luftaustauscheinrichtung kann an dem Einlass 30a angeordnet sein. Deshalb kann Luft, die in das Gehäuse 31 einzuführen ist, zwischen Innenluft und Außenluft umgeschaltet werden.
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Das Gebläse 32 ist stromabwärts des Einlasses 30a in der Luftflussrichtung angeordnet, um Luft, die durch den Einlass 30a angesaugt wird, in Richtung des Fahrgastraums zu befördern. Das Gebläse 32 kann ein Zentrifugalgebläse mit mehreren Luftschaufeln sein, wie etwa ein Schirokkogebläse, und wird durch einen elektrischen Motor angetrieben. Eine Drehzahl des Gebläses 32 wird durch eine Steuerungsspannung gesteuert, die von der Klimaanlagensteuerung 60 ausgegeben wird. Somit kann eine Menge an Luft, die durch das Gebläse befördert wird, gesteuert werden. Der Verdampfer 22 ist stromabwärts des Gebläses 32 in der Luftflussrichtung angeordnet.
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(Nicht gezeigte) Luftauslässe sind an dem am meisten stromabwärts gelegenen Ende des Gehäuses 31 in der Luftflussrichtung definiert, um Luft, die den Verdampfer 22 durchströmt, in den zu kühlenden Fahrgastraum auszublasen. Die Luftauslässe können durch Gesichtsauslässe, Fußauslässe und Entfrosterauslässe gebildet sein. Klimatisierte Luft wird durch den Gesichtsauslass auf einen Oberkörper eines Insassen ausgeblasen. Klimatisierte Luft wird durch den Fußauslass auf einen Fuß eines Insassen ausgeblasen. Klimatisierte Luft wird durch den Entfrosterauslass auf eine Innenseite einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs ausgeblasen.
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Eine Gesichtsluke ist stromaufwärts des Gesichtsauslasses angeordnet, um einen Öffnungsbereich des Gesichtsauslasses zu steuern. Eine Fußluke ist stromaufwärts des Fußauslasses angeordnet, um einen Öffnungsbereich des Fußauslasses zu steuern. Eine Entfrosterluke ist stromaufwärts des Entfrosterauslasses angeordnet, um einen Öffnungsbereich des Entfrosterauslasses zu steuern. Eine Luftauslassbetriebsart kann durch Öffnen oder Schließen der Auslässe geändert werden.
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Elektrische Steuerungsteile der Klimaanlagenvorrichtung 1 werden mit Bezug auf 2 beschrieben. Die Maschinensteuerung 50 und die Klimaanlagensteuerung 16 umfassen jeweils einen Mikrocomputer und eine Peripherieschaltung. Der Mikrocomputer besitzt eine CPU, einen ROM, einen RAM, usw. Eine Berechnung und Verarbeitung werden basierend auf einem Steuerungsprogramm, das in dem ROM gespeichert wird, durchgeführt. Verschiedene Instrumente sind mit einer Ausgabeseite des Mikrocomputers verbunden und werden durch den Mikrocomputer gesteuert.
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Verschiedene Maschineninstrumente, die die Maschine 10 definieren, sind mit einer Ausgabeseite der Maschinensteuerung 50 verbunden. Speziell ist zum Beispiel eine Antriebsschaltung des Kraftstoffeinspritzventils verbunden.
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Sensoren, die zum Steuern der Maschine 10 verwendet werden, sind mit einer Eingabeseite der Maschinensteuerung 50 verbunden. Ein Beschleunigeröffnungssensor 51 erfasst eine Beschleunigeröffnung Acc. Ein Maschinendrehzahlsensor 32 erfasst eine Maschinendrehzahl Ne der Maschine 10. Ein Geschwindigkeitssensor 53 erfasst eine Geschwindigkeit Vv des Fahrzeugs.
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Das Steuerungsventil 21a des Kompressors 21, das Expansionsventil 23, der Luftbeförderungsventilator 24a und das Gebläse 32 sind mit einer Ausgabeseite der Klimaanlagensteuerung 60 verbunden.
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Sensoren, die zur Klimatisierung verwendet werden, sind mit einer Eingabeseite der Klimaanlagensteuerung 60 verbunden. Ein Innenluftsensor 61 erfasst eine Lufttemperatur Tr innerhalb des Fahrgastraums. Ein Außenluftsensor 62 erfasst eine Außenlufttemperatur Ta. Ein Solarmengensensor 63 erfasst eine Solarstrahlungsmenge Ts in den Fahrgastraum. Ein Verdampfungssensor 64 erfasst eine Lufttemperatur Te, die aus dem Verdampfer 22 geblasen wird. Die Lufttemperatur Te, die aus dem Verdampfer 22 geblasen wird, entspricht einer Kühlmittelverdampfungstemperatur. Der Sensor 64 kann eine Temperatur einer luftseitigen Oberfläche des Verdampfers 22 erfassen.
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Eine Schalttafel 70 ist in der Nähe eines Armaturenbretts, das an einem Vorderteil des Fahrgastraums liegt, angeordnet und ist mit der Eingabeseite der Klimaanlagensteuerung 60 verbunden. Operationssignale, die in Schalter der Schalttafel 70 eingegeben werden, werden an die Klimaanlagensteuerung 60 ausgegeben. Die Schalter können durch einen Betätigungsschalter der Klimaanlagenvorrichtung 1, einem Automatikoperationsschalter der Klimaanlagenvorrichtung 1, einem Temperaturschalter zum Einstellen einer vorbestimmten Temperatur Tset für den Fahrgastraum und einen Luftmengenschalter zum Einstellen einer Luftmenge des Gebläses 32 ausgestaltet sein.
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Während die Klimaanlagensteuerung 60 die Klimaanlageninstrumente integral steuert, ist Hardware und Software zum Steuern der Kühlmittelausstoßkapazität des Steuerungsventils 21a als eine Ausstoßkapazitätssteuerung 60a definiert. Die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 wird durch das Steuerungsventil 21a geändert. Die Ausstoßkapazitätsteuerung 60a kann von der Klimaanlagensteuerung 60 getrennt sein.
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Die Maschinensteuerung 50 und die Klimaanlagensteuerung 60 sind elektrisch miteinander verbunden, um miteinander zu kommunizieren. Wenn ein Signal in eine der Steuerungen 50, 60 eingegeben wird, kann die andere der Steuerungen 50, 60 Instrumente, die mit ihrer Ausgabeseite verbunden sind, basierend auf dem Signal steuern. Die Maschinensteuerung 50 und die Klimaanlagensteuerung 60 können miteinander integriert sein.
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Operationen der Klimaanlagenvorrichtung 1 werden mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsverarbeitung darstellt, die durch die Klimaanlagensteuerung 60 durchgeführt wird. Die Steuerungsverarbeitung wird gestartet, wenn der Automatikoperationsschalter der Schalttafel 70 eingeschaltet wird, während ein Zündschalter des Fahrzeugs aktiv ist.
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Bei S1 werden Initialisierungen für einen Marker, einen Zeitnehmer und eine Steuerungsvariable durchgeführt. Bei S2 werden ein Erfassungssignal der Sensoren 61 bis 64, ein Steuerungssignal der Maschinensteuerung 50 und ein Operationssignal der Schalttafel 70 gelesen, und S3 wird durchgeführt.
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Bei S3 wird eine Sollausblastemperatur TAO von Luft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks F1 berechnet. TAO = Kset × Tset – Kr × Tr – Ka × Ta – Ks × Ts + C (F1)
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Ein Wert von Tset ist eine Temperatur, die durch den Temperaturvoreinstellungsschalter eingestellt wird. Ein Wert von Tr ist eine Innenlufttemperatur, die durch den Innenluftsensor 61 erfasst wird. Ein Wert von Ta ist eine Außenlufttemperatur, die durch den Außenluftsensor 62 erfasst wird. Ein Wert von Ts ist eine Solarstrahlungsmenge, der durch den Solarsensor 63 erfasst wird. Werte von Kset, Kr, Ka und Ks sind Verstärkungen und ein Wert von C ist eine Konstante für eine Korrektur.
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Bei S4 werden Operationszustände der Klimaanlageninstrumente eingestellt und eine Sollkühlmittelverdampfungstemperatur TEO des Verdampfers 22 wird eingestellt.
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Zum Beispiel wird die Luftmenge des Gebläses 32 basierend auf der Sollausblastemperatur TAO eingestellt, durch Bezugnahme auf eine Steuerungsübersicht, die in der Klimaanlagensteuerung 60 gespeichert ist. Speziell wird eine Spannung, die an den elektrischen Motor des Gebläses 32 angelegt wird, eingestellt.
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Die Spannung wird auf den Maximalwert erhöht, wenn ein Wert von TAO in einem sehr niedrigen Temperaturbereich liegt. Somit wird die Luftmenge des Gebläses 32 auf den Maximalwert erhöht, um eine maximale Kühloperation durchzuführen. Wenn der Wert von TAO von dem sehr niedrigen Temperaturbereich erhöht wird, wird die Spannung verringert, um die Luftmenge zu reduzieren.
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Die Sollkühlmittelverdampfungstemperatur TEO wird basierend auf der Sollausblastemperatur TAO eingestellt, durch Bezugnahme auf eine Steuerungsübersicht, die in der Klimaanlagensteuerung 60 gespeichert ist. Speziell wird der Wert von TEO erhöht, wenn der Wert von TAO erhöht wird. Weiter, um eine Frostbildung des Verdampfers 22 zu verhindern, wird für TEO eine untere Grenze eingestellt, z. B. 1°C.
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Bei S5 wird die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 auf eine Weise eingestellt, dass die Kühlmittelverdampfungstemperatur Te, die durch den Verdampfungstemperatursensor 64 erfasst wird, gleich der Sollkühlmittelverdampfungstemperatur TEO wird. Speziell wird der Steuerungsstrom In, der dem Steuerungsventil 21a zugeführt wird, basierend auf einer Abweichung (Te – TEO) zwischen der Kühlmittelverdampfungstemperatur Te und der Solltemperatur TEO unter Verwendung einer Regelung, wie etwa einer Proportional-Integral-(PI)Steuerung bestimmt.
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Bei S6, der einem Einstellabschnitt einer Obergrenze bzw. einem Obergrenzeeinstellabschnitt entspricht, wird eine Obergrenze Qm für eine Kraftstoffverbrauchsmenge bestimmt, durch Bezugnahme auf ein Steuerungssignal, das von der Maschinensteuerung 50 ausgegeben wird, und eine Steuerungsübersicht, die in der Klimaanlagensteuerung 60 gespeichert ist. Kraftstoff wird in der Maschine 10 verbraucht, um das Fahrzeug und den Kompressor 21 anzutreiben.
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Die Maschinensteuerung 50 steuert die Kraftstoffeinspritzmenge durch Ändern einer Elektrizitätszuführzeit für das Kraftstoffeinspritzventil. Weiterhin berechnet die Maschinensteuerung 50 eine Last der Maschine 10 basierend auf Erfassungssignalen, die von den Sensoren 51 bis 53 gelesen werden. Somit kann eine Kraftstoffeinspritzmenge, die zum Ausgeben einer Antriebskraft des Fahrzeugs notwendig ist, durch Bestimmen der Elektrizitätszuführzeit eingestellt werden.
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Die Kraftstoffeinspritzmenge, die zum Ausgeben der Antriebskraft notwendig ist, entspricht einer Kraftstoffverbrauchsmenge, die zum Ausgeben der Antriebskraft notwendig ist. Deshalb kann die Kraftstoffeinspritzmenge als die Kraftstoffverbrauchsmenge definiert werden. Eine Kraftstoffverbrauchsmenge Qe, die zum Antreiben des Fahrzeugs notwendig ist, umfasst nicht eine Kraftstoffverbrauchsmenge, die zum Antreiben des Kompressors 21 des Kühlkreislaufs 20 notwendig ist.
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Deshalb wird eine Obergrenze Qc für eine Kraftstoffverbrauchsmenge eingestellt, die zum Antreiben des Kompressors 21 verwendet wird, basierend auf dem Subtraktionswert (Te – TEO) durch Bezugnahme auf eine Steuerungsübersicht, die in der Klimaanlagensteuerung 60 gespeichert ist. Der Subtraktionswert (Te – TEO) wird durch Subtrahieren der Sollkühlmittelverdampfungstemperatur TEO von der Kühlmittelverdampfungstemperatur Te berechnet. Speziell, wie in 4 gezeigt, wird die Obergrenze Qc der Kraftstoffverbrauchsmenge zum Antreiben des Kompressors 21 erhöht, wenn der Subtraktionswert (Te – TEO) erhöht wird.
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In dieser Steuerungsübersicht wird ein Erhöhungsgrad der Obergrenze Qc erhöht, wenn der Subtraktionswert (Te – TEO) größer wird. Eine Obergrenze Qm wird definiert durch Addieren der Obergrenze Qc zum Antreiben des Kompressors 21 zu der Obergrenze Qe zum Antreiben des Fahrzeugs basierend auf einem Steuerungssignal, das von der Maschinensteuerung 50 erhalten wird.
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Bei S7, der einem Korrekturabschnitt einer Obergrenze bzw. einem Obergrenzekorrekturabschnitt entspricht, wird die Obergrenze Qm, die bei S6 eingestellt wird, basierend auf der Last der Maschine 10 durch Bezugnahme auf eine Steuerungsübersicht, die in der Klimaanlagensteuerung 50 gespeichert ist, korrigiert.
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Wie in 5 gezeigt, wird die Last der Maschine 10 in drei Ebenen, wie z. B. niedrig, mittel und hoch aufgeteilt.
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Ein Korrekturbetrag Qa wird erhöht, wenn die Last der Maschine 10 erhöht wird. Der Korrekturbetrag Qa wird zu der Obergrenze Qm von S6 addiert, um eine korrigierte Obergrenze Qm für die Kraftstoffverbrauchsmenge zu definieren. Die Last der Maschine 10 kann durch die Maschinensteuerung 50 berechnet werden.
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Bei S8 wird beurteilt, ob eine momentane Kraftstoffverbrauchsmenge, die durch die Maschine 10 verbraucht wird, größer als die korrigierte Obergrenze Qm ist. Speziell wird eine Kraftstoffverbrauchsmenge, die zum Realisieren der Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 von S5 notwendig ist, durch Bezugnahme auf eine vorbestimmte Steuerungsübersicht basierend auf dem Subtraktionswert (Te – TEO) geschätzt.
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Die geschätzte Kraftstoffverbrauchsmenge, die für den Kompressor 21 verwendet wird, wird zu der Kraftstoffverbrauchsmenge Qe, die zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, addiert, um einen Schätzwert Qs der momentanen Kraftstoffverbrauchsmenge zu definieren. Wenn bestimmt wird, dass der Schätzwert Qs größer als die Obergrenze Qm ist, wird S9 durchgeführt. Wenn bestimmt wird, dass der Schätzwert Qs gleich oder kleiner als die Obergrenze Qm ist, wird S10 durchgeführt.
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Die vorbestimmte Steuerungsübersicht zum Schätzen der Kraftstoffmenge, die für den Kompressor 21 verwendet wird, ist durch Subtrahieren einer ersten Kraftstoffverbrauchsmenge von einer zweiten Kraftstoffverbrauchsmenge definiert. Die erste Kraftstoffverbrauchsmenge ist definiert, wenn der Kompressor 21 gestoppt ist. Die zweite Kraftstoffverbrauchsmenge ist definiert, wenn der Kompressor 21 aktiv ist.
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Der Wert von (Te – TEO) steht mit der Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21i Bezug. Deshalb speichert die Steuerungsübersicht eine Beziehung zwischen dem Wert von (Te – TEO) und dem vorstehenden Wert, der durch Subtrahieren der ersten Kraftstoffverbrauchsmenge von der zweiten Kraftstoffverbrauchsmenge berechnet wird, im Voraus. Somit kann die Kraftstoffverbrauchsmenge, die zur Realisierung der Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21, die bei S5 bestimmt wird, notwendig ist, geschätzt werden.
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Bei S9 wird die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 auf eine Weise verringert, dass die momentane Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine 10 gleich oder kleiner als die Obergrenze Qm wird, und S10 wird nach S9 durchgeführt. Speziell wird der Steuerungsstrom In, der dem Steuerungsventil 21a zugeführt wird, in einen Wert, der bei S5 eingestellt wird, geändert, auf eine Weise, dass die momentane Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine 10 gleich oder kleiner als die Obergrenze Qm wird. Der Kompressor 21 kann durch Verringern des Ausstoßvolumens des Kompressors 21 auf ungefähr 0% im Wesentlichen gestoppt werden.
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Bei S10 werden Steuerungssignale von der Klimaanlagensteuerung 60 an die Klimaanlageninstrumente ausgegeben, so dass der Steuerungszustand, der bei S4 bis S9 eingestellt wird, ermittelt wird.
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Bei S11 wird bestimmt, ob eine Steuerungsperiode τ abgelaufen ist oder nicht. Nachdem die Steuerungsperiode τ abgelaufen ist, wird S2 erneut gestartet.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird eine Kühlmittelverdampfungstemperatur Te des Verdampfers 22 gesteuert, um sich der Sollverdampfungstemperatur TEO anzunähern. Deshalb wird Luft, die in den Fahrgastraum zu befördern ist, durch den Verdampfer 22 gekühlt, um eine vorbestimmte Temperatur aufzuweisen. Somit kann eine Kühlklimatisierung für den Fahrgastraum durchgeführt werden.
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Die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 wird auf eine Weise gesteuert, dass die momentane Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine 10 gleich oder kleiner als die Obergrenze Qm wird. Das heißt, es kann verhindert werden, dass die momentane Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine 10 die Obergrenze Qm überschreitet. Somit kann die Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine 10 reduziert werden, und die Kraftstofflaufleistung des Fahrzeugs kann erhöht werden.
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Bei S6, der dem Obergrenzeinstellabschnitt entspricht, wird der Subtraktionswert (Te – TEO) zum Einstellen der Obergrenze Qm verwendet. Deshalb kann die Obergrenze Qm basierend auf einer Klimaanlagenlast bzw. Klimatisierungslast bestimmt werden. Die Obergrenze Qm wird durch Addieren der minimalen Kraftstoffverbrauchsmenge, die zum Antreiben des Kompressors 21 notwendig ist, das heißt für die Klimatisierung notwendig ist, zu der Kraftstoffverbrauchsmenge, die zum Antreiben des Fahrzeugs notwendig ist, definiert.
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Weiterhin wird die Obergrenze Qm bei S6 erhöht, wenn der Wert von (Te – TEO) erhöht wird. Ein Erhöhungsgrad der Obergrenze Qc, die zum Antreiben des Kompressors 21 notwendig ist, wird erhöht, wenn der Wert (Te – TEO) größer wird. Deshalb kann die Kraftstoffverbrauchsmenge, die zum Aktivieren des Kompressors 21 verwendet wird, sichergestellt werden, auch wenn die Klimatisierungslast erhöht wird. Weiterhin kann die Kühlmittelverdampfungstemperatur Te früh in die Nähe der Sollkühlmittelverdampfungstemperatur TEO gebracht werden. Somit kann die Klimatisierung des Fahrgastraums in einer kurzen Zeit beendet werden.
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Die Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine 10 kann gemäß der Klimatisierungslast reduziert werden. Das heißt, Die Laufleistung kann erhöht werden, während die Klimatisierung des Fahrgastraums durchgeführt wird.
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Bei S7, der dem Obergrenzekorrekturabschnitt entspricht, wird die Obergrenze Qm der Kraftstoffverbrauchsmenge gemäß einer Erhöhung der Last der Maschine 10 erhöht. Deshalb kann der Kraftstoff, der für die Klimatisierung notwendig ist, sichergestellt werden, auch wenn der Kraftstoff, der zum Antreiben des Fahrzeugs notwendig ist, gemäß einer Erhöhung der Last der Maschine 10 erhöht wird.
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Bei S8, der einem Bestimmungsabschnitt entspricht, wird der Schätzwert Qs für die Kraftstoffverbrauchsmenge, die zum Realisieren der Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21, die bei S5 eingestellt wird, notwendig ist, geschätzt, durch Subtrahieren der ersten Kraftstoffverbrauchsmenge von der zweiten Kraftstoffverbrauchsmenge. Die erste Kraftstoffverbrauchsmenge ist definiert, wenn der Kompressor 21 gestoppt ist. Die zweite Kraftstoffverbrauchsmenge ist definiert, wenn der Kompressor 21 aktiv ist.
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Deshalb kann die Kühlmittelausstoßleistungsfähigkeit des Kompressors 21 basierend auf dem Bestimmungsergebnis von S8 gesteuert werden. Somit kann die momentane Kraftstoffverbrauchsmenge, die durch die Maschine 10 verbraucht wird, derart gesteuert werden, dass sie gleich oder kleiner als die Obergrenze Qm ist.
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Weiterhin umfasst der Verdampfer 22 den Kältespeicherabschnitt. Wenn die momentane Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine 10 größer als die Obergrenze Qm wird, wird die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 reduziert. Zu dieser Zeit kann Kälteenergie, die in dem Kältespeicherabschnitt gespeichert ist, zum Kühlen der Luft, die in dem Fahrgastraum zu befördern ist, verwendet werden. Deshalb, auch wenn die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 reduziert wird, kann verhindert werden, dass sich die Temperatur des Fahrgastraums schnell erhöht.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel begrenzt. Das Ausführungsbeispiel kann innerhalb dem Umfang der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Arten geändert werden.
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Die Klimaanlagenvorrichtung 1 ist nicht auf eine Verwendung zum Kühlen beschränkt.
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Zum Beispiel können zwei Durchlässe stromabwärts des Verdampfers 22 in dem Gehäuse 31 definiert sein. Ein Heizer kann in einem der Durchlässe angeordnet sein, um Luft, die durch den Verdampfer 22 gekühlt wird, zu erhitzen. Ein Nebendurchlass kann durch den anderen Durchlass definiert sein, um den Heizer zu umgehen. In diesem Fall kann die Klimaanlagenvorrichtung 1 Luft durch Steuern eines Verhältnisses von Luft, die durch den Heizer geheizt wird, und Luft, die durch den Nebendurchlass fließt, erhitzen.
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Das Fahrzeug, das die Klimaanlagenvorrichtung 1 aufweist, ist nicht auf das Fahrzeug mit Benzinmotor beschränkt. Die Klimaanlagenvorrichtung 1 kann für ein Fahrzeug mit Dieselmotor oder ein Hybridfahrzeug verwendet werden.
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Der Kompressor 21 ist nicht auf den Kompressor mit variabler Kapazität beschränkt. Der Kompressor 21 kann ein Kompressor mit fester Kapazität sein. In diesem Fall wird die Kühlmittelausstoßkapazität durch Ändern eines Operationsverhältnisses des Kompressors 21 geändert. Das Operationsverhältnis wird durch eine elektromagnetische Kupplung, die zum Übertragen von Energie von der Maschine zu dem Kompressor verwendet wird, geändert. Das heißt die elektromagnetische Kupplung entspricht in diesem Fall einem Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt.
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Die Kühlmittelausstoßkapazität kann durch Steuern des Operationsverhältnisses des Kompressors 21 bei S9 reduziert werden. Somit kann die Kraftstoffverbrauchsmenge reduziert werden, um gleich oder kleiner als die Obergrenze Qm zu sein. Der Kompressor 21 kann durch Blockieren der Energieübertragung von der Maschine zu dem Kompressor gestoppt werden.
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Wenn bei S8 bestimmt wird, dass die momentane Kraftstoffverbrauchsmenge der Maschine 10 gleich oder kleiner als die Obergrenze Qm ist, wird S10 durchgeführt. Alternativ kann zu dieser Zeit die Kühlmittelausstoßkapazität des Kompressors 21 erhöht werden.
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Es ist zu verstehen, dass solche Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen, der durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-298042 A [0003, 0005]
