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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Steuern von Motorkühlmittelströmung.
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HINTERGRUND
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Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck des allgemeinen Darstellens des Zusammenhangs der Offenbarung. Die Arbeit der vorliegend genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben wird, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung eventuell nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, werden weder ausdrücklich noch implizit gegenüber der vorliegenden Offenbarung als Stand der Technik zugelassen.
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Ein Verbrennungsmotor verbrennt in Zylindern Luft und Kraftstoff, um Antriebsmoment zu erzeugen. Die Verbrennung von Luft und Kraftstoff erzeugt Wärme. Ein übermäßiges Aufheizen des Motors und/oder von Motorkomponenten kann die Lebensdauer des Motors und/oder der Motorkomponenten verkürzen.
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Typischerweise umfassen Fahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor umfassen, auch einen Kühler, der mit Kühlmittelkanälen in dem Motor verbunden ist. Durch die Kühlmittelkanäle und den Kühler zirkuliert Motorkühlmittel. Das Motorkühlmittel absorbiert Wärme von dem Motor und befördert die Wärme zu dem Kühler. Der Kühler überträgt Wärme von dem Motorkühlmittel auf Luft, die an dem Kühler vorbeistreicht. Das aus dem Kühler austretende gekühlte Motorkühlmittel wird zurück zu dem Motor geleitet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bei einem Merkmal umfasst ein Kühlmittelsteuerungssystem eines Fahrzeugs ein Solldruckmodul und ein Thermostatventilsteuerungsmodul. Das Solldruckmodul ermittelt einen Solldruck eines Kühlmittels in einem Kühlmittelpfad zwischen einem Thermostatventil und mindestens einem von Motoröl-Wärmetauscher und Getriebefluid-Wärmetauscher. Das Thermostatventilsteuerungsmodul schließt das Thermostatventil und blockiert eine Kühlmittelströmung aus einem Motor heraus, wenn eine Temperatur eines Kühlmittels in dem Motor niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist. Wenn die Temperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, steuert das Thermostatventilsteuerungsmodul beruhend auf dem Solldruck das Öffnen des Thermostatventils zu dem Kühlmittelpfad.
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Bei weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungssystem weiterhin ein Kühlmittelventilsteuerungsmodul, das ein Kühlmittelventil schließt und eine Kühlmittelströmung in den Motor blockiert, wenn die Temperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, und das das Kühlmittelventil öffnet, wenn die Temperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist.
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Bei noch anderen Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungssystem weiterhin ein Pumpensteuerungsmodul, das eine Kühlmittelpumpe deaktiviert, wenn die Temperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, und das, wenn die Temperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe beruhend auf dem Solldruck steuert.
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Bei noch anderen Merkmalen steuert das Pumpensteuerungsmodul die Drehzahl der Kühlmittelpumpe ferner beruhend auf einem Kühlmitteldurchsatz durch den Motor, den Motoröl-Wärmetauscher und den Getriebefluid-Wärmetauscher.
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Bei weiteren Merkmalen steuert das Thermostatventilsteuerungsmodul das Öffnen des Thermostatventils zu dem Kühlmittelpfad ferner beruhend auf einem Kühlmitteldurchsatz durch den Motor.
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Bei noch weiteren Merkmalen schließt das Thermostatventilsteuerungsmodul ferner das Thermostatventil und blockiert eine Kühlmittelströmung zu einem zweiten Kühlmittelpfad zwischen dem Thermostatventil und einem Kühler, wenn mindestens eines von folgendem vorliegt: eine Motoröltemperatur ist niedriger als eine erste vorbestimmte Temperatur und eine Getriebefluidtemperatur ist niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur.
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Bei noch anderen Merkmalen öffnet das Thermostatventilsteuerungsmodul ferner das Thermostatventil und lässt Kühlmittelströmung zu dem zweiten Kühlmittelpfad zu, wenn die Motoröltemperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist und die Getriebefluidtemperatur höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
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Bei weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungssystem weiterhin: ein Wärmeabfuhrmodul, das eine Wärmeabfuhrrate des Motors zu einem Kühlmittel in dem Motor ermittelt; und ein Modul für maximale Kühlmittelströmung, das beruhend auf der Wärmeabfuhrrate einen maximalen Kühlmitteldurchsatz durch den Motoröl- und den Getriebefluid-Wärmetauscher ermittelt. Das Solldruckmodul ermittelt beruhend auf dem maximalen Kühlmitteldurchsatz den Solldruck.
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Bei noch anderen Merkmalen ermittelt das Wärmeabfuhrmodul die Wärmeabfuhrrate beruhend auf einer Motordrehzahl, einer Motorlast und mindestens einem von erster Temperatur eines Kühlmittels an einem Einlass des Motors und zweiter Temperatur eines Kühlmittels an einem Auslass des Motors.
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Bei noch anderen Merkmalen ermittelt das Modul für maximale Kühlmittelströmung ferner beruhend auf einem vorbestimmten Kühlmitteltemperaturanstieg zwischen einem Einlass des Motors und einem Auslass des Motors den maximalen Kühlmitteldurchsatz.
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Bei einem Merkmal umfasst ein Kühlmittelsteuerungsverfahren für ein Fahrzeug: Ermitteln eines Solldrucks eines Kühlmittels in einem Kühlmittelpfad zwischen einem Thermostatventil und mindestens einem von Motoröl-Wärmetauscher und Getriebefluid-Wärmetauscher; und Schließen des Thermostatventils und Blockieren von Kühlmittelströmung aus einem Motor heraus, wenn eine Temperatur eines Kühlmittels in dem Motor niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist. Das Kühlmittelsteuerungsverfahren umfasst ferner, wenn die Temperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, das Steuern des Öffnens des Thermostatventils zu dem Kühlmittelpfad beruhend auf dem Solldruck.
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Bei weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren weiterhin: Schließen eines Kühlmittelventils und Blockieren von Kühlmittelströmung in den Motor, wenn die Temperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist; und Öffnen des Kühlmittelventils, wenn die Temperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist.
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Bei noch weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren weiterhin: Deaktivieren einer Kühlmittelpumpe, wenn die Temperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist; und, wenn die Temperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, Steuern einer Drehzahl der Kühlmittelpumpe beruhend auf dem Solldruck.
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Bei noch anderen Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren ferner das Steuern der Drehzahl der Kühlmittelpumpe ferner beruhend auf einem Kühlmitteldurchsatz durch den Motor, den Motoröl-Wärmetauscher und den Getriebefluid-Wärmetauscher.
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Bei weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren ferner das Steuern des Öffnens des Thermostatventils zu dem Kühlmittelpfad ferner beruhend auf einem Kühlmitteldurchsatz durch den Motor.
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Bei noch weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren ferner das Schließen des Thermostatventils und das Blockieren einer Kühlmittelströmung zu einem zweiten Kühlmittelpfad zwischen dem Thermostatventil und einem Kühler bei Vorliegen von mindestens einem von: eine Motoröltemperatur ist niedriger als eine erste vorbestimmte Temperatur; und eine Getriebefluidtemperatur ist niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur.
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Bei noch weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren weiterhin das Öffnen des Thermostatventils und das Zulassen von Kühlmittelströmung zu dem zweiten Kühlmittelpfad, wenn die Motoröltemperatur höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist und die Getriebefluidtemperatur höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
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Bei weiteren Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren weiterhin: Ermitteln einer Wärmeabfuhrrate des Motors zu einem Kühlmittel in dem Motor; Ermitteln eines maximalen Kühlmitteldurchsatzes durch den Motoröl- und den Getriebefluid-Wärmetauscher beruhend auf der Wärmeabfuhrrate; und Ermitteln des Solldrucks beruhend auf dem maximalen Kühlmitteldurchsatz.
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Bei noch anderen Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren ferner das Ermitteln der Wärmeabfuhrrate beruhend auf einer Motordrehzahl, einer Motorlast und mindestens einem von erster Temperatur eines Kühlmittels an einem Einlass des Motors und zweiter Temperatur eines Kühlmittels an einem Auslass des Motors.
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Bei noch anderen Merkmalen umfasst das Kühlmittelsteuerungsverfahren ferner das Ermitteln des maximalen Kühlmitteldurchsatzes ferner beruhend auf einem vorbestimmten Kühlmitteltemperaturanstieg zwischen einem Einlass des Motors und einem Auslass des Motors.
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Weitere Gebiete der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen hervor. Die eingehende Beschreibung und spezifischen Beispiele sollen lediglich den Zwecken der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der Offenbarung beschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der Begleitzeichnungen besser verständlich. Hierbei zeigen:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugsystems nach der vorliegenden Offenbarung;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kühlmittelsteuerungsmoduls nach der vorliegenden Offenbarung; und
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3 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern eines Thermostatventils, eines Kühlmittelventils und einer Kühlmittelpumpe gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederbenutzt werden, um ähnliche und/oder identische Elemente kenntlich zu machen.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Ein Motor verbrennt Luft und Kraftstoff, um Antriebsmoment zu erzeugen. Die Verbrennung erzeugt auch Wärme. Herkömmlicherweise wird ein Kühlmittelsystem verwendet, um Wärme von dem Motor, dem Motoröl, dem Getriebefluid und anderen Komponenten zu absorbieren und Wärme auf Luft zu übertragen. Unter manchen Umständen können das Motoröl und das Getriebefluid aber kalt sein, etwa bei Starten eines Fahrzeugs. Die Viskosität des Motoröls und die Viskosität des Getriebeöls stehen in umgekehrter Beziehung zur Temperatur. Drehmomentverluste/-lasten in Verbindung mit dem Motoröl und dem Getriebefluid steigen, wenn die Viskosität zunimmt.
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Ein Kühlmittelsteuergerät gemäß der vorliegenden Offenbarung steuert eine Kühlmittelströmung durch den Motor und zu Wärmetauschern des Motoröls und Getriebefluids, um das Motoröl und die Getriebefluide schnell auf vorbestimmte Temperaturen zu erwärmen. Das schnelle Erwärmen des Motoröls und des Getriebefluids minimiert die Drehmomentverluste/-lasten in Verbindung mit dem Motoröl und dem Getriebefluid. Das schnelle Erwärmen des Motoröls und des Getriebefluids kann daher Kraftstoffverbrauch reduzieren und/oder einen oder mehrere andere Vorteile bieten.
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Unter Bezugnahme nun auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugsystems vorgestellt. Ein Motor 104 verbrennt ein Gemisch von Luft und Kraftstoff in Zylindern, um Antriebsmoment zu erzeugen. Der Motor 104 gibt Drehmoment zu einem Getriebe 108 aus. Das Getriebe 108 überträgt mittels eines Antriebssystems (nicht gezeigt) Drehmoment zu einem oder mehreren Rädern eines Fahrzeugs. Ein Motorsteuerungsmodul (ECM) 112 kann einen oder mehrere Motoraktoren steuern, um die Drehmomentabgabe des Motors 104 zu regeln.
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Eine Motorölpumpe 116 wälzt Motoröl durch den Motor 104 und einen ersten Wärmetauscher 120 um. Der erste Wärmetauscher 120 kann als ein (Motor-)Ölkühler bezeichnet werden. Wenn das Motoröl kalt ist, kann der erste Wärmetauscher 120 von einem durch den ersten Wärmetauscher 120 strömenden Kühlmittel Wärme auf ein Motoröl in dem ersten Wärmetauscher 120 übertragen. Der erste Wärmetauscher 120 kann Wärme von dem Motoröl auf ein durch den ersten Wärmetauscher 120 strömendes Kühlmittel und/oder auf Luft, die an dem ersten Wärmetauscher 120 vorbeistreicht, übertragen, wenn das Motoröl warm ist.
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Die Viskosität des Motoröls steht in umgekehrter Beziehung zur Temperatur des Motoröls. D. h. die Viskosität des Motoröls nimmt ab, wenn die Temperatur steigt, und umgekehrt. Reibungsverluste (z. B. Drehmomentverluste) des Motors 104 in Verbindung mit dem Motoröl können abnehmen, wenn die Viskosität des Motoröls abnimmt, und umgekehrt.
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Eine Getriebefluidpumpe 124 wälzt ein Getriebefluid durch das Getriebe 108 und einen zweiten Wärmetauscher 128 um. Der zweite Wärmetauscher 128 kann als Getriebekühler bezeichnet werden. Wenn das Getriebefluid kalt ist, kann der zweite Wärmetauscher 128 von dem durch den zweiten Wärmetauscher 128 strömenden Kühlmittel Wärme auf Getriebefluid in dem zweiten Wärmetauscher 128 übertragen. Der zweite Wärmetauscher 128 kann Wärme von dem Getriebefluid auf ein durch den zweiten Wärmetauscher 128 strömendes Kühlmittel und/oder auf Luft, die an dem zweiten Wärmetauscher 128 vorbeistreicht, übertragen, wenn das Getriebefluid warm ist.
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Die Viskosität des Getriebefluids steht in umgekehrter Beziehung zur Temperatur des Getriebefluids. D. h. die Viskosität des Getriebefluids nimmt ab, wenn die Temperatur steigt, und umgekehrt. Verluste (z. B. Drehmomentverluste) in Verbindung mit dem Getriebefluid können abnehmen, wenn die Viskosität des Getriebefluids abnimmt, und umgekehrt.
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Der Motor 104 umfasst mehrere Kanäle, durch die Motorkühlmittel (”Kühlmittel”) strömen kann. Zum Beispiel kann der Motor 104 ein oder mehrere Kanäle durch einen Kopfabschnitt des Motors 104, ein oder mehrere Kanäle durch einen Blockabschnitt des Motors 104 und/oder ein oder mehrere Kanäle durch einen inneren Abgaskrümmer (IEM) des Motors 104 umfassen. Der Motor 104 kann zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere andere geeignete Kühlmittelkanäle umfassen.
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Eine elektrische Kühlmittelpumpe 132 pumpt durch ein Kühlmittelventil 136 Kühlmittel in den Motor 104. Das Kühlmittelventil 136 kann geöffnet werden, um Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe 132 zu dem Motor 104 strömen zu lassen. Wenn das Kühlmittelventil 136 offen ist, können auch ein von dem ersten Wärmetauscher 120 abgegebenes Kühlmittel und ein von dem zweiten Wärmetauscher 128 abgegebenes Kühlmittel zu dem Motor 104 strömen. Das Kühlmittelventil 136 kann zum Beispiel geschlossen sein, um in dem Motor 104 Kühlmittel zurückzuhalten.
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Der Motor 104 gibt Kühlmittel zu einem Thermostatventil 140 und einem Heizerventil 144 ab. Das Heizerventil 144 kann geöffnet werden, um Kühlmittel durch einen dritten Wärmetauscher 148, der als Heizerkern bezeichnet werden kann, strömen zu lassen. Luft kann an dem dritten Wärmetauscher 148 vorbei zirkuliert werden, zum Beispiel um einen Fahrgastraum des Fahrzeugs zu erwärmen.
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Das Thermostatventil 140 kann als aktives Thermostatventil bezeichnet werden. Im Gegensatz zu passiven Thermostatventilen, die automatisch öffnen und schließen, wenn eine Kühlmitteltemperatur höher als und niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, werden aktive Thermostatventile jeweils elektrisch betätigt.
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Das Thermostatventil 140 steuert eine Kühlmittelströmung aus dem Motor 104, eine Kühlmittelströmung zu einem vierten Wärmetauscher 152 und eine Kühlmittelströmung zu anderen Komponenten, wie etwa der Kühlmittelpumpe 132 und dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher 120 und 124. Kühlmittel strömt mittels eines ersten Kühlmittelpfads 154 von dem Thermostatventil 140 zu dem vierten Wärmetauscher 152. Kühlmittel strömt mittels eines zweiten Kühlmittelpfads 155 von dem Thermostatventil 140 zu den anderen Komponenten.
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Zum Beispiel kann das Thermostatventil 140 geschlossen werden, um Kühlmittel in dem Motor 104 zu halten. Ein erstes Ventil des Thermostatventils 140 kann betätigt werden, um eine Kühlmittelströmung zu dem vierten Wärmetauscher 152 zu steuern. Ein zweites Ventil des Thermostatventils 140 kann betätigt werden, um eine Kühlmittelströmung zu den anderen Komponenten zu steuern. Der vierte Wärmetauscher 152 kann als Kühler bezeichnet werden.
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Verschiedene Arten von Motoren können ein oder mehrere Turbolader, wie etwa den Turbolader 156, umfassen. Durch einen Abschnitt des Turboladers 156 kann ein Kühlmittel umgewälzt werden, zum Beispiel um den Turbolader 156 zu kühlen.
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Ein Kühlmitteleingabetemperatursensor 170 misst eine Temperatur eines zu dem Motor 104 eingegebenen Kühlmittels. Ein Kühlmittelausgabetemperatursensor 174 misst eine Temperatur eines von dem Motor 104 abgegebenen Kühlmittels. Ein Öltemperatursensor 178 misst eine Temperatur des Motoröls, etwa in dem Motor 104. Ein Getriebefluidtemperatursensor 182 misst eine Temperatur des Getriebefluids, etwa in dem Getriebe 108. Es können ein oder mehrere andere Sensoren 186 implementiert werden, wie etwa ein oder mehrere Motortemperatursensoren (z. B. Block- und/oder Kopf-Temperatursensoren), ein IEM-Temperatursensor, ein Kühlerabgabetemperatursensor, ein Kurbelwellenstellungssensor, ein Luftmassendurchsatz(MAF)-Sensor, ein Krümmerabsolutdruck(MAP)-Sensor und/oder ein oder mehrere andere geeignete Fahrzeugsensoren.
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Ein Kühlmittelsteuerungsmodul 190 (siehe auch 2) kann das Kühlmittelventil 136, das Heizerventil 144, das Thermostatventil 140 und die Kühlmittelpumpe 132 steuern, wie weiter unten erläutert wird. Während das Kühlmittelsteuerungsmodul 190 in dem ECM 112 implementiert gezeigt ist, können das Kühlmittelsteuerungsmodul 190 oder ein oder mehrere Abschnitte des Kühlmittelsteuerungsmodul 190 in einem anderen Modul oder unabhängig implementiert werden.
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Unter Bezugnahme nun auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Kühlmittelsteuerungsmoduls 190 dargestellt. Ein Wärmeabfuhrmodul 204 ermittelt einen Wärmebetrag, der von dem Motor 104 zu dem Kühlmittel in dem Motor 104 abgeführt wird, etwa eine Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104.
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Das Wärmeabfuhrmodul 204 ermittelt beruhend auf einer Motordrehzahl 212, einer Motorlast 216 und mindestens einem von Kühlmittelabgabetemperatur 220 und Kühlmitteleingabetemperatur 224 die Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104. Das Wärmeabfuhrmodul 204 kann die Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104 unter Verwenden eines Kennfelds und einer Funktion, das/die die Motordrehzahl 212, die Motorlast 216 und mindestens eines von Kühlmittelabgabetemperatur 220 und Kühlmitteleingabetemperatur 224 in Beziehung zu der Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104 setzt, ermitteln.
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Während die Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104 erläutert wird, kann die Wärmeabsorptionsrate eines Kühlmittels in dem Motor 104 bei verschiedenen Implementierungen verwendet werden. Die Wärmeabsorptionsrate eines Kühlmittels in dem Motor 104 kann beruhend auf der Motordrehzahl 212, der Motorlast 216 und mindestens einem von Kühlmittelabgabetemperatur 220 und Kühlmitteleingabetemperatur 224 ermittelt werden.
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Die Kühlmittelabgabetemperatur 220 kann unter Verwenden des Kühlmittelabgabetemperatursensors 174 gemessen werden. Die Kühlmitteleingabetemperatur 224 kann unter Verwenden des Kühlmitteleingabetemperatursensors 170 gemessen werden. Die Motordrehzahl 212 kann beruhend auf Kurbelwellenstellungen ermittelt werden, die unter Verwenden eines Kurbelwellenstellungssensors gemessen werden. Die Motorlast 216 kann zum Beispiel beruhend auf Messungen eines MAF-Sensors und/oder Messungen eines MAP-Sensors ermittelt werden. Die Motorlast 216 kann einem Verhältnis eines aktuellen Betrags (z. B. Masse) von Luft pro Zylinder (APC) zu einem maximalen APC des Motors 104 entsprechen.
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Ein Modul für maximale Kühlmittelströmung 228 ermittelt einen maximalen Kühlmitteldurchsatz 232 durch den ersten und den zweiten Wärmetauscher 120 und 124. Das Modul für maximale Kühlmittelströmung 228 ermittelt den maximalen Kühlmitteldurchsatz 232 beruhend auf der Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104, einer Sollkühlmitteltemperaturzunahme über dem Motor 104 und einem Wärmeübertragungsvermögen des Kühlmittels. Das Modul für maximale Kühlmittelströmung 228 kann den maximalen Kühlmitteldurchsatz 232 zum Beispiel unter Verwenden einer Funktion oder eines Kennfelds ermitteln, die/das die Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104, die Sollkühlmitteltemperaturzunahme über dem Motor 104 und das Wärmeübertragungsvermögen des Kühlmittels zu dem maximalen Kühlmitteldurchsatz 232 in Beziehung setzt.
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Lediglich zum Beispiel kann das Modul für maximale Kühlmittelströmung
228 den maximalen Kühlmitteldurchsatz
232 unter Verwenden folgender Gleichung ermitteln:
wobei ṁ der maximale Kühlmitteldurchsatz
232 ist, C das Wärmeübertragungsvermögen des Kühlmittels ist und ΔT die Sollkühlmitteltemperaturzunahme über dem Motor
104 ist. Das Wärmeübertragungsvermögen des Kühlmittels und die Sollkühlmitteltemperaturzunahme können vorbestimmte Werte sein. Lediglich zum Beispiel kann die Sollkühlmitteltemperaturzunahme über dem Motor
104 in etwa 10 Grad Celsius (°C) oder eine andere geeignete Temperatur sein.
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Ein Solldruckmodul 236 ermittelt einen Solldruck 240 in dem zweiten Kühlmittelpfad 155. Das Solldruckmodul 236 ermittelt den Solldruck 240 beruhend auf dem maximalen Kühlmitteldurchsatz 232 und einem Strömungswiderstand des ersten und des zweiten Wärmetauschers 120 und 128. Das Solldruckmodul 236 kann den Solldruck 240 zum Beispiel unter Verwenden einer Funktion oder eines Kennfelds ermitteln, die/das den maximalen Kühlmitteldurchsatz 232 und den Strömungswiderstand zu dem Solldruck 240 in Beziehung setzt. Der Strömungswiderstand kann ein vorbestimmter Wert sein und kann einer Kühlmitteldurchsatzbeschränkung entsprechen, die dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher 120 und 128 zugeordnet ist.
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Ein Kühlmittelventilsteuerungsmodul 244 steuert das Kühlmittelventil 136. Das Kühlmittelventilsteuerungsmodul 244 kann das Kühlmittelventil 136 zum Beispiel beruhend auf der Kühlmittelabgabetemperatur 220, einer Motoröltemperatur 248 und/oder einer Getriebefluidtemperatur 252 steuern.
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Zum Beispiel kann das Kühlmittelventilsteuerungsmodul 244 das Kühlmittelventil 136 bei einer vorbestimmten, vollständig geschlossenen Stellung halten, wenn die Kühlmittelabgabetemperatur 220 niedriger als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, die Motoröltemperatur 248 niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist und/oder die Getriebefluidtemperatur 252 niedriger als eine dritte vorbestimmte Temperatur ist. Das Kühlmittelventilsteuerungsmodul 244 kann das Kühlmittelventil 136 zu einer vorbestimmten offenen Stellung öffnen, wenn die Kühlmittelabgabetemperatur 220 höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist, die Motoröltemperatur 248 höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist und die Getriebefluidtemperatur 252 höher als die dritte vorbestimmte Temperatur ist. Die Motoröltemperatur 248 kann unter Verwenden des Öltemperatursensors 178 gemessen werden. Die Getriebefluidtemperatur 252 kann unter Verwenden des Getriebefluidtemperatursensors 182 gemessen werden.
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Ein Thermostatventilsteuerungsmodul 256 steuert das Thermostatventil 140, und ein Pumpensteuerungsmodul 260 steuert die Kühlmittelpumpe 132. Wenn das Kühlmittelventil 136 offen ist, ermittelt das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 eine Sollstellung des Thermostatventils 140 zum Steuern einer Kühlmittelströmung durch das Thermostatventil 140 zu dem zweiten Kühlmittelpfad 155.
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Das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 ermittelt die Sollstellung beruhend auf dem Solldruck 240 und einem Motorkühlmitteldurchsatz 264. Zum Beispiel kann das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 die Sollstellung unter Verwenden einer Funktion oder eines Kennfelds ermitteln, die/das den Solldruck 240 und den Motorkühlmitteldurchsatz 264 zu der Sollstellung in Beziehung setzt. Der Motorkühlmitteldurchsatz 264 kann einem aktuellen Durchsatz eines Kühlmittels durch den Motor 104 entsprechen. Das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 steuert das Thermostatventil 140 beruhend auf der Sollstellung.
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Wenn das Kühlmittelventil 136 offen ist, ermittelt das Pumpensteuerungsmodul 260 beruhend auf dem Solldruck 240 und einem Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 eine Solldrehzahl für die Kühlmittelpumpe 132. Zum Beispiel kann das Pumpensteuerungsmodul 260 die Solldrehzahl unter Verwenden einer Funktion oder eines Kennfelds ermitteln, die/das den Solldruck 240 und den Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 zu der Solldrehzahl in Beziehung setzt. Der Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 kann einem aktuellen Durchsatz von Kühlmittel durch sowohl den Motor 104 als auch den ersten und den zweiten Wärmetauscher 120 und 128 entsprechen. Das Pumpensteuerungsmodul 260 steuert die Kühlmittelpumpe 132 beruhend auf der Solldrehzahl.
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Ein Kühlmittelströmungsmodul 272 kann den Motorkühlmitteldurchsatz 264 und den Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 ermitteln. Das Kühlmittelströmungsmodul 272 kann den Motorkühlmitteldurchsatz 264 und den Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 zum Bespiel beruhend auf einer Drehzahl 276 der Kühlmittelpumpe 132, einer Stellung 280 des Kühlmittelventils 136 und einer Stellung 284 des Thermostatventils 140 ermitteln. Zum Beispiel kann das Kühlmittelströmungsmodul 272 den Motorkühlmitteldurchsatz 264 und den Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 unter Verwenden von Funktionen oder Kennfeldern ermitteln, die die Drehzahl 276 der Kühlmittelpumpe 132, die Stellung 280 des Kühlmittelventils 136 und die Stellung 284 des Thermostatventils 140 zu dem Motorkühlmitteldurchsatz 264 und dem Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 in Beziehung setzen. Eine Steuerung des Kühlmittelventils 136, des Thermostatventils 140 und der Kühlmittelpumpe 132 wird in Verbindung mit dem Beispiel von 3 weiter erläutert.
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Ein Heizerventilsteuerungsmodul 290 kann das Heizerventil 144 beruhend auf einer Benutzereingabe 294 und/oder einem oder mehreren anderen Parametern steuern. Wenn das Motoröl und das Getriebefluid über vorbestimmten Temperaturen liegen, kann das Heizerventilsteuerungsmodul 290 das Heizerventil 144 als Reaktion auf eine Nutzereingabe, die ein Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs fordert, öffnen. Das Heizerventilsteuerungsmodul 290 kann das Heizerventil 144 geschlossen halten, wenn die das Beheizen des Fahrgastraums fordernde Nutzereingabe erhalten wurde, zum Beispiel bis das Motoröl und das Getriebefluid über den vorbestimmten Temperaturen liegen.
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Unter Bezugnahme nun auf 3 wird ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern des Kühlmittelventils 136, des Thermostatventils 140 und der Kühlmittelpumpe 132 darstellt, vorgestellt. Das Kühlmittelventil 136, das Thermostatventil 140 und das Heizerventil 144 sind geschlossen und die Kühlmittelpumpe 132 ist abgeschaltet, wenn die Steuerung einsetzt. Die Steuerung kann zum Beispiel bei Starten des Motors 104 beginnen, wenn das Motoröl und das Getriebefluid kalt sein können. Wie vorstehend beschrieben nimmt die Viskosität des Motoröls und des Getriebefluids zu, wenn die Temperatur abnimmt, und umgekehrt.
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Bei 304 kann das Kühlmittelventilsteuerungsmodul 244 ermitteln, ob sich das in dem Motor 104 zurückgehaltene Kühlmittel erwärmt. Wenn 304 falsch ist, kann das Pumpensteuerungsmodul 260 bei 308 die Kühlmittelpumpe 132 abgeschaltet halten, und das Kühlmittelventilsteuerungsmodul 244, das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 und das Heizerventilsteuerungsmodul 290 können das Kühlmittelventil 136, das Thermostatventil 140 und das Heizerventil 144 jeweils geschlossen halten. Das Zurückhalten des Kühlmittels in dem Motor 104 ermöglicht ein Erwärmen des Kühlmittels in dem Motor 104 und kann das Motoröl erwärmen. Wenn stattdessen relativ kühleres Kühlmittel in den Motor 104 gepumpt würde, kann das relativ kühlere Kühlmitteln das Motoröl und das Getriebefluid abkühlen. Die Steuerung kann nach 308 zu 304 zurückkehren. Wenn 304 wahr ist, kann die Steuerung mit 312 fortfahren.
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Das Kühlmittelventilsteuerungsmodul 244 kann ermitteln, dass sich das in dem Motor 104 zurückgehaltene Kühlmittel erwärmt, zum Beispiel wenn die Kühlmittelabgabetemperatur 220 niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist, die Motoröltemperatur 248 niedriger als die zweite vorbestimmte Temperatur ist und/oder die Getriebefluidtemperatur 252 niedriger als die dritte vorbestimmte Temperatur ist. Lediglich zum Beispiel kann die erste vorbestimmte Temperatur in etwa 90°C oder ein anderer geeigneter Wert sein. Die zweite vorbestimmte Temperatur kann niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur sein, und die dritte vorbestimmte Temperatur kann niedriger als die zweite vorbestimmte Temperatur sein.
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Bei 312 öffnet das Kühlmittelventilsteuerungsmodul 244 das Kühlmittelventil 136. Kühlmittel kann in den Motor 104 strömen, wenn das Kühlmittelventil 136 offen ist. Bei 316 ermittelt das Wärmeabfuhrmodul 204 die Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104. Das Wärmeabfuhrmodul 204 ermittelt die Wärmeabfuhrrate 208 beruhend auf der Motordrehzahl 212, der Motorlast 216 und mindestens einem von Kühlmittelabgabetemperatur 220 und Kühlmitteleingabetemperatur 224.
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Das Modul für maximale Kühlmittelströmung 228 ermittelt bei 320 den maximalen Kühlmitteldurchsatz 232 beruhend auf der Wärmeabfuhrrate 208 des Motors 104, der Sollkühlmitteltemperaturzunahme über dem Motor 104 und dem Wärmeübertragungsvermögendes Kühlmittels. Das Solldruckmodul 324 ermittelt bei 324 den Solldruck 240 beruhend auf dem maximalen Kühlmitteldurchsatz 232 und dem Strömungswiderstand des ersten und des zweiten Wärmetauschers 120 und 128.
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Bei 328 kann das Kühlmittelströmungsmodul 272 den Motorkühlmitteldurchsatz 264 und den Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 ermitteln. Das Kühlmittelströmungsmodul 272 kann den Motorkühlmitteldurchsatz 264 und den Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 zum Beispiel beruhend auf der Drehzahl 276 der Kühlmittelpumpe 132, der Stellung 280 des Kühlmittelventils 136 und der Stellung 284 des Thermostatventils 140 ermitteln.
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Wenn das Kühlmittelventil 136 offen ist, ermittelt das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 bei 332 die Sollstellung des Thermostatventils 140 zum Steuern einer Kühlmittelströmung durch das Thermostatventil 140 zu dem zweiten Kühlmittelpfad 155. Das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 ermittelt die Sollstellung beruhend auf dem Solldruck 240 und dem Motorkühlmitteldurchsatz 264. Das Pumpensteuerungsmodul 260 kann bei 332 auch die Solldrehzahl für die Kühlmittelpumpe 132 ermitteln. Das Pumpensteuerungsmodul 260 kann die Solldrehzahl beruhend auf dem Solldruck 240 und dem Gesamtkühlmitteldurchsatz 268 ermitteln.
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Bei 336 steuert das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 das Thermostatventil 140, um eine Kühlmittelströmung zu dem zweiten Kühlmittelpfad 155 beruhend auf der Sollstellung zu steuern. Das Pumpensteuerungsmodul 260 kann bei 336 auch die Kühlmittelpumpe 132 beruhend auf der Solldrehzahl steuern. Die Steuerung kann zu 316 zurückkehren.
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Sobald die Kühlmittelabgabetemperatur 220 höher als eine vorbestimmte Temperatur ist (z. B. über einen vorbestimmten Zeitraum), kann das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 beginnen, das Thermostatventil 140 zu öffnen, um ein Kühlmittel durch das Thermostatventil 140 zu dem ersten Kühlmittelpfad 154 strömen zu lassen. Alternativ kann das Thermostatventilsteuerungsmodul 256 beginnen, das Thermostatventil 140 zu öffnen, um ein Kühlmittel zu dem ersten aktuellen Pfad 154 strömen zu lassen, wenn die Motoröltemperatur 248 und die Getriebefluidtemperatur 252 höher als vorbestimmte Temperaturen sind.
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Das Heizerventilsteuerungsmodul 290 kann beginnen, das Heizerventil 144 zu öffnen, um ein Kühlmittel zu dem dritten Wärmetauscher 148 strömen zu lassen, sobald die Kühlmittelabgabetemperatur 220 höher als eine vorbestimmte Temperatur ist (z. B. über einen vorbestimmten Zeitraum). Alternativ kann das Heizerventilsteuerungsmodul 290 beginnen, das Heizerventil 144 zu öffnen, um ein Kühlmittel zu dem dritten Wärmetauscher 148 strömen zu lassen, wenn die Motoröltemperatur 248 und die Getriebefluidtemperatur 252 höher als vorbestimmte Temperaturen sind.
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Das vorstehend beschriebene Steuern des Kühlmittelventils 136, des Thermostatventils 140, des Heizerventils 144 und der Kühlmittelpumpe 132 kann das Motoröl und das Getriebefluid schneller als bei Öffnen der Ventile, während das Kühlmittel kalt ist, erwärmen. Das schnellere Erwärmen des Motoröls und des Getriebefluids verringert eine durch den Motor 104 und das Getriebe 108 erfahrene Reibung und kann Kraftstoffverbrauch reduzieren und ein oder mehrere andere Vorteile bieten.
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Die vorstehende Beschreibung ist lediglich veranschaulichender Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen zu beschränken. Die breiten Lehren der Offenbarung können in verschiedenen Formen umgesetzt werden. Während diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, sollte daher der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt sein, da bei Prüfen der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Abwandlungen offenkundig werden. Der Ausdruck, mindestens eines von A, B und C', wie er hierin verwendet wird, sollte so ausgelegt werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
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Bei dieser Anmeldung, die die nachstehenden Definitionen umfasst, kann der Begriff Modul durch den Begriff Schaltung ersetzt werden. Der Begriff Modul kann eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der einen Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der einen von einem Prozessor ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller der vorstehenden, wie etwa bei einem System-Auf-Chip, bezeichnen, Teil derselben sein oder diese umfassen.
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Der Begriff Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Microcode umfassen und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Aufgaben beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzter Prozessor schließt einen einzelnen Prozessor ein, der einen Code von mehreren Modulen zum Teil oder ganz ausführt. Der Begriff Gruppenprozessor schließt einen Prozessor ein, der kombiniert mit zusätzlichen Prozessoren einen Code von einem oder mehreren Modulen zum Teil oder ganz ausführt. Der Begriff gemeinsam genutzter Speicher schließt einen einzelnen Speicher ein, der einen Code von mehreren Modulen zum Teil oder ganz speichert. Der Begriff Gruppenspeicher schließt einen Speicher ein, der kombiniert mit zusätzlichen Speichern einen Code von einem oder mehreren Modulen zum Teil oder ganz speichert. Der Begriff Speicher kann eine Teilmenge des Begriffs maschinell lesbares Medium sein. Der Begriff maschinell lesbares Medium schließt keine transitorischen elektrischen und elektromagnetischen Signale ein, die sich durch ein Medium ausbreiten, und kann daher als konkret und nicht transitorisch betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele für ein nicht transitorisches, konkretes, maschinell lesbares Medium umfassen einen nicht flüchtigen Speicher, einen flüchtigen Speicher, eine magnetische Speicherung und eine optische Speicherung.
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Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, teilweise oder vollständig implementiert werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Befehle, die auf mindestens einem nicht transitorischen, konkreten, maschinell lesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen und/oder sich auf diese stützen.
