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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer Abgasrückführung (AGR)-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug, bei der ein Teil der Abgase in der AGR-Kühleinrichtung, die an dem Fahrzeug montiert ist, zurückgewonnen bzw. gesammelt wird, um zur Umgebung ausgelassen zu werden, und betrifft insbesondere eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug, die einen Teil der Abgase, die mittels einer AGR-Kühleinrichtung gekühlt sind, in einer Niedrige-Last-Betriebsbedingung oder im Winter nicht zu einem Verbrennungsmotor zirkuliert, sondern zur Umgebung zirkuliert bzw. auslässt, so dass das Kühlwasser des Verbrennungsmotors eine hohe Temperatur beibehält.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Die Abgase eines Fahrzeugs enthalten toxische Substanzen wie zum Beispiel Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und Kohlenwasserstoffe (HC), und von den Substanzen, die beim Verbrennungsprozess erzeugt werden, haben Stickoxide eine indirekt proportionale Beziehung zu Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff.
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Das bedeutet, in einem praktisch relevanten Ausgabebereich wird eine maximale Menge von Stickoxiden dann erzeugt, wenn die Mengen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen auf einen Minimalwert verringert sind, und die Menge von Stickoxiden nimmt zu, wenn ein Kraftstoff vollständig verbrannt wird, das bedeutet dann, wenn eine Temperatur des Verbrennungsmotors hoch ist.
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Da die zulässige Menge von Abgasen wie zum Beispiel Stickoxiden durch Vorschriften und Gesetze begrenzt ist, wurden zahlreiche Technologien zum Verringern bzw. Reduzieren von Abgas entwickelt. Eine dieser Technologien ist die Abgasrückführung (AGR).
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Die Abgasrückführung-Vorrichtung führt einen Teil der Verbrennungsgase (AGR-Gase) dem Gasgemsich zu, das in eine Brennkammer eingebracht wird, während ein Mischverhältnis beibehalten wird, das einem theoretischen (z.B. optimalen) Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, um die Menge an erzeugten Stickoxiden zu verringern, ohne eine Menge von anderen schädlichen Substanzen abrupt zu erhöhen, so dass eine Verbrennungstemperatur/Flammentemperatur verringert werden kann mittels Verringerns der Menge an frischer (Ansaug)Luft und Erhöhens einer Wärmekapazität des Abgases zur gleichen Zeit.
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Detaillierter beschrieben ist die AGR-Vorrichtung eine Vorrichtung zum (rück- bzw. wieder-)zirkulieren von Abgasen in ein Einlasssystem, um eine Verbrennungstemperatur in einem Zylinder zu verringern und um die Erzeugung von Stickoxiden einzuschränken, und betrifft eine Vorrichtung, die einen Teil der Abgase zu einem Einlasssystem zurückführt, um eine Maximaltemperatur, wenn ein Gasgemisch verbrannt wird, zu verringern, um dadurch eine Menge an erzeugten Stickoxiden (NOx) zu verringern, um auf diese Art und Weise eine Menge an Stickstoff in dem Abgas zu verringern.
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Die AGR-Vorrichtung weist eine AGR-Leitung zum Rück-Zirkulieren eines Teils der Abgase, die von einem Auslasskrümmer ausgelassen werden, zu einem Einlasskrümmer, und ein AGR-Ventil auf, das an/in der AGR-Leitung installiert ist, zum Einstellen einer Menge der zirkulierten Abgase. Insbesondere weist die AGR-Vorrichtung eine AGR-Kühleinrichtung auf zum Kühlen von Abgasen, die über das AGR-Ventil einströmen, und zum Strömen bzw. Leiten der gekühlten Abgase zu dem Einlasskrümmer bzw. Ansaugraum hin.
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Von diesen Komponenten der AGR-Vorrichtung ist die AGR-Kühleinrichtung ein Typ von Wärmetauscher zum Kühlen von Abgasen, die eine hohe Temperatur haben, wobei Kühlwasser des Verbrennungsmotors als Kühlmittel benutzt wird.
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Da jedoch die Abgasrückführung-Vorrichtung nur dazu benutzt wird, die Menge an Stickoxiden zu verringern mittels Verringerns einer Verbrennungstemperatur eines Verbrennungsmotors, obwohl die Abgaswärme effektiv zurückgewonnen werden kann, nimmt ein Maximaldruck (PM) zu und eine Düseöffnung eines Injektors/Einspritzers wird blockiert, wenn im Winter oder einer Niedrige-Last-Betriebsbedingung, die die Wiedergewinnung von Abgaswärme tatsächlich benötigt, Abgasrückführung übermäßig durchgeführt wird, wodurch der Gebrauchsnutzen davon verringert ist.
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Die Informationen, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen nur zum Verbessern des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung, und sollten nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Andeutung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, bilden.
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Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben beschriebenen und/oder andere Aufgaben zu lösen. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Abgasrückgewinnung-Vorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug (zum Beispiel Kraftfahrzeug, zum Beispiel PKW) bereitzustellen, mittels der ein Teil der Abgase (z.B. der Energie davon) in der AGR-Kühleinrichtung, die an dem Fahrzeug montiert ist, wieder gewonnen werden, um zur Umgebung ausgelassen zu werden, und betrifft insbesondere eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug, die einen Teil der Abgase, die mittels einer AGR-Kühleinrichtung gekühlt sind, in einem Niedrige-Last-Betriebszustand oder im Winter (Winterzeit-Bedingung) nicht zu einem Verbrennungsmotor zirkuliert, sondern in die Umwelt/Umgebung zirkuliert bzw. auslässt, wodurch die Temperatur von Kühlungswasser des Verbrennungsmotors hoch gehalten wird bzw. nicht verringert wird.
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Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer Abgasrückführung(AGR)-Kühleinrichtung für eine Fahrzeug bereitgestellt, die aufweist eine Abzweigleitung (z.B. Abzweigrohr) zum Leiten (z.B. Übertragen, Führen, Strömen) von Abgasen, die von der AGR-Kühleinrichtung ausgelassen werden, zu einem Turbolader, ein Strömungsrate-Steuerventil, das in/an/bei der Abzweigleitung installiert ist, zum Einstellen einer Strömungsrate (z.B. Strömungsgeschwindigkeit, z.B. Strömungsmenge) der Abgase (z.B. derjenigen Abgase, die durch die Abzweigleitung strömen), und eine Steuereinrichtung (z.B. Steuereinheit, z.B. ECU) zum Steuern eines Öffnungsgrades (z.B. Öffungsmenge) des Strömungsrate-Steuerventils.
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Die Vorrichtung kann optional ferner aufweisen ein AGR-Ventil, das in/an/bei einer AGR-Abgasleitung, die mit der AGR-Kühleinrichtung fluid verbunden ist, installiert ist, zum Einstellen einer Abgasmenge, die zu dem Verbrennungsmotor zirkuliert (z.B. rückgeführt) wird, einen Wassertemperatursensor (z.B. Kühlmittelsensor) zum Messen einer Temperatur des Kühlwassers (z.B. des Kühlmittels) des Verbrennungsmotors, einen Lastdetektionssensor zum Messen einer Last (z.B. Ausgabeleistung) des Verbrennungsmotors, einen Atmosphärentemperatursensor zum Messen einer Temperatur der Atmosphäre (z.B. der Lufttemperatur). Der Wassertemperatursensor, der Lastdetektionssensor und der Atmosphärentemperatursensor können die jeweils gemessene Temperatur bzw. die gemessene Last der Steuereinrichtung (als Eingabe) bereitstellen.
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Die Abzweigleitung kann beispielsweise von einer AGR-Abgasleitung abgezweigt sein und kann mit einem Vorderende bzw. Stromaufwärts-Ende bzw. einem Einlasssende oder einem Hinterende bzw. Stromabwärts-Ende bzw. Auslassende des Turboladers (z.B. einer Abgasturbine-Seite T davon) verbunden sein. Die Abzweigleitung kann beispielsweise von einer AGR-Abgasleitung abgezweigt sein und kann stromaufwärts oder stromabwärts von dem Turbolader münden, z.B. in eine Abgasleitung münden.
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Beispielsweise kann die Steuereinrichtung das Strömungsrate-Steuerventil nur dann öffnen, wenn sowohl ein Öffnungsgrad des AGR-Ventils, als auch die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors und die Atmosphärentemperatur sowie die Last des Verbrennungsmotors (z.B. alle gleichzeitig) vorbestimmte Bedingungen erfüllen.
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Gemäß zahlreichen weiteren Aspekten der Erfindung wird eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei die Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung aufweist eine Abzweigleitung zum Leiten der Abgase, die von der AGR-Kühleinrichtung ausgelassen werden, zu einem Turbolader, ein Richtung-Steuerventil, das an/in/bei einem Verbindungspunkt (z.B. (Fluid-)Verbindungsabschnitt) der Abzweigleitung und einer AGR-Abgasleitung (z.B. AGR-Abgasrohr) installiert ist, zum Einstellen einer Strömungsrichtung des Abgases, und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebes (z.B. einer Schaltstellung) des Richtung-Steuerventils.
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Die Abzweigleitung kann beispielsweise von einer AGR-Abgasleitung abgezweigt sein und kann mit einem Einlassende bzw. Vorderende oder einem Auslassende bzw. Hinterende des Turboladers (z.B. der Abgasturbine-Seite T davon) verbunden sein, und die Steuereinrichtung kann den Betrieb des Richtung-Steuerventils basierend auf (z.B. in Abhängigkeit von) einer AGR-Öffnungsrate bzw. AGR-Rückführrate (z.B. einem Öffnungsgrad des AGR-Ventils) steuern. Die Abzweigleitung kann beispielsweise von einer AGR-Abgasleitung abgezweigt sein und kann stromaufwärts oder stromabwärts von dem Turbolader münden, z.B. in eine Abgasleitung münden, und die Steuereinrichtung kann den Betrieb des Richtung-Steuerventils basierend auf (z.B. in Abhängigkeit von) einer AGR-Öffnungsrate bzw. AGR-Rückführrate steuern.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei die Vorrichtung aufweist eine Abzweigleitung zum Leiten der Abgase, die von der AGR-Kühleinrichtung ausgelassen wird, zu einem Turbolader, ein Richtung-Steuerventil, das an einem Verbindungsabschnitt (z.B. Verbindungspunkt) der Abzweigleitung und einer AGR-Abgasleitung installiert ist, zum Einstellen einer Strömungsrichtung der Abgase, eine Öffnen/Schließen-Ventil (z.B. AUF/ZU-Ventil), das in der Abzweigleitung installiert ist, zum Steuern eines Stromes der Abgase (bzw. eines Abgasstroms), und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebes des Richtung-Steuerventils und eines Betriebes des Öffnen/Schließen-Ventils.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise ferner einen Wassertemperatursensor zum Messen einer Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors (wobei Kühlwasser hierin gemäß Ausführungsformen auch andere Kühlmittel und Kühlwassermischungen einschließen kann) aufweisen. Der Wassertemperatursensor kann die gemessene Temperatur der Steuereinrichtung (z.B. als Eingabe) bereitstellen.
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Die Steuereinrichtung kann beispielsweise das Öffnen/Schließen-Ventil öffnen und den Betrieb des Richtung-Steuerventils steuern basierend auf (z.B. in Abhängigkeit von) einem Öffnungsgrad des AGR-Ventils, (z.B. nur dann) wenn eine Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors kleiner ist als ein Referenzwert oder gleich diesem ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in der Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug ein Teil der Abgase in der AGR-Kühleinrichtung, die an dem Fahrzeug montiert ist, wieder- bzw. zurückgewonnen bzw. gesammelt bzw. umgeleitet, um zur Umgebung ausgelassen zu werden, und insbesondere betrifft die Erfindung eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug, in der ein Teil der Abgase, die mittels einer AGR-Kühleinrichtung gekühlt sind, in einem Niedrige-Last-Betriebszustand oder im Winter (Winterzeit-Bedingung) nicht zu einem Verbrennungsmotor, sondern zur Außenseite/Umgebung zirkuliert werden, um ausgelassen zu werden, wodurch die Temperatur von Kühlungswasser des Verbrennungsmotors hoch gehalten wird bzw. nicht verringert wird.
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Ein Turbolader („TL“) kann beispielsweise eine Abgasturbine-Seite T und eine Verdichterseite V aufweisen.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die aus den begleitenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlicher werden oder in diesen detailliert beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die obigen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf bestimmte exemplarische Ausführungsformen der Erfindung, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben, wobei die exemplarischen Ausführungsformen nur zum besseren Verständnis der Erfindung dienen sollen und die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
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Die 1 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 2 zeigt ein Blockdiagramm, das exemplarische Bestandteile einer exemplarischen Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 3 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Betriebsbedingung einer exemplarischen Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 5 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 6 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 7 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 8 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 9 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Betriebsbedingung einer exemplarischen Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Es muss verstanden werden, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und unter Umständen eine etwas vereinfachte Darstellung von zahlreichen Merkmalen zeigen, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Aufbaumerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart wird, inklusive zum Beispiel spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Positionen und Formen, wird im Teil bestimmt durch die im Besonderen angedachte Anwendung und Nutzungsumgebung.
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In den Figuren beziehen sich die gleichen Bezugszeichen durchgängig auf die gleichen oder wesensgleiche Teile der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, wird verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sind.
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Die vorliegende Erfindung ist dazu eingerichtet, Abgase einer AGR-Kühleinrichtung in einem Verbrennungsmotorsystem, das einen mehrstufigen Turbolader aufweist, zurückzugewinnen (z.B. zu sammeln, um sie, z.B. über eine Turbine eines Turboladers, zur Umgegbung auszulassen anstatt sie dem Verbrennungsmotor zuzuführen), und zielt darauf ab, ein Kraftstoffverhältnis (z.B. einen Kraftstoffverbrauch) und den Verbrennungsmotorbetrieb zu verbessern durch Verringern einer Menge an Abgasen, die in einem Leerlauf-Betriebszustand, in dem AGR nicht benutzt wird, in einem Niedrige-Last-Betriebszustand, in dem eine AGR-Frequenz niedrig ist, oder in einer Winterzeit-Bedingung (z.B. niedrige Außentemperatur, z.B. Außentemperatur, die gleich oder kleiner ist als ein Grenzwert) wieder zu dem Verbrennungsmotor (re)zirkuliert wird.
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Dementsprechend gewinnt die vorliegende Erfindung einen Teil der Abgase der AGR-Kühleinrichtung zurück und führt ihn zu einem Turbolader, und lässt diesen Teil der Abgase zusammen mit den Abgasen, die von dem Turbolader ausgelassen werden (und z.B. direkt vom Verbrennungsmotor zugeführt wurden), zur Außenseite aus, um eine Menge an Abgasen, die wieder zu dem Verbrennungsmotor zurückgeführt wird, zu verringern.
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Mit Bezug auf die 1 und 2 weist die Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine AGR-Kühleinrichtung 10, eine Abzweigleitung 20, ein Strömungsrate-Steuerventil 30, ein AGR-Ventil 40, einen Wassertemperatursensor 50, einen Lastdetektionssensor 60, einen Atmosphärentemperatursensor 70 und eine Steuereinrichtung 80.
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Die AGR-Kühleinrichtung 10 ist dazu eingerichtet, die Abgase zu kühlen und die gekühlten Abgase durch einen Einlasskrümmer 2 in einen Verbrennungsmotor 1 zu rezirkulieren, wenn ein Teil der Abgase, die von dem Verbrennungsmotor 1 ausgelassen werden, in die AGR-Kühleinrichtung 10 eingebracht werden, und ist (im Strömungspfad des Abgases) zwischen einem Stromabwärts-Ende/Auslassende des Verbrennungsmotors 1 (z.B. einem Auslasskrümmer 3) und einem Stromaufwärts-Ende/Einlassende des Verbrennungsmotors 1 (zum Beispiel dem Einlasskrümmer 2) installiert.
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Die Abzweigleitung (zum Beispiel Abzweigrohr) 20 ist von einer AGR-Abgasleitung 90 abgezweigt und ist mit dem/den Turbolader(n) 110 und 120 (fluid) verbunden (und ist z.B. mit einem Abschnitt einer Abgasleitung stromaufwärts oder stromabwärts von einem oder beiden der Turbolader verbunden), und ist dazu eingerichtet, einen Teil der Abgase, die von der AGR-Kühleinrichtung 10 ausgelassen werden, zu den Turboladern 110 und 120 (beispielsweise einem davon) zu übertragen.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, ist die Abzweigleitung 20 von der AGR-Abgasleitung 90 (z.B. in einem Abschnitt) zwischen der AGR-Kühleinrichtung 10 und dem AGR-Ventil 40 abgezweigt und ist mit einem Stromaufwärts-Ende bzw. einem Vorderende bzw. einem Einlassende (z.B. einer Stromaufwärts-Seite) eines Niederdruck-Turboladers 110 (ND-TL) und/oder einem Stromabwärts-Ende bzw. Hinterende bzw. Auslassende (z.B. Stromabwärts-Seite) eines Hochdruck-Turboladers 120 (HD-TL) fluid verbunden.
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Detaillierter beschrieben ist die Abzweigleitung 20 mit Turbinen (z.B. einer Turbine) der Turbolader 110 und 120 verbunden (z.B. fluid verbunden), weswegen die Abgase, die durch die Abzweigleitung 20 übertragen werden, zusammen mit denjenigen Abgasen, die von den Turbinen der Turbolader 110 und 120 ausgelassen werden, zur Umgebung bzw. Außenseite ausgelassen werden können.
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Die 3 zeigt ein Verbrennungsmotorsystem aufweisend eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie es gezeigt ist, kann die Abzweigleitung 20 zwischen der AGR-Kühleinrichtung 10 und dem AGR-Ventil 40 von der AGR-Abgasleitung 90 abgezweigt sein und kann mit einem Stromabwärts-Ende bzw. einem Hinterende bzw. einem Auslassende bzw. einer Stromabwärts-Seite des Niederdruck-Turboladers 110 verbunden sein (zum Beispiel fluid verbunden sein). Die Abzweigleitung 20 kann mit der AGR-Abgasleitung 90 und dem Turboladern 110 und 120 über Verbindungseinrichtungen bzw. Gelenkeinrichtungen verbunden sein.
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Das Strömungsrate-Steuerventil (zum Beispiel Strömungsmenge-Steuerventil, zum Beispiel Strömungsgeschwindigkeit-Steuerventil) 30 ist in der Abzweigleitung 20 installiert, um eine Strömungsrate der Abgase, die durch die Abzweigleitung 20 zu den Turboladern 110 und 120 übertragen wird, einzustellen, und ein Öffnungsgrad des Strömungsrate-Steuerventil 30 wird mittels der Steuereinrichtung 80 gesteuert.
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Das AGR-Ventil 40 ist in der AGR-Abgasleitung 90, die mit der AGR-Kühleinrichtung 10 verbunden ist, installiert, und ein Öffnungsgrad (und/oder eine Öffnungsrate) des AGR-Ventils 40 wird gesteuert, um eine Menge der Abgase, die zu dem Verbrennungsmotor 1 zirkuliert werden, einzustellen.
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Der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40 kann mittels einer separaten AGR-Steuereinrichtung oder mittels der Steuereinrichtung 80 gesteuert werden, und wenn eine separate AGR-Steuereinrichtung einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40 steuert, empfängt die Steuereinrichtung 80 Informationen (z.B. eine Information), die einen Öffnungsgrad (und/oder eine Öffnungsrate) des AGR-Ventils 40 wiedergeben bzw. beschreiben, von der AGR-Steuereinrichtung und erkennt bzw. empfängt die Informationen.
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Der Wassertemperatursensor 50 ist dazu eingerichtet, eine Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors, das von der AGR-Kühleinrichtung 10 und/oder dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird, zu messen, und ist installiert, um eine Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors in dem Fahrzeug zu messen.
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Der Lastdetektionssensor 60 ist eingerichtet, um Verbrennungsmotorlasten, wie zum Beispiel eine Drehzahl und ein Drehmoment des Verbrennungsmotors, zu messen, und ist installiert, um eine Last bzw. Belastung bzw. Auslastung des Verbrennungsmotors in dem Fahrzeug zu messen.
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Der Atmosphärentemperatursensor 70 ist eingerichtet, um eine Temperatur der Atmosphäre bzw. der Umgebung zu messen, und ist installiert, um in dem Fahrzeug die Temperatur der Atmosphäre (z.B. der Luft außerhalb des Fahrzeugs) zu messen (z.B. die Temperatur der Atmosphäre/Luft in dem Fahrzeug).
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Die Steuereinrichtung 80 ist eingerichtet, um einen Öffnungsgrad des Strömungsrate-Steuerventils 30 zu steuern, und steuert den Öffnungsgrad des Strömungsrate-Steuerventils 30 basierend auf einem Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40, einer Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors, einer Atmosphärentemperatur und einer Last des Verbrennungsmotors.
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Wie es in der 4 gezeigt ist, öffnet die Steuereinrichtung 80 das Strömungsrate-Steuerventil 30 nur dann, wenn ein Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40 eine (bestimmte) Bedingung erfüllt, indem er ein Referenzwert oder ein kleinerer Wert ist, wenn eine Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors eine (bestimmte) Bedingung erfüllt, indem sie ein Referenzwert oder ein kleinerer Wert ist, wenn eine Atmosphärentemperatur eine (bestimmte) Bedingung erfüllt, indem sie ein Referenzwert oder ein kleinerer Wert ist, und wenn eine Last des Verbrennungsmotors eine (bestimmte) Bedingung erfüllt, indem sie ein Referenzwert oder ein kleinerer Wert ist.
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Das bedeutet, die Steuereinrichtung 80 öffnet das Strömungsrate-Steuerventil 30 nur dann um einen vorbestimmten Öffnungsgrad, wenn sowohl der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40, als auch die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors und die Atmosphärentemperatur und die Last des Verbrennungsmotors die vorbestimmten Bedingungen erfüllen (das heißt zum Beispiel, jeweils dem jeweiligen/zugehörigen Referenzwert oder einem kleineren Wert entsprechen).
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Selbst wenn nur einer von dem Öffnungsgrad des AGR-Ventils 40, der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors, der Atmosphärentemperatur und der Last des Verbrennungsmotors die Bedingung nicht erfüllt, schließt die Steuereinrichtung 80 das Strömungsrate-Steuerventil 30 mittels Abschaltens des Strömungsrate-Steuerventils 30.
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Im Folgenden wird die Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, und die Beschreibung derjenigen Bestandteile und Funktionen davon, die denen der oben beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, wird ausgelassen.
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Die 5 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 6 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie es in der 5 gezeigt ist, kann die Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine AGR-Kühleinrichtung 10, eine Abzweigleitung 20, ein Richtung-Steuerventil 130 und eine Steuereinrichtung 80 aufweisen.
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Wenn ein Teil der Abgase, die von dem Verbrennungsmotor 1 ausgelassen werden, in die AGR-Kühleinrichtung 10 hinein eingebracht werden, kühlt die AGR-Kühleinrichtung 10 die Abgase und (re)zirkuliert die Abgase zu dem Verbrennungsmotor 1.
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Die Abzweigleitung über 20 ist von der AGR-Abgasleitung 90 abgezweigt und ist mit den Turboladern 110 und 120 verbunden, und ein Teil der Abgase in der AGR-Kühleinrichtung 10 werden zu den Turboladern (zum Beispiel zu einem Turbolader davon) 110 und 120 übertragen. Wie es in der 5 gezeigt ist, ist die Abzweigleitung 20 von der AGR-Abgasleitung 90, die mit einem Stromabwärts-Ende bzw. Hinterende bzw. Auslassende der AGR-Kühleinrichtung 10 verbunden ist, abgezweigt und ist mit einem Stromabwärts-Ende bzw. Hinterende bzw. Auslassende bzw. einer Stromabwärts-Seite eines Niederdruck-Turboladers 110 verbunden.
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Wie es in der 6 gezeigt ist, kann die Abzweigleitung 20 mit einem Stromaufwärts-Ende bzw. einem Vorderende bzw. Einlassende bzw. Stromaufwärts-Seite des Niederdruck-Turboladers 110 und/oder mit einem Stromabwärts-Ende bzw. Hinterende bzw. Auslassende bzw. einer Stromabwärts-Seite eines Hochdruck-Turboladers 120 (fluid) verbunden sein.
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Das Richtung-Steuerventil 130 ist eingerichtet, um eine Strömungsrichtung des Abgases, das von der AGR-Kühleinrichtung 10 ausgelassen wird, zu steuern und ist an einem Verbindungspunkt der Abzweigleitung 20 und der AGR-Abgasleitung 90 installiert, um eine Menge der Abgase, die zu der Abzweigleitung 20 und der AGR-Abgasleitung 90 strömen, einzustellen. Das Richtung-Steuerventil 130 kann ein elektrisches Drei-Wege-Ventil aufweisen (z.B. ein solches sein).
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Die Steuereinrichtung 80 ist dazu eingerichtet, einen Betrieb des Richtung-Steuerventils 130 zu steuern, und steuert einen Betrieb des Richtung-Steuerventils 130 basierend auf einem AGR-Öffnungsgrad (und/oder einer Öffnungsrate). Hier repräsentiert die AGR-Öffnungsrate eine Menge an Abgasen, die zu dem Verbrennungsmotor zirkuliert bzw. rückgeführt wird, und wird mittels der Steuereinrichtung 80 oder einer separaten AGR-Steuereinrichtung für die AGR-Steuerung ermittelt.
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Wenn eine separate AGR-Steuereinrichtung eine AGR-Öffnungsrate ermittelt, empfängt die Steuereinrichtung 80 die Information über eine AGR-Öffnungsrate von der AGR-Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung 80 steuert einen Betrieb des Richtungs-Steuerventils 130 basierend auf der AGR-Öffnungsrate, um eine Strömungsrate der Abgase, die zu der bzw. durch die Abzweigleitung 20 strömen, zu steuern.
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D.h., wenn der AGR-Öffnungsgrad (bzw. die AGR-Öffnungsrate) ermittelt ist, steuert die Steuereinrichtung 80 eine Einlass-Öffnungsrate der Abzweigleitung 20 gemäß Gleichung 1. Einlass-Öffnungsrate(%) = 100% – AGR-Öffnungsrate(%) (Gleichung 1)
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Die 7 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 8 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung eine AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 9 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Betriebsbedingung einer Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung für eine AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der fünften und der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie es in der 7 gezeigt ist, kann die Abgas-Rückgewinnungsvorrichtung einer AGR-Kühleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen eine AGR-Kühleinrichtung 10, eine Abzweigleitung 20, ein Richtung-Steuerventil 130, ein Öffnen/Schließen-Ventil 140, einen Wassertemperatursensor 50 und eine Steuereinrichtung 80.
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Wenn ein Teil der Abgase, die von dem Verbrennungsmotor 1 ausgelassen werden, in die AGR-Kühleinrichtung 10 eingebracht werden, kühlt die AGR-Kühleinrichtung 10 die Abgase und zirkuliert die (gekühlten) Abgase zu dem Verbrennungsmotor 1.
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Die Abzweigleitung 20 ist von der AGR-Abgasleitung 90, die mit einem Stromabwärts-Ende bzw. Hinterende der AGR-Kühleinrichtung 10 verbunden ist, abgezweigt, ist mit den Turboladern 110 und 120 (zum Beispiel einem davon) verbunden ( z.B. ist die Abzweigleitung 20 mit einer Abgasleitung, an der die Turbolader angeordnet sind, verbunden) und überträgt einen Teil der Abgase, die sich in der AGR-Kühleinrichtung 10 befinden, zu den Turboladern 110 und 120 (z.B. einem davon; z.B. zu der Abgasleitung).
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Wie es in der 7 gezeigt ist, kann die Abzweigleitung 20 von der AGR-Abgasleitung 90 abgezweigt sein und kann mit einer Stromabwärts-Seite/Auslassende eines Niederdruck-Turboladers 110 (fluid) verbunden sein, oder die Abzweigleitung 20 kann, wie es in der 8 gezeigt ist, mit einer Stromaufwärts-Seite/Einlassende/Vorderende des Niederdruck-Turboladers 110 oder einem Hochdruck-Turbolader 120 (z.B. einer Stromabwärts-Seite der Turbine davon davon) (fluid) verbunden sein.
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Das Richtung-Steuerventil 130 ist dazu eingerichtet, eine Strömungsrichtung der Abgase, die von der AGR-Kühleinrichtung 10 ausgelassen werden, einzustellen und ist in einem Verbindungspunkt der Abzweigleitung 20 und der AGR-Abgasleitung 90 installiert, um Einlass-Öffnungsraten der Abzweigleitung 20 und der AGR-Abgasleitung 90 einzustellen und um eine Menge von Abgasen, die durch die Leitungen 20 bzw. 90 strömen, einzustellen. Das Richtungs-Steuerventil 130 kann ein elektrisches Drei-Wege-Ventil aufweisen.
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Das Öffnen/Schließen-Ventil 140 ist in der Abzweigleitung über 20 installiert, um eine Strömung der Abgase, die durch die Abzweigleitung 20 zu den Turboladern 110 und 120 (z.B. zu der Abgasleitung) übertragen werden, zu steuern und führt einen EIN/AUS(OFFEN/GESCHLOSSEN)-Betrieb (z.B. Betriebssteuerung) aus gemäß einem Ergebnis, das erhalten wird mittels Vergleichens der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors mit einem Referenzwerts.
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Der Wassertemperatursensor 50 ist dazu eingerichtet, eine Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors zu messen, und ist mit der Steuereinrichtung 80 so verbunden, dass Signale von dem Wassertemperatursensor 50 zu der Steuereinrichtung 80 übertragen werden können, um die gemessene(n) Information(en) der Steuereinrichtung 80 bereitzustellen, wie es in der 2 gezeigt ist.
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Die Steuereinrichtung 80 ist dazu eingerichtet, einen Betrieb des Richtung-Steuerventils 130 sowie einen Betrieb des Öffnen/Schließen-Ventils 140 zu steuern, und öffnet das Öffnen/Schließen-Ventil 140 und steuert zur selben Zeit einen Betrieb des Richtung-Steuerventils 130 basierend auf der AGR-Öffnungsrate (oder des Öffnungsgrades), wenn eine Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors einem Referenzwert entspricht oder kleiner als dieser ist, und schließt das Öffnen/Schließen-Ventil 140 und bringt das Richtung-Steuerventil 130 dazu, einen Einlass der Abzweigleitung 20 zu schließen, wenn eine Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors höher als ein Referenzwert ist. Hier repräsentiert die AGR-Öffnungsrate eine Menge von Abgasen, die zu dem Verbrennungsmotor zirkuliert werden, und sie wird mittels der Steuereinrichtung 80 oder einer separaten AGR-Steuereinrichtung für die AGR-Steuerung ermittelt.
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Wenn die separate AGR-Steuereinrichtung die AGR-Öffnungsrate ermittelt, empfängt die Steuereinrichtung 80 die Informationen über die AGR-Öffnungsrate von der AGR-Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung 80 steuert einen Betrieb des Richtung-Steuerventils 130 basierend auf der AGR-Öffnungsrate, um eine Strömungsrate der Abgase, die zu der bzw. durch die Abzweigleitung 20 strömen, zu steuern.
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Das bedeutet, wenn die AGR-Öffnungsrate ermittelt ist bzw. wurde, steuert die Steuereinrichtung 80 eine Einlass-Öffnungsrate der Abzweigleitung 20 gemäß Gleichung 2. Einlass-Öffnungsrate(%) = 100% – AGR-Öffnungsrate(%) (Gleichung 2)
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Zwischenzeitlich kann die Steuereinrichtung 80 Detektionsinformationen (eine Last des Verbrennungsmotors und eine Atmosphärentemperatur) von einem Lastdetektionssensor 60 zum Messen einer Last des Verbrennungsmotors und einem Atmosphärentemperatursensor 70 zum Messen einer Atmosphärentemperatur empfangen, um zu ermitteln, ob das Öffnen/Schließen-Ventil 140 geöffnet werden soll bzw. muss.
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Darauf öffnet die Steuereinrichtung 80 das Öffnen/Schließen-Ventil 140 nur dann, wenn alle Werte von: Temperatur des Kühlmittels des Verbrennungsmotors, Atmosphärentemperatur und Last des Verbrennungsmotors kleiner als vorbestimmte Werte oder gleich diesen sind.
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Zur Vereinfachung der Erklärung und zur genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“ usw. benutzt, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Position dieser Merkmale, wie sie in den Figuren dargestellt ist, zu beschreiben.
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Die oben stehende Beschreibung von spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Erklärung gemacht. Sie ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf genau die offenbarten Formen einzuschränken, und es sind offensichtlich zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erklären, um es so dem Fachmann zu ermöglichen, zahlreiche exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie zahlreiche Alternativen und Modifikationen dieser herzustellen und zu benutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
