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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung der Unterdruckerzeugungseffizienz einer mit einem Kraftmaschinensystem gekoppelten Saugstrahlpumpe.
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Fahrzeugsysteme können verschiedene Unterdruckverbrauchseinrichtungen enthalten, die mittels Unterdruck betätigt werden. Dazu gehört beispielsweise ein Bremskraftverstärker. Der Unterdruck, der von diesen Einrichtungen verwendet wird, kann von einer speziellen Unterdruckpumpe bereitgestellt werden. In weiteren Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansaugvorrichtungen (alternativ als Saugstrahlpumpen, Venturi-Pumpen, Strahlpumpen und Eduktoren bezeichnet) in das Kraftmaschinensystem eingekoppelt werden, die den Luftstrom in der Kraftmaschine nutzbar machen und zur Erzeugung von Unterdruck verwenden können.
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Da Ansaugvorrichtungen passive Einrichtungen sind, ermöglichen sie eine kostengünstige Unterdruckerzeugung, wenn sie in Kraftmaschinensystemen eingesetzt werden. Ein Teil des Unterdrucks, der in einer Ansaugvorrichtung erzeugt wird, kann gesteuert werden, indem der Treibluftdurchsatz durch die Ansaugvorrichtung gesteuert wird. Wenn Ansaugvorrichtungen beispielsweise in einem Kraftmaschineneinlasssystem eingesetzt werden, können sie den Unterdruck unter Verwendung der Energie erzeugen, die andernfalls durch Drosseln verloren gehen würde. Zwar können Ansaugvorrichtungen im Vergleich zu elektrisch oder durch die Kraftmaschine angetriebenen Unterdruckpumpen Unterdruck zu niedrigeren Kosten und mit besserer Effizienz erzeugen, ihr Einsatz in Kraftmaschineneinlasssystemen ist traditionell jedoch sowohl durch den verfügbaren Einlasskrümmer-Unterdruck als auch die maximale Drossel-Umgehungsströmung beschränkt. Einige Ansätze zur Behebung dieses Problems beinhalten die Anordnung eines Ventils in Reihe mit einer Ansaugvorrichtung oder die Integration eines Ventils in die Struktur einer Ansaugvorrichtung. Solche Ventile können auch als Ansaugvorrichtungs-Sperrventile (ASOV, aspirator shut-off valve) bezeichnet werden. Ein Öffnungsgrad des Ventils wird gesteuert, um den Treibluftdurchsatz durch die Ansaugvorrichtung zu steuern und auf diese Weise eine Menge von an der Ansaugvorrichtung erzeugtem Unterdruck zu steuern. Durch Steuerung des Ventilöffnungsgrads können die durch die Ansaugvorrichtung strömende Luftmenge und der Ansaugluftdurchsatz variiert werden, wodurch die Unterdruckerzeugung bei einer Änderung der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie des Einlasskrümmerdrucks, eingestellt wird.
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Die Unterdruckerzeugung an einer Einlass-Ansaugvorrichtung kann auch verbessert werden, indem der Durchsatz durch die Kehle der Ansaugvorrichtung erhöht wird. In einem Beispiel kann dies durch die Vergrößerung einer Abmessung (z. B. des Durchmessers) eines Kanals oder Rohres erreicht werden, durch den oder das der Luftstrom in die Ansaugvorrichtung (oder aus ihr heraus) geleitet wird. Die Erfinder haben allerdings erkannt, dass solche Einstellungen zur Übertragung unangenehmer Geräusche in den Fahrzeuginnenraum führen können. Beispielsweise können Rohre, die in die Einlass-Ansaugvorrichtung oder aus ihr heraus führen, ein lautes zischendes Geräusch verursachen, das dann von der Ansaugvorrichtung in den Bremskraftverstärker und von da in den Fahrzeuginnenraum weitergeleitet wird. Das Geräusch entsteht dadurch, dass die Schallströmung der Luft in der Kehle der Ansaugvorrichtung in der Mitnahmezone und am Zerstreuungskegel der Ansaugvorrichtung zu einer Überschallströmung wird. Wenn die Überschallströmung wieder in eine Unterschallströmung zusammenfällt, entsteht ein zischendes Geräusch. Das Geräusch kann für den Fahrzeugbediener unangenehm sein und sein Fahrerlebnis beeinträchtigen.
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Die obigen Probleme können durch ein Verfahren zur Betätigung einer mit einem Ventil versehenen Einlass-Ansaugvorrichtung behoben werden, bei dem die Unterdruckerzeugung verbessert und gleichzeitig die Entstehung unangenehmer Geräusche reduziert wird. Ein Beispielverfahren umfasst: Schließen eines ersten Ventils, das zwischen einem Unterdruckbehälter und einem Einlasskrümmer stromaufwärts einer Ansaugvorrichtung eingekoppelt ist, als Reaktion auf die Öffnung eines zweiten Ventils, das zwischen dem Unterdruckbehälter und dem Einlasskrümmer eingekoppelt ist. Hierbei kontrolliert das erste Ventil die Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung in die Niederdrucksenke, die in diesem Fall der Einlasskrümmer ist. Auf diese Weise wird die Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung unter Bedingungen deaktiviert, bei denen ein zischendes Geräusch durch das erste Ventil übertragen werden kann, wenn dieses in der geöffneten Stellung steht. Mit anderen Worten: das ASOV wird in die geschlossene Stellung angesteuert, wenn die Bedingungen so sind, dass daraus gefolgert werden kann, dass das Bypassventil geöffnet ist. Das Bypassventil ist typischerweise ein Rückschlagventil.
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Beispielsweise kann ein Kraftmaschinensystem mit einer Ansaugvorrichtung konfiguriert sein, die über eine Einlassdrosselklappe in einem ersten Einlass-Bypasskanal eingekoppelt ist. Der Einlass-Bypasskanal kann dazu konfiguriert sein, einen Teil der Einlassluft von einem Ort stromaufwärts eines Einlasskompressors zu einem Ort stromabwärts der Einlassdrosselklappe zu führen. Ein magnetschalterbetätigtes Ansaugvorrichtungs-Sperrventil (ASOV) kann an einem Ort stromaufwärts der Ansaugvorrichtung im Einlass-Bypasskanal eingekoppelt sein, um eine Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung zu variieren. Ein Öffnen oder Schließen des Unterdruck-Magnetschalters kann von einer Kraftmaschinensteuereinheit auf Grundlage verschiedener Betriebsbedingungen der Kraftmaschine eingestellt werden, wie Krümmerdruck, Ladedruck, Unterdruckhöhe im Bremskraftverstärker, Unterdruckanforderung der Kraftmaschine usw. Die Kehle der Ansaugvorrichtung kann mit einem Unterdruckverbraucher gekoppelt sein, beispielsweise einem Bremskraftverstärker, sodass der an der Ansaugvorrichtung erzeugte Unterdruck zur Erfüllung der Bremsunterdruckanforderung verwendet werden kann. Ein weiterer Bypasskanal kann den Bremskraftverstärker an einem Ort stromabwärts des Auslasses der Ansaugvorrichtung mit dem Einlasskrümmer koppeln. Ein Rückschlagventil im Bypasskanal kann unter ausgewählten Bedingungen geöffnet sein, beispielsweise wenn der Einlasskrümmer-Unterdruck tiefer als der Unterdruck im Bremskraftverstärker ist, um den Bremskraftverstärker-Unterdruck auf den Einlasskrümmer-Unterdruck im Wesentlichen auszugleichen.
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Die Erfinder haben erkannt, dass an der Kehle der Ansaugvorrichtung ein unangenehmes zischendes Geräusch entstehen kann und von dem Punkt an stromabwärts übertragen werden kann, sofern eine Strömung stattfindet (d. h. wenn das ASOV geöffnet ist). Dieses Geräusch kann durch das geöffnete Bypass-Rückschlagventil über eine Leitung zum Bremskraftverstärker übertragen werden. Das Geräusch kann aufgrund der Schallbedingungen an der Kehle nicht über die Kehle der Ansaugvorrichtung stromaufwärts zum Fahrzeuginnenraum übertragen werden. Daher wird unter Bedingungen, unter denen Unterdruck angefordert wird, das Öffnen des ASOV verzögert, bis eine Schließung des Bypass-Rückschlagventils gefolgert werden kann. Eine Kraftmaschinensteuereinheit kann basierend auf einem Einlasskrümmer-Unterdruck (durch einen Einlasskrümmer-Drucksensor geschätzt) relativ zu einem Bremskraftverstärker-Unterdruck (durch einen Bremskraftverstärker-Drucksensor geschätzt) einen geöffneten oder geschlossenen Zustand des Bypass-Rückschlagventils folgern. Als Reaktion auf die Unterdruckanforderung kann die Steuereinheit zuerst gestatten, dass über das Bypass-Rückschlagventil bei geschlossenem ASOV ein Unterdruck am Bremskraftverstärker vom Einlasskrümmer gezogen wird. Wenn gefolgert wird, dass das Bypass-Rückschlagventil geschlossen ist, kann das ASOV geöffnet werden, Treibströmung kann durch die Ansaugvorrichtung geleitet werden, und der Unterdruck kann von der Kehle der Ansaugvorrichtung in den Bremskraftverstärker gezogen werden.
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Auf diese Weise wird, durch Schließen eines ASOV unter Bedingungen, unter denen ein Bypass-Rückschlagventil geöffnet ist, die Übertragung des zischenden Geräusches im Zusammenhang mit der Unterdruckerzeugung an der Ansaugvorrichtung während dieser Bedingungen reduziert. Indem die Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung verzögert wird, bis das Bypass-Rückschlagventil geschlossen ist, wird die Erzeugung und Übertragung eines unangenehmen Geräusches, das durch die Unterdruckerzeugung an der Ansaugvorrichtung verursacht wird, verringert. Allgemein muss die Ansaugvorrichtung in der Lage sein, die Bremsunterdruckanforderung zu geringeren Kosten und mit verbessertem Wirkungsgrad zu erfüllen, ohne dass dabei das Fahrerlebnis des Fahrzeugbedieners beeinträchtigt wird.
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Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
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Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung wird durch Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich, wobei:
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1 eine schematische Darstellung eines eine Ansaugvorrichtung mit Ventil enthaltenden Kraftmaschinensystems zeigt.
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2 ein detailliertes Flussdiagramm zeigt, das eine Routine darstellt, die zum Steuern des Betriebs eines Ansaugvorrichtungs-Sperrventils umgesetzt werden kann, um die Übertragung von unangenehmen Geräuschen in den Fahrzeuginnenraum zu verringern.
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3 beispielhafte ASOV-Einstellungen zur Verringerung eines zischenden Geräuschs im Fahrzeuginnenraum zeigt.
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Verfahren und Systeme werden bereitgestellt zum Erzeugen eines Unterdrucks an einer Einlass-Ansaugvorrichtung, die mit einem Kraftmaschinensystem gekoppelt ist, wie dem Kraftmaschinensystem aus 1. Eine Öffnung eines stromaufwärts der Ansaugvorrichtung eingekoppelten Treibströmungs-Steuerventils kann basierend auf dem geöffneten oder geschlossenen Zustand eines Rückschlagventils, das in einem stromabwärts der Ansaugvorrichtung gelegenen Bypass eingekoppelt ist, eingestellt werden. Eine Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine, wie die Beispielroutine aus 2, durchzuführen, um ein Ansaugvorrichtungs-Sperrventil unter Bedingungen, unter denen das Rückschlagventil geöffnet ist, zu schließen, um die Erzeugung und Übertragung von unangenehmen Geräuschen in den Fahrzeuginnenraum im Zusammenhang mit der Erzeugung von Unterdruck an der Ansaugvorrichtung zu verringern. Beispielhafte Ventileinstellungen werden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein beispielhaftes Kraftmaschinensystem 100 gezeigt, das eine Kraftmaschine 12 enthält. Im vorliegenden Beispiel ist die Kraftmaschine 12 ein Ottomotor eines Fahrzeugs, wobei die Kraftmaschine mehrere Zylinder (nicht gezeigt) enthält. Verbrennungsereignisse in jedem Zylinder treiben einen Kolben an, der wiederum eine Kurbelwelle in Rotation versetzt, wie Fachleuten wohl bekannt ist. Weiterhin enthält die Kraftmaschine 12 möglicherweise mehrere Kraftmaschinenventile, die den Einlass und Auslass von Gasen in den mehreren Zylindern steuern.
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Die Kraftmaschine 12 hat einen Kraftmaschineneinlass 23, der eine Lufteinlassdrosselklappe 22 enthält, die entlang eines Einlasskanals 18 mit einem Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 24 strömungsgekoppelt ist. Die Luft kann von einem Lufteinlasssystem (AIS, air intake system), das einen Luftreiniger 33 enthält, der mit der Umgebung des Fahrzeugs in Verbindung steht, in den Einlasskanal 18 eintreten. Eine Stellung der Einlassdrosselklappe 22 kann über ein Signal, das einem Elektromotor oder Aktuator, der in der Drosselklappe 22 enthalten ist, bereitgestellt wird, durch eine Steuereinheit 50 variiert werden, eine Konfiguration, die im Allgemeinen als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC, electronic throttle control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 22 betätigt werden, um die dem Einlasskrümmer und den mehreren Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Der Einlass 23 kann einen Luftmassensensor 58 und einen Krümmerluftdrucksensor 60 zur Bereitstellung jeweiliger Signale MAF und MAP für die Steuereinheit 50 enthalten.
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In einigen Ausführungsformen ist das Kraftmaschinensystem 10 ein aufgeladenes Kraftmaschinensystem, bei dem das Kraftmaschinensystem weiterhin eine Aufladeeinrichtung enthält. Im vorliegenden Beispiel enthält der Einlasskanal 18 einen Kompressor 90 zum Aufladen einer über den Einlasskanal 18 aufgenommenen Einlassluftfüllung. Ein Ladeluftkühler 26 (oder Zwischenkühler) ist stromabwärts des Kompressors 90 eingekoppelt, um die aufgeladene Luftfüllung vor der Zuführung zum Einlasskrümmer zu kühlen. In Ausführungsformen, bei denen die Aufladeeinrichtung ein Turbolader ist, ist der Kompressor 90 möglicherweise mit einer Auslassturbine (nicht gezeigt) gekoppelt und wird von dieser angetrieben. Weiterhin wird der Kompressor 90 möglicherweise wenigstens zum Teil von einem Elektromotor oder der Kurbelwelle der Kraftmaschine angetrieben.
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In einigen Ausführungsformen kann ein Kompressor-Bypasskanal (nicht gezeigt) über den Kompressor 90 eingekoppelt sein, so dass wenigstens ein Teil der vom Kompressor 90 komprimierten Einlassluft zurück zu einem Ort stromaufwärts des Kompressors umgeleitet wird. Wenn enthalten, kann ein Teil der Luft, die durch den Kompressor-Bypasskanal umgeleitet wird, durch Öffnen eines im Bypasskanal angeordneten Kompressor-Bypassventils (CBV, compressor bypass valve) gesteuert werden. Durch Steuern des CBV, um die Menge der Ladeluft zu variieren, die von einem Ort stromabwärts des Kompressors zu einem Ort stromaufwärts des Kompressors rückgeführt wird, wird eine Ladedruck- und Ausgleichsregelung ermöglicht.
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In einigen Ausführungsformen kann das Kraftmaschinensystem 10 ein Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV, positive crankcase ventilation)-System (nicht gezeigt) enthalten, das mit dem Kraftmaschineneinlass gekoppelt ist, so dass die Gase im Kurbelgehäuse auf eine kontrollierte Art und Weise aus dem Kurbelgehäuse entlüftet werden können. Dabei wird unter nicht aufgeladenen Bedingungen (wenn der Krümmerdruck (MAP) niedriger als Atmosphärendruck (BP, barometric pressure) ist) Luft über einen Entlüfter oder ein Entlüftungsrohr 64 in das Kurbelgehäuse gezogen. Das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 64 ist möglicherweise mit dem stromaufwärts des Kompressors 90 liegenden Frischluft-Einlasskanal 18 gekoppelt. In einigen Beispielen ist das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 64 möglicherweise stromabwärts des Luftfilters 33 (wie gezeigt) gekoppelt. In anderen Beispielen ist das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr möglicherweise mit dem stromaufwärts des Luftfilters 33 liegenden Einlasskanal 18 gekoppelt. Ein Drucksensor 59 kann im Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 64 eingekoppelt sein, um eine Schätzung des Drucks im Kurbelgehäuseentlüftungsrohr und des Kompressoreinlassdrucks bereitzustellen. Kurbelgehäusegase können dann entlang des Kurbelgehäusekanals 65 dem Einlasskrümmer 24 zugeführt werden.
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Eine Leitung 80 (hier auch als Bypass-Lufteinlasskanal 80 bezeichnet), die parallel zu Lufteinlasskanal 18 angeordnet ist, kann dazu konfiguriert sein, einen Teil der Einlassluft, die von stromabwärts des Luftfilters 33 und stromaufwärts des Kompressors 90 empfangen wird, zum Einlasskrümmer 24 über eine Ansaugvorrichtung 160 umzuleiten. Die Ansaugvorrichtung 160 kann eine Ansaugvorrichtung, eine Saugstrahlpumpe, ein Eduktor, eine Venturi-Pumpe, eine Strahlpumpe oder eine ähnliche passive Einrichtung sein. Im vorliegenden Beispiel ist die Ansaugvorrichtung eine Einrichtung mit drei Anschlüssen, einschließlich eines Treibeinlasses 162, eines gemischten Stromauslasses 164 und einer Kehle (oder eines Mitnahmeeinlasses) 166. Ansaugvorrichtung 160 hat einen stromaufwärts gelegenen Treibströmungseinlass 162, über den Luft in die Ansaugvorrichtung eintritt. Ansaugvorrichtung 160 umfasst des Weiteren eine Kehle 166 oder einen Mitnahmeeinlass, der entlang eines ersten Kanals 82 mit einem Unterdruckbehälter 38 in Verbindung steht. Luft, die durch den Treibeinlass 162 strömt, kann in der Ansaugvorrichtung 160 in Strömungsenergie umgewandelt werden, wobei ein Niederdruck erzeugt wird, der zur Kehle 166 geleitet wird und einen Unterdruck an der Kehle zieht. Der Unterdruck, der an Kehle 166 der Ansaugvorrichtung 160 gezogen wird, wird über das erste im ersten Kanal 82 angeordnete Rückschlagventil 72 zum Unterdruckbehälter 38 geleitet. Das erste Rückschlagventil 72 gestattet, dass der Unterdruckbehälter 38 jeglichen Unterdruck aufrechterhält, sollten sich die Drücke im Treibeinlass der Ansaugvorrichtung und im Unterdruckbehälter ausgleichen. Während die dargestellte Ausführungsform das erste Rückschlagventil 72 als separates Ventil zeigt, kann das Rückschlagventil 72 in alternativen Ausführungsformen der Ansaugvorrichtung in die Ansaugvorrichtung integriert sein.
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Ansaugvorrichtung 160 umfasst des Weiteren einen stromabwärts gelegenen Mischstromauslass 164, über den Luft, die die Ansaugvorrichtung 160 durchströmt hat, wieder entweichen und zum Einlasskrümmer 24 geleitet werden kann. Der Einlasskrümmer 24 als solcher ist entlang eines zweiten Kanals 84 ebenfalls mit dem Unterdruckbehälter 38 gekoppelt. Das zweite Rückschlagventil 74 im zweiten Kanal 84 gestattet eine Leitung des am Einlasskrümmer erzeugten Unterdrucks zum Unterdruckbehälter 38, wobei die Ansaugvorrichtung umgangen wird, wobei aber ein Luftstrom vom Einlasskrümmer in den Unterdruckbehälter nicht gestattet wird. Außerdem gestattet das Rückschlagventil 74 unter Bedingungen, unter denen der Luftdruck im Einlasskrümmer höher ist, kein Rückströmen der Luft durch die Saugstrahlpumpe und in die Leitung 80 hinein, von wo aus die Luft wieder zum Einlasskanal stromaufwärts des Kompressors 90 zurück geleitet werden könnte. Da der Unterdruckbehälter 38 den Unterdruck direkt vom Einlasskrümmer 24 aufnehmen kann, gestattet das zweite Rückschlagventil 74, dass Unterdruck vom Einlasskrümmer 24 in den Unterdruckbehälter 38 gezogen wird, wenn Bedingungen herrschen, bei denen der Einlasskrümmer-Unterdruck tiefer als die Unterdruckhöhe im Unterdruckbehälter ist. Darüber hinaus gestattet das zweite Rückschlagventil 74, dass der Unterdruckbehälter 38 jeglichen Unterdruck aufrechterhält, sollte sich der Druck im Einlasskrümmer 24 und im Unterdruckbehälter ausgleichen. In einigen Ausführungsformen können der zweite Kanal 84 und das Rückschlagventil 74 einen Bypass-Pfad bilden (der hier so bezeichnet wird), der einen Pfad mit einer hohen Durchflussrate für Luft vom Unterdruckbehälter zum Einlasskrümmer unter Umgehung der Ansaugvorrichtung 160 bereitstellt. Dieser Strömungspfad dominiert, solange der Druck im Behälter über dem Druck im Krümmer liegt. Als solcher kann der Hochdruckpunkt im dargestellten System (Kompressoreinlass) immer mit dem Einlass der Ansaugvorrichtung verbunden werden, und der Auslasspunkt an der Ansaugvorrichtung kann zum Niederdruckpunkt (Einlasskrümmer) geführt werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der Auslass der Ansaugvorrichtung über Rückschlagventile zum Punkt mit dem niedrigsten Druck geführt werden. Der erste und zweite Kanal fließen jeweils zusammen in den dritten Kanal 86, stromabwärts (in Strömungsrichtung) eines Auslasses des Unterdruckbehälters 38.
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In einigen Beispielen kann die Ansaugvorrichtung 160 passiv arbeiten, wenn z. B. die Treibströmung, die die Ansaugvorrichtung 160 durchströmt, von den Drücken im Kraftmaschinensystem 10 und anderen Betriebsparametern der Kraftmaschine abhängt, ohne dass eine aktive Steuerung durch das Steuersystem stattfindet. Allerdings wird in der Ausführungsform von 1 ein Ansaugvorrichtungs-Sperrventil (ASOV) 91 aktiv gesteuert, um eine Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung zu gestatten/nicht zu gestatten (im Falle eines binären ASOV) oder um die Strömung durch die Ansaugvorrichtung zu verringern/erhöhen (im Falle eines stufenlos einstellbaren ASOV). Daher kann durch Einstellen einer Öffnung von ASOV 91 eine Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung 160 variiert werden, und eine Unterdruckmenge, die an der Kehle 166 der Ansaugvorrichtung gezogen wird, kann moduliert werden, um die Unterdruckanforderungen der Kraftmaschine zu erfüllen.
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Wie gezeigt, ist ASOV 91 im Bypass-Einlassluftkanal 80 stromaufwärts der Kehle der Ansaugvorrichtung 160 angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann das ASOV stromabwärts der Kehle der Ansaugvorrichtung angeordnet sein (z. B. im Auslassrohr oder stromabwärts des Auslassrohrs), oder das ASOV kann in die Ansaugvorrichtung integriert sein (d. h. das Ventil kann an der Kehle der Ansaugvorrichtung angeordnet sein). Ein Vorteil der Positionierung des ASOV stromaufwärts der Ansaugvorrichtung besteht darin, dass der auf das ASOV zurückzuführende Druckverlust weniger Auswirkungen hat, verglichen mit Konfigurationen, bei denen sich das ASOV stromabwärts der Kehle der Ansaugvorrichtung befindet oder bei denen das ASOV in die Ansaugvorrichtung integriert ist.
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ASOV 91 kann ein Magnetventil sein, das elektrisch betätigt wird, und sein Zustand kann durch eine Steuereinheit 50 basierend auf verschiedenen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen gesteuert werden. Allerdings kann das ASOV alternativ dazu ein pneumatisches (d. h. durch Unterdruck betätigtes) Ventil sein; in diesem Fall kann der betätigende Unterdruck für das Ventil aus dem Einlasskrümmer und/oder dem Unterdruckbehälter und/oder aus Niederdrucksenken des Kraftmaschinensystems bezogen werden. In Ausführungsformen, bei denen das ASOV ein pneumatisch gesteuertes Ventil ist, kann die Steuerung des ASOV unabhängig von einem Antriebsstrang-Steuermodul durchgeführt werden (z. B. kann das ASOV basierend auf der Druck-/Unterdruckhöhe im Inneren des Kraftmaschinensystems passiv gesteuert werden).
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Unabhängig davon, ob das ASOV 91 elektrisch oder mit Unterdruck betätigt wird, kann es entweder ein binäres Ventil (z. B. ein Zwei-Wege-Ventil) oder ein stufenlos einstellbares Ventil sein. Binäre Ventile können entweder in die vollständig geöffnete oder vollständig geschlossene Stellung gesteuert werden, derart, dass die vollständig geöffnete Stellung eines binären Ventils eine Stellung ist, in der das Ventil der Strömung keinen Widerstand entgegensetzt, und die vollständig geschlossene Stellung eines binären Ventils eine Stellung ist, in der das Ventil die gesamte Strömung so behindert, dass keine Strömung das Ventil passieren kann. Im Kontrast dazu können stufenlos einstellbare Ventile mit verschiedenen Graden teilweise geöffnet werden. Ausführungsformen mit einem stufenlos einstellbaren ASOV können mehr Flexibilität bei der Steuerung der Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung gestatten, wobei der Nachteil besteht, dass stufenlos einstellbare Ventile sehr viel teurer sein können als binäre Ventile. In noch weiteren Beispielen kann das ASOV 91 ein Schieberventil, ein Drehplattenventil, ein Tellerventil oder ein Ventil eines anderen geeigneten Typs sein.
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Der Zustand von ASOV 91 (z. B. geöffnet oder geschlossen) kann basierend auf verschiedenen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen bestimmt werden. In einem Beispiel wird der Zustand von ASOV 91 basierend auf der Unterdruckhöhe in Unterdruckbehälter 38 bestimmt, wobei die Öffnung des ASOV vergrößert wird, wenn die Unterdruckhöhe fällt (z. B. unter einen Unterdruckhöhen-Schwellenwert), um die Unterdruckerzeugung an der Ansaugvorrichtung zu erhöhen. Die Öffnung des ASOV kann dann verringert werden, wenn die Unterdruckhöhe im Behälter über den Schwellenwert steigt. Als ein weiteres Beispiel kann der Zustand des ASOV 91 basierend auf dem Ladedruck bestimmt werden.
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Durch die Steuerung des Magnetschalters von ASOV 91 zur Steuerung des ASOV kann die Steuereinheit 50 beinahe die vollständige Kontrolle über das ASOV erhalten und so die Treibströmung der Ansaugvorrichtung steuern. Insbesondere kann das ASOV 91 so gesteuert werden, dass ein hoher Treibluftdurchsatz an der Ansaugvorrichtung bereitgestellt wird, ohne dass dadurch die Fähigkeit der Einlassdrosselklappe zum Aufbau sehr niedriger Luftdurchsätze unter warmen Leerlaufbedingungen mit minimaler Belastung der Lichtmaschine oder des Klimaanlagen-Kompressors beeinträchtigt wird. Die Kraftmaschine als solche hat eine sehr kleine Luftdurchsatzanforderung, wenn die Kraftmaschine auf Betriebstemperatur ist, die Lasten am Fronthilfsantrieb (FEAD) niedrig und die Lasten am Drehmomentwandler niedrig sind. Durch Öffnen des ASOV auf Bedarfsbasis werden Bedingungen, unter denen die Treibströmung der Saugstrahlpumpe einen Luftstrom erzeugen kann, der den gewünschten Luftstrom übersteigt, reduziert (z. B. minimiert). Da der Zustand, bei dem der Luftdurchsatz den gewünschten Wert übersteigt, dazu führt, dass zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird, werden durch die Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Luftstromabweichungen die Leistung der Kraftmaschine und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert.
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Unterdruckbehälter 38 kann mit einem oder mehreren Kraftmaschinen-Unterdruckverbrauchseinrichtungen 39 gekoppelt sein. Beispielsweise kann eine Unterdruckverbrauchseinrichtung 39 ein Bremskraftverstärker sein, der mit den Fahrzeugradbremsen in einem Fahrzeuginnenraum 102 gekoppelt ist, wobei der Unterdruckbehälter 38 ein Unterdruckhohlraum vor deiner Membran des Bremskraftverstärkers ist. Dabei kann der Unterdruckbehälter 38 ein interner Unterdruckbehälter sein, der dazu konfiguriert ist, eine vom Fahrzeugführer 130 über das Bremspedal 134 bereitgestellte Kraft zur Betätigung der Fahrzeugradbremsen (nicht gezeigt) zu verstärken. Eine Stellung des Bremspedals 134 kann durch einen Bremspedalsensor 132 überwacht werden. Es versteht sich, dass, obwohl die dargestellten Ausführungsformen mit einem Bremskraftverstärker als Unterdruckverbraucher beschrieben werden, in alternativen Ausführungsformen stattdessen ein alternativer Kraftmaschinen-Unterdruckverbraucher eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann der Unterdruckbehälter mit einem Bremskraftverstärker, einem Spülbehälter, einem Ladebewegungs-Steuerventil, einer Kurbelgehäuseentlüftung und/oder einem Turbinen-Ladedruckregelventil gekoppelt sein. Außerdem kann ein beliebiger Unterdruckbehälter eingesetzt werden. In einigen Ausführungsformen kann, wie dargestellt, ein Unterdrucksensor 40 (oder Drucksensor) mit dem Unterdruckbehälter 38 gekoppelt sein, um eine Schätzung der Unterdruckhöhe am Behälter bereitzustellen.
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Rückschlagventile in jeweils dem ersten und zweiten Kanal steuern die Strömungsrichtung zum/vom Behälter. Der zweite Kanal 84 koppelt außerdem den Unterdruckbehälter 38 mit dem Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 24 stromabwärts (in Strömungsrichtung) einer Verbindungsstelle mit dem Auslass der Ansaugvorrichtung.
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In einigen Ausführungsformen wird während der Unterdruckerzeugung an der Ansaugvorrichtung 160 ein zischendes Geräusch an der Ansaugvorrichtung erzeugt, das dann über den Unterdruckbehälter 38 und die Unterdruckverbrauchseinrichtung 39 zum Fahrzeuginnenraum 102 übertragen wird. Das zischende Geräusch kann für den Fahrzeugbediener unangenehm sein und sein Fahrerlebnis beeinträchtigen. Das zischende Geräusch kann in Ausführungsformen noch verschlimmert sein, bei denen die Unterdruckerzeugung an der Einlass-Ansaugvorrichtung 160 erhöht wird, indem ein Durchsatz über die Kehle der Ansaugvorrichtung durch Einstellungen der Größen der Rohre oder Kanäle, die in die Ansaugvorrichtung 160 und aus ihr heraus führen, vergrößert wird. Beispielsweise kann das Zischen in Ausführungsformen lauter sein, bei denen der Durchmesser der Kehle der Ansaugvorrichtung vergrößert wird (z. B. auf 4 mm Durchmesser). Das Geräusch als solches entsteht dadurch, dass die Schallströmung der Luft in der Kehle der Ansaugvorrichtung in der Kehle 166 und am Auslass 164 der Ansaugvorrichtung zu einer Überschallströmung wird. Wenn die Überschallströmung wieder in eine Unterschallströmung zusammenfällt, entsteht ein zischendes Geräusch. Das Geräusch kann aufgrund der Schallgeschwindigkeiten nicht stromaufwärts durch die Kehle in den Fahrzeuginnenraum übertragen werden.
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Aufgrund der Schallgeschwindigkeiten ist es auch unwahrscheinlich, dass das Geräusch über den Ansauganschluss an der Kehle übertragen wird. Daher breitet sich der Schall wahrscheinlich ausgehend von dem Zerstreuungskegel (oder dem Mischstromauslass) der Ansaugvorrichtung aus. Mit anderen Worten, unter Bedingungen, unter denen das zweite Rückschlagventil 74 geöffnet ist, läuft der Schall zum Unterdruckbehälter und zur Unterdruckverbrauchseinrichtung (z. B. einem Bremskraftverstärker) und wird dann in den Fahrzeuginnenraum übertragen. Wie in 2 dargestellt, kann die Steuereinheit 50 während der Unterdruckanforderung eine Öffnung von ASOV 91 basierend auf einem Zustand des zweiten Rückschlagventils 74 einstellen. Insbesondere als Reaktion auf eine Anforderung einer Unterdruckerzeugung an der Ansaugvorrichtung 160 kann das Öffnen von ASOV 91 verzögert werden, bis das Schließen des zweiten Rückschlagventils 74 bestätigt ist, um die Erzeugung und Übertragung von unangenehmen Geräuschen in den Fahrzeuginnenraum zu verringern.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann ein Kraftmaschinensystem 10 auch ein Steuerungssystem 46 enthalten, das eine Steuereinheit 50, Sensoren 51 und Aktuatoren 52 umfasst. Beispielsensoren umfassen Luftmassendurchflusssensor 58, Einlasskrümmer-Drucksensor 60, Kurbelgehäuseentlüftungsrohr-Drucksensor 59 und Unterdrucksensor 40. Beispielaktuatoren umfassen Kraftmaschinenventile, Einlassdrosselklappe 22 und ASOV 91. Die Steuereinheit 50 enthält möglicherweise weiterhin einen nicht-flüchtigen physischen Speicher mit Befehlen, Programmen und/oder Code zum Betreiben der Kraftmaschine. Eine Beispielroutine, die von der Steuereinheit 50 ausgeführt wird, ist in 2 gezeigt.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird jetzt eine Beispielroutine 200 für die Betätigung eines Ansaugvorrichtungs-Sperrventils (ASOV) gezeigt, das stromaufwärts einer Einlass-Ansaugvorrichtung eingekoppelt ist (oder in diese integriert ist). Die Routine ermöglicht das Einstellen der Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung basierend auf den Unterdruckanforderungen der Kraftmaschine, bei gleichzeitigem Verringern der Übertragung von unangenehmen Geräuschen, die durch die Treibströmung erzeugt werden, in den Fahrzeuginnenraum.
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Bei 202 umfasst die Routine Schätzen und/oder Messen von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Dazu gehören beispielsweise die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinentemperatur, die atmosphärischen Bedingungen (Temperatur, BP, Feuchte usw.), die Aufladungshöhe, das gewünschte Drehmoment, AGR usw.
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Bei 204 kann bestimmt werden, ob eine Unterdruckanforderung vorliegt. Insbesondere kann bestimmt werden, ob eine Unterdruckerzeugung erforderlich ist. In einem Beispiel wird basierend auf den geschätzten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen eine Unterdruckhöhe bestimmt, die zur Erfüllung der Unterdruckanforderungen der Kraftmaschine erforderlich ist. Dabei kann die Unterdruckhöhe bestimmt werden, die zum Betreiben einer oder mehrerer Unterdruckverbrauchseinrichtungen der Kraftmaschine benötigt wird. Beispielsweise kann eine Unterdruckhöhe bestimmt werden, die zur Bereitstellung einer Bremskraftunterstützung über einen Bremskraftverstärker erforderlich ist. Als ein weiteres Beispiel kann eine Unterdruckhöhe bestimmt werden, die zum Betätigen eines Ladedruckregelventils für die Ladedruckregelung benötigt wird. Als noch ein weiteres Beispiel kann eine Unterdruckhöhe bestimmt werden, die zum vollständigen Spülen eines Kraftstoffsystembehälters benötigt wird. Als ein weiteres Beispiel kann eine Unterdruckhöhe bestimmt werden, die zum Betätigen eines CMCV benötigt wird. Dann kann bestimmt werden, ob ausreichend Unterdruck in einem Kraftmaschinen-Unterdruckbehälter vorhanden ist, um die Unterdruckanforderung zu erfüllen, und ob weitere Unterdruckerzeugung nötig ist. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob die Unterdruckhöhe in einem Unterdruckbehälter, der mit der Kraftmaschinen-Unterdruckverbrauchseinrichtung gekoppelt ist, ausreicht, um die Unterdruckanforderung der Unterdruckverbrauchseinrichtung zu erfüllen. Dies schließt ein zu bestimmen, ob im Unterdruckbehälter eines Bremskraftverstärkers ausreichend Unterdruck zum Bereitstellen der Bremskraftunterstützung vorhanden ist, ob im Unterdruckbehälter eines Ladedruckregelventils ausreichend Unterdruck zum Betätigen des Turbinen-Ladedruckregelventils vorhanden ist, ob in einem mit einem CMCV gekoppelten Unterdruckbehälter ausreichend Unterdruck zum Betätigen des CMCV vorhanden ist usw. In ähnlicher Weise kann die Unterdruckhöhe für verschiedene andere Kraftmaschinen-Unterdruckverbraucher geschätzt werden. Darüber hinaus kann in Ausführungsformen, bei denen die Kraftmaschine einen gemeinsamen Unterdruckbehälter enthält, die Unterdruckhöhe des gemeinsamen Unterdruckbehälters relativ zur Unterdruckanforderung bewertet werden, um zu bestimmen, ob weitere Unterdruckerzeugung nötig ist. Wenn also nicht ausreichend Unterdruck im Behälter vorhanden ist, um die Unterdruckanforderung zu erfüllen, kann bestätigt werden, dass eine zusätzliche Unterdruckerzeugung erforderlich ist.
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Während die Routine vorschlägt zu bestimmen, ob im Unterdruckbehälter ausreichend Unterdruck vorhanden ist, um die Unterdruckanforderung der Kraftmaschine zu erfüllen, kann in anderen Beispielen auch eine Höhe des Einlasskrümmer-Unterdrucks geschätzt werden, der unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen verfügbar ist. Dabei kann bestimmt werden, ob im Unterdruckbehälter ausreichend Unterdruck vorhanden ist, um den Einlasskrümmer-Unterdruck zu ergänzen und so die Unterdruckanforderung der verschiedenen Unterdruckverbraucher zu erfüllen.
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Wenn keine Unterdruckerzeugung erforderlich ist, umfasst die Routine bei 206 das Schließen des ASOV (wenn dieses bereits geöffnet war) oder das Geschlossenhalten des ASOV (wenn es bereits geschlossen war), um die Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung zu verringern. Das ASOV als solches kann ein magnetschaltergesteuertes Ventil mit zwei Anschlüssen sein. Das Schließen des Ventils kann das vollständige Schließen des Ventils oder das Bewegen des Ventils in eine geschlossenere Stellung umfassen. Als Ergebnis der reduzierten Treibströmung wird möglicherweise weniger Unterdruck an der Ansaugvorrichtung gezogen. Schließen des ASOV kann ein Betätigen des ASOV-Magnetschalters in Schließrichtung durch die Steuereinheit umfassen. Auf diese Weise kann das ASOV unter Bedingungen mit niedrigem Unterdruck, wenn der Unterdruck nicht aufgefrischt werden muss, geschlossen werden, um die Unterdruckerzeugung an der Ansaugvorrichtung zu verringern.
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Wenn im Unterdruckbehälter nicht ausreichend Unterdruck vorhanden ist und eine weitere Unterdruckerzeugung erforderlich ist, wird bei 208 möglicherweise festgestellt, dass Bedingungen mit zischenden Geräuschen vorliegen. Insbesondere kann bestimmt werden, ob die Entstehung und Übertragung eines unangenehmen zischenden Geräusches während der Unterdruckerzeugung an einer Einlass-Ansaugvorrichtung wahrscheinlich ist. Wie bereits in Bezug auf 1 besprochen, kann unter Bedingungen, unter denen ein Bypass-Rückschlagventil (wie das zweite Rückschlagventil 74 von 1) geöffnet ist, ein unangenehmes zischendes Geräusch von der Einlass-Ansaugvorrichtung in den Fahrzeuginnenraum übertragen werden. Das Bypass-Rückschlagventil kann ein mechanisches Ventil sein, das zwischen dem Unterdruckbehälter und dem Einlasskrümmer stromabwärts der Einlass-Ansaugvorrichtung eingekoppelt ist und eine Strömung in eine einzige Richtung gestattet. Ein Hinweis hinsichtlich des geöffneten oder geschlossenen Zustands des Bypass-Rückschlagventils kann basierend auf dem Einlasskrümmer-Unterdruck relativ zu einer Unterdruckhöhe des Unterdruckbehälters (z. B. der Unterdruck im Bremskraftverstärker) gefolgert werden. Beispielsweise kann der Einlasskrümmer-Unterdruck durch einen Krümmerdrucksensor geschätzt werden (wie den MAP-Sensor 60 aus 1), während die Unterdruckhöhe im Unterdruckbehälter durch einen Drucksensor geschätzt wird, der mit dem Behälter gekoppelt ist, wie einem Bremskraftverstärker-Unterdrucksensor (beispielsweise der Unterdrucksensor 40 aus 1). Hierbei basiert die Anzeige auf der Ausgabe mehrerer Sensoren. Die Steuereinheit kann anzeigen, dass das Bypass-Rückschlagventil geöffnet ist, wenn der Einlasskrümmer-Unterdruck tiefer als die Unterdruckhöhe im Unterdruckbehälter ist (wenn z. B. der Einlasskrümmer-Unterdruck die Unterdruckhöhe im Unterdruckbehälter um mehr als einen Schwellenwert überschreitet). In alternativen Ausführungsformen kann die Anzeige auf einer Unterdruckerzeugungsrate am Unterdruckbehälter basieren, oder sie kann nur auf der Ausgabe des Unterdrucksensors 40 basieren. Hierbei basiert die Anzeige auf der Ausgabe eines einzelnen Sensors und bietet Vorteile hinsichtlich der Reduzierung der Komponentenkosten und -komplexität. Die Steuereinheit kann anzeigen, dass das Bypass-Rückschlagventil geöffnet ist, wenn die Unterdruckerzeugungsrate am Unterdruckbehälter (mit einem geöffneten ASOV) höher als ein Schwellenwert ist, wobei der Schwellenwert auf einer Unterdruckerzeugungsrate an der Ansaugvorrichtung basiert. Wenn beispielsweise die Rate, mit der der Unterdruck in den Bremskraftverstärker gezogen wird, schneller als die Unterdruckerzeugungsrate an der Ansaugvorrichtung ist, kann gefolgert werden, dass das Bypass-Rückschlagventil geöffnet ist.
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Es versteht sich, dass in Ausführungsformen, bei denen die Anzeige der Bedingungen mit zischendem Geräusch (und bei geöffnetem Bypass-Rückschlagventil) auf der Ausgabe sowohl des Einlasskrümmersensors (z. B. MAP-Sensor 60 aus 1) als auch des Bremskraftverstärkersensors (z. B. Unterdrucksensor 40 aus 1) basiert, beide Sensoren Drucksensoren des gleichen Typs sein können. Beispielsweise können beide Sensoren Absolutdruck-, Differenzdruck- oder Relativdrucksensoren sein. Wenn es sich um zwei unterschiedliche Typen handelt, also beispielsweise einer ein Relativdrucksensor und der andere ein Absolutdrucksensor ist, müssen deren Ausgaben möglicherweise durch abgeleiteten oder gemessenen Atmosphärendruck zueinander in Beziehung gesetzt werden. Beispielsweise muss möglicherweise Atmosphärendruck zur Ausgabe eines Relativdrucksensors hinzu addiert werden, um eine Absolutdruckausgabe zu erhalten, die dann mit der Ausgabe des Absolutdrucksensors verglichen werden kann. Als weiteres Beispiel muss möglicherweise Atmosphärendruck von der Ausgabe eines Absolutdrucksensors subtrahiert werden, um eine Relativdruckausgabe zu erhalten, die dann mit der Ausgabe eines Relativdrucksensors verglichen werden kann.
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Wenn das Bypassventil geschlossen ist, werden möglicherweise die Bedingungen mit zischendem Geräusch nicht bestätigt, und die Routine fährt bei 218 fort, um das ASOV als Reaktion auf die Unterdruckanforderung zu öffnen, um die Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung zu erhöhen. Als Ergebnis der erhöhten Treibströmung wird möglicherweise mehr Unterdruck an der Ansaugvorrichtung gezogen. Eine Kehle der Ansaugvorrichtung kann so mit dem Unterdruckbehälter der Unterdruckverbrauchseinrichtung gekoppelt werden, dass der Unterdruck, der über die Treibströmung an der Ansaugvorrichtung erzeugt wird, in den Unterdruckbehälter gezogen wird. Öffnen des ASOV kann ein Betätigen des Magnetschalters in Öffnungsrichtung durch die Steuereinheit umfassen. Das Öffnen des Ventils kann das vollständige Öffnen des Ventils oder das Bewegen des Ventils in eine geöffnetere Stellung umfassen. Auf diese Weise kann das ASOV unter Bedingungen mit niedrigem Unterdruck, wenn der Unterdruck aufgefrischt werden muss, geöffnet werden, um die Unterdruckerzeugung an der Ansaugvorrichtung zu erhöhen.
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Die Routine kann dann zu 220 übergehen, wobei während des Öffnens des ASOV die Einlassdrosselklappenstellung eingestellt wird, um Luftstromabweichungen zu reduzieren und die Luftstrombedingungen beizubehalten. Insbesondere wird eine Öffnung der Einlassdrosselklappe basierend auf der Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung eingestellt. Die Steuereinheit kann bei Erhöhung der Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung eine Öffnung der Einlassdrosselklappe verringern. Der an der Ansaugvorrichtung erzeugte Unterdruck kann dann dazu verwendet werden, die mit dem Unterdruckbehälter gekoppelte(n) Unterdruckverbrauchseinrichtung(en) zu betätigen und zu betreiben.
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Wenn, Bezug nehmend auf 208, bestimmt wird, dass das Bypass-Rückschlagventil geöffnet ist und Bedingungen mit zischenden Geräuschen vorliegen (das heißt, dass aufgrund der Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung ein Auftreten zischender Geräusche wahrscheinlich ist), umfasst die Routine bei 210 Schließen des Ansaugvorrichtungs-Sperrventils, das zwischen dem Unterdruckbehälter und dem Einlasskrümmer stromaufwärts der Ansaugvorrichtung eingekoppelt ist, als Reaktion auf das Öffnen des Bypass-Rückschlagventils, das zwischen dem Unterdruckbehälter und dem Einlasskrümmer stromabwärts der Ansaugvorrichtung eingekoppelt ist. Hierbei wird das ASOV geschlossen gehalten (wenn bereits geschlossen) oder in eine geschlossene Stellung geschaltet (wenn bereits geöffnet), selbst wenn Unterdruck angefordert wird. Bei 212 umfasst die Routine direktes Ziehen von Unterdruck vom Einlasskrümmer in den Unterdruckbehälter über ein Bypass-Rückschlagventil unter Umgehung der Ansaugvorrichtung (das heißt ohne Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung). Der Unterdruck als solches kann weiterhin aus dem Einlasskrümmer über das Bypass-Rückschlagventil in den Unterdruckbehälter gezogen werden, bis die Unterdruckhöhen zwischen dem Unterdruckbehälter und dem Einlasskrümmer im Wesentlichen ausgeglichen sind (das heißt, bis eine Differenz zwischen dem Einlasskrümmer-Unterdruck und dem Bremskraftverstärker-Unterdruck kleiner als ein Schwellenwert ist). Bei 214 wird eine Öffnung der Einlassdrossel basierend auf dem Luftstrom vom Unterdruckbehälter in den Einlasskrümmer eingestellt, um die Luftstromabweichungen zu verringern und die Luftstrombedingungen aufrechtzuerhalten. Insbesondere kann bei Erhöhung des Luftstroms vom Unterdruckbehälter in den Einlasskrümmer eine Öffnung der Einlassdrosselklappe verringert werden. Der an der Ansaugvorrichtung gezogene Unterdruck kann dann gleichzeitig dazu verwendet werden, die mit dem Unterdruckbehälter gekoppelte(n) Unterdruckverbrauchseinrichtung(en) zu betätigen und zu betreiben.
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Bei 216 kann bestätigt werden, dass das Bypass-Rückschlagventil geschlossen ist. Das Bypass-Rückschlagventil als solches kann automatisch schließen, wenn sich der Unterdruck im Unterdruckbehälter dem Einlasskrümmer-Unterdruck angeglichen hat. Wie bei 208 erörtert, kann eine Anzeige im Zusammenhang mit dem Schließen des Bypass-Rückschlagventils auf einem Vergleich des Einlasskrümmer-Unterdrucks relativ zur Unterdruckhöhe im Unterdruckbehälter (wenn diese sich beispielsweise um weniger als einen Schwellenwert voneinander unterscheiden) basieren, oder sie kann auf der Unterdruckerzeugungsrate am Unterdruckbehälter (wenn beispielsweise die Rate unter einer Schwellenrate liegt) basieren. Wenn das Schließen des Bypass-Rückschlagventils nicht bestätigt wird, kehrt die Routine zu 210 zurück und hält das ASOV geschlossen, bis eine Anzeige hinsichtlich des Schließens des Bypass-Rückschlagventils empfangen wird. Wenn bestätigt wird, dass das Bypass-Rückschlagventil geschlossen ist, fährt die Routine mit 218 fort, um das ASOV zu öffnen und Unterdruck an der Ansaugvorrichtung zu ziehen. Da das Bypass-Rückschlagventil unter diesen Bedingungen geschlossen ist, wird die Übertragung von zischenden Geräuschen in den Fahrzeuginnenraum reduziert, wodurch das Fahrerlebnis des Bedieners verbessert wird, während gestattet wird, dass an der Einlass-Ansaugvorrichtung kostengünstig und mit hohem Wirkungsgrad Unterdruck erzeugt wird.
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Auf diese Weise wird das Öffnen eines ASOV als Reaktion auf eine Unterdruckanforderung verzögert, bis das Schließen eines Bypass-Rückschlagventils bestätigt ist.
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In einem Beispiel umfasst ein Kraftmaschinensystem eine Kraftmaschine mit einem Einlasskrümmer; einen Einlasskompressor; eine Einlassdrossel; einen Bypass-Einlasskanal, der dazu konfiguriert ist, die Einlassluft von einem Ort stromaufwärts des Kompressors über eine Ansaugvorrichtung zu einem Ort stromabwärts der Drosselklappe umzuleiten; ein erstes magnetschaltergesteuertes Ventil, das stromaufwärts der Ansaugvorrichtung in den Bypass-Einlasskanal eingekoppelt ist; und einen Bremskraftverstärker, der über ein erstes Rückschlagventil mit einer Kehle der Ansaugvorrichtung gekoppelt ist, wobei der Bremskraftverstärker darüber hinaus über ein zweites Rückschlagventil mit dem Bypass-Einlasskanal stromabwärts der Ansaugvorrichtung gekoppelt ist. Das Kraftmaschinensystem kann des Weiteren umfassen: eine Steuereinheit mit in nicht-flüchtigem Speicher gespeicherten, computerlesbaren Befehlen zum: als Reaktion auf eine Unterdruckanforderung des Bremskraftverstärkers, Geschlossenhalten des ersten Ventils, während Einlasskrümmer-Unterdruck über das zweite Rückschlagventil in den Bremskraftverstärker gezogen wird; und als Reaktion auf das Schließen des zweiten Rückschlagventils, Öffnen des ersten Ventils, um Luft durch die Ansaugvorrichtung strömen zu lassen, während Unterdruck an der Ansaugvorrichtung über das erste Rückschlagventil in den Bremskraftverstärker gezogen wird. Das Kraftmaschinensystem kann des Weiteren umfassen: einen mit dem Einlasskrümmer gekoppelten Drucksensor zum Schätzen eines Krümmerdrucks; und einen mit dem Bremskraftverstärker gekoppelten Drucksensor zum Schätzen eines Bremskraftverstärkerdrucks; wobei das Schließen des zweiten Rückschlagventils basierend auf dem geschätzten Einlasskrümmerdruck relativ zum geschätzten Bremskraftverstärkerdruck gefolgert wird. Alternativ dazu kann das Schließen des zweiten Rückschlagventils basierend auf einer Verringerungsrate beim geschätzten Bremskraftverstärkerdruck gefolgert werden, während das erste Ventil geschlossen gehalten wird. Die Steuereinheit kann weitere Befehle zum Verringern einer Öffnung der Einlassdrosselklappe basierend auf dem Einlasskrümmer-Unterdruck, der in den Bremskraftverstärker gezogen wird, während das erste Ventil geschlossen gehalten wird, enthalten. In ähnlicher Weise kann die Steuereinheit Befehle für das Verringern der Öffnung der Einlassdrosselklappe basierend auf dem Ansaugvorrichtungs-Unterdruck, der in den Bremskraftverstärker gezogen wird, während das erste Ventil geöffnet ist, enthalten.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird nun eine beispielhafte ASOV-Einstellung gezeigt. Im Beispiel von 3 ist der Unterdruckbehälter mit einem Bremskraftverstärker gekoppelt. Karte 300 stellt den Zustand eines ASOV bei Auftragung 302, die Bremskraftverstärker-Unterdruckhöhe (BBVac) bei Auftragung 304, die Einlasskrümmer-Unterdruckhöhe (IMVac) bei Auftragung 306, den Durchfluss durch ein erstes Rückschlagventil (Durchfluss_CV1), das zwischen einer Kehle der Ansaugvorrichtung und dem Bremskraftverstärker eingekoppelt ist, bei Auftragung 308 und den Durchfluss durch ein zweites Rückschlagventil (Durchfluss_CV2), das zwischen dem Einlasskrümmer und dem Bremskraftverstärker eingekoppelt ist, bei Auftragung 310 dar.
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Vor t1 kann die Unterdruckhöhe im Bremskraftverstärker hoch sein (Auftragung 304), was anzeigt, dass ausreichend Unterdruck zur Bremskraftunterstützung vorhanden ist. Da keine Unterdruckerzeugung erforderlich ist, wird das ASOV geschlossen gehalten (Auftragung 302). Zwischen t1 und t2 kann der Unterdruck für die Bremskraftunterstützung genutzt werden, mit einem anschließenden Abfall der Unterdruckhöhe im Bremskraftverstärker. Bei t2 kann bestimmt werden, dass eine Unterdruckerzeugung erforderlich ist. Außerdem sind bei (und vor) t2 möglicherweise die Einlasskrümmer-Unterdruckhöhen niedrig (Auftragung 306). In einem Beispiel kann die Einlasskrümmer-Unterdruckhöhe aufgrund eines aufgeladenen Kraftmaschinenbetriebs niedrig sein. Da bei t2 die Unterdruckhöhe am Einlasskrümmer niedriger als die Unterdruckhöhe am Bremskraftverstärker ist, wird kein Unterdruck vom Einlasskrümmer in den Bremskraftverstärker gezogen, wie durch das Fehlen einer Strömung durch das zweite Rückschlagventil, das stromabwärts einer Einlass-Ansaugvorrichtung zwischen dem Einlasskrümmer und dem Bremskraftverstärker eingekoppelt ist, angezeigt wird (Auftragung 310). Mit anderen Worten kann gefolgert werden, dass das zweite Rückschlagventil geschlossen ist. Entsprechend wird das ASOV als Reaktion auf die Unterdruckanforderung an t2 ohne Verzögerung ebenfalls bei t2 geöffnet.
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Zwischen t2 und t3 kann, bei geöffnetem ASOV, die Treibströmung durch die Einlass-Ansaugvorrichtung geleitet werden, und der an der Kehle der Ansaugvorrichtung erzeugte Unterdruck kann über das erste Rückschlagventil in den Bremskraftverstärker gezogen werden, wobei die Ansaugvorrichtung mit dem Bremskraftverstärker gekoppelt wird, wie durch das Vorhandensein einer Strömung durch das erste Rückschlagventil angezeigt wird (Auftragung 308). Da der Unterdruck an der Ansaugvorrichtung gezogen wird, kann die Unterdruckhöhe im Bremskraftverstärker ansteigen. Bei t3 kann bestimmt werden, dass keine weitere Unterdruckerzeugung erforderlich ist, und das ASOV schließen kann. Somit wird kein weiterer Unterdruck in den Bremskraftverstärker gezogen, und die Strömung durch das erste Rückschlagventil hört ebenfalls auf.
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Zwischen t3 und t4 kann der Unterdruck für die Bremskraftunterstützung genutzt werden, mit einem anschließenden Abfall der Unterdruckhöhe im Bremskraftverstärker. Bei t4 kann bestimmt werden, dass eine Unterdruckerzeugung wieder erforderlich ist.
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Zwischen t3 und t4 können außerdem die Unterdruckhöhen im Einlasskrümmer ansteigen. In einem Beispiel kann die Einlasskrümmer-Unterdruckhöhe aufgrund eines Kraftmaschinenbetriebs ohne Aufladung ansteigen. Da die Einlasskrümmer-Unterdruckhöhe bei t4 höher (oder tiefer) als die Unterdruckhöhe im Bremskraftverstärker ist, wird Unterdruck aus dem Einlasskrümmer in den Bremskraftverstärker gezogen, wie durch das Vorhandensein einer Strömung durch das zweite Rückschlagventil angezeigt wird. Mit anderen Worten kann gefolgert werden, dass das zweite Rückschlagventil geöffnet ist (während das erste Rückschlagventil geschlossen ist). Entsprechend wird die Öffnung des ASOV als Reaktion auf die Unterdruckanforderung bei t4 verzögert. Wenn also das ASOV bei t4 geöffnet wurde, während das zweite Rückschlagventil geöffnet war, kann ein an der Ansaugvorrichtung entstehendes, zischendes Geräusch über das zweite Rückschlagventil und den Bremskraftverstärker in den Fahrzeuginnenraum übertragen werden. Das zischende Geräusch kann für den Fahrzeugbediener unangenehm sein und sein Fahrerlebnis beeinträchtigen. Indem das ASOV geschlossen gehalten wird, während das zweite Rückschlagventil geöffnet ist, kann daher die Erzeugung und Übertragung des unangenehmen zischenden Geräuschs verringert werden.
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Das zweite Rückschlagventil kann geöffnet bleiben, bis der Unterdruck im Bremskraftverstärker und der Einlasskrümmer-Unterdruck hinreichend ausgeglichen sind (das heißt sich voneinander um nicht mehr als einen Schwellenwert unterscheiden). Beispielsweise kann das zweite Rückschlagventil von t4 bis t5 geöffnet bleiben, wobei die Strömung durch das zweite Rückschlagventil bis t5 fortgesetzt wird. Bei t5 kann das zweite Rückschlagventil schließen. Es kann allerdings sein, dass die Unterdruckanforderung nicht erfüllt ist und dass eine weitere Unterdruckerzeugung erforderlich ist. Wenn daher bei t5 bestimmt wird, dass das zweite Rückschlagventil geschlossen ist, wird das ASOV geöffnet, um die Treibströmung durch die Ansaugvorrichtung zu leiten und den Unterdruck an der Ansaugvorrichtung in den Bremskraftverstärker zu ziehen. Im Ergebnis kann zwischen t5 und t6 eine Strömung durch das erste Rückschlagventil (und nicht durch das zweite Rückschlagventil) angezeigt werden.
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Bei t6 kann ausreichend Bremskraftverstärker-Unterdruck gespeichert und das ASOV geschlossen werden. Zwischen t6 und t7 kann der Unterdruck für die Bremskraftunterstützung genutzt werden, mit einem anschließenden Abfall der Unterdruckhöhe im Bremskraftverstärker. Bei t7 kann bestimmt werden, dass eine Unterdruckerzeugung wieder erforderlich ist. Bei t7 kann beispielsweise, wie auch bei t2, die Einlasskrümmer-Unterdruckhöhe aufgrund eines aufgeladenen Kraftmaschinenbetriebs niedrig sein. Daher kann bei t7, wie auch bei t2, gefolgert werden, dass das zweite Rückschlagventil geschlossen ist und das ASOV ohne Verzögerung geöffnet wird, um den angeforderten Unterdruck zu erzeugen.
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Auf diese Weise kann eine Steuereinheit während einer ersten Bedingung als Reaktion auf die Unterdruckanforderung ein erstes Ventil öffnen, das stromaufwärts einer Einlass-Ansaugvorrichtung eingekoppelt ist; und die Steuereinheit kann während einer zweiten Bedingung als Reaktion auf die Unterdruckanforderung das Öffnen des ersten Ventils verzögern, bis ein stromabwärts der Ansaugvorrichtung eingekoppeltes zweites Ventil geschlossen ist. Hierbei umfasst das Öffnen des ersten Ventils während der ersten Bedingung Ziehen von Unterdruck von einer Kehle der Einlass-Ansaugvorrichtung in den Unterdruckbehälter, wohingegen das Verzögern des Öffnens des ersten Ventils während der zweiten Bedingung Ziehen von Unterdruck von einem Kraftmaschinen-Einlasskrümmer in den Unterdruckbehälter, wenn das zweite Ventil geöffnet ist, und Ziehen von Unterdruck von der Kehle der Einlass-Ansaugvorrichtung in den Unterdruckbehälter, wenn das zweite Ventil geschlossen ist, umfasst. Während der zweiten Bedingung basiert eine Anzeige hinsichtlich des Schließens des zweiten Ventils auf dem Einlasskrümmer-Unterdruck relativ zur Unterdruckhöhe des Unterdruckbehälters, wobei die Steuereinheit anzeigt, dass das zweite Ventil geschlossen ist, wenn der Einlasskrümmer-Unterdruck die Unterdruckhöhe im Unterdruckbehälter um weniger als einen Schwellenwert übersteigt. Alternativ dazu kann eine Anzeige hinsichtlich des Schließens des zweiten Ventils auf einer Unterdruckerzeugungsrate am Unterdruckbehälter basieren, wobei die Steuereinheit anzeigt, dass das zweite Ventil geschlossen ist, wenn die Rate der Unterdruckerzeugung am Unterdruckbehälter niedriger als ein Schwellenwert ist, während das erste Ventil geschlossen ist. Der Unterdruckbehälter kann mit einer Unterdruckverbrauchseinrichtung gekoppelt sein, wie beispielsweise einem Bremskraftverstärker.
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Weiterhin kann die Steuereinheit während der ersten Bedingung eine Einlassdrosselklappe basierend auf dem Luftstrom von der Ansaugvorrichtung in den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer stromabwärts der Einlassdrosselklappe einstellen, wohingegen die Steuereinheit während der zweiten Bedingung die Einlassdrosselklappe basierend auf dem Luftstrom vom Unterdruckbehälter in den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer, während das zweite Ventil geöffnet ist, sowie basierend auf dem Luftstrom von der Ansaugvorrichtung in den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer, während das erste Ventil geöffnet ist, einstellen kann.
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Auf diese Weise kann das Öffnen eines ASOV als Reaktion auf eine Unterdruckanforderung basierend auf dem Zustand eines Bypass-Rückschlagventils eingestellt werden. Durch Verzögern des Öffnens des ASOV bis zur Bestätigung des Schließens des Rückschlagventils wird die Erzeugung und Übertragung eines unangenehmen zischenden Geräuschs in den Fahrzeuginnenraum verringert. Dies gestattet eine Nutzung des Einlasskrümmer-Unterdrucks, sofern möglich. Darüber hinaus kann der Unterdruck an der Ansaugvorrichtung dazu genutzt werden, die Kraftmaschinen-Unterdruckanforderung zu erfüllen, ohne dass dabei das Fahrerlebnis für den Fahrzeugbediener beeinträchtigt wird.
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Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendbar sind. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sein. Die spezifischen Routinen, die hier beschrieben werden, können eine oder mehrere von einer beliebigen Zahl von Verarbeitungsstrategien wie z. B. ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Daher können verschiedene Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen auch entfallen. Dementsprechend ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient lediglich der Erleichterung der Darstellung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen können abhängig von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden.
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Ferner können die beschriebenen Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen grafisch einen Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuerungssystem zu programmieren ist.
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Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhaft sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie ist zum Beispiel auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Kraftmaschinentypen anwendbar. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
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Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden, besonders hervor. Diese Ansprüche beziehen sich möglicherweise auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer dieser Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr von diesen Elementen weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
