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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0180134 , eingereicht am 16. Dezember 2015, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorsynchronisationsvorrichtung (z.B. eine Verbrennungsmotorsynchronisationsvorrichtung) und ein Steuerverfahren davon, und insbesondere eine Motorsynchronisationsvorrichtung und ein Steuerverfahren davon, wobei eine Kraftstoffeinspritzzeit (z.B. ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder eine Kraftstoffeinspritzdauer) und eine Kraftstoffzündzeit (z.B. ein Kraftstoffzündzeitpunkt) eines jeden Zylinders in einem Mehrzylindermotor synchronisiert sind durch Erfassen eines Nockensignals eines Nockensensors und eines Kurbelwellen- bzw. Kurbelsignals (im Weiteren kurz: Kurbelsignal) eines Kurbelwellenpositionssensors.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Im Falle eines Fahrzeugs, welches mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, werden die Kraftstoffeinspritzzeit und die Zündzeit basierend auf einer Fahrbedingung, etc. des Fahrzeugs eingestellt. Im Fall eines Mehrzylindermotors ist es erforderlich, die Kraftstoffeinspritzzeit und die Zündzeit eines jeden Zylinders des Motors akkurat zu synchronisieren, um eine Motorleistungsverschlechterung und die Emission irgendeines Schadstoffgases zu verhindern, welches aufgrund einer unvollständigen Verbrennung auftreten kann.
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Um die Synchronisation eines derartigen Motors auszuführen, ist es erforderlich, die Drehpositionen einer Kurbelwelle eines jeden Zylinders zu erfassen. In einer bezogenen Technik erfasst eine herkömmliche Technik akkurat die Drehposition der Kurbelwelle. Gemäß der herkömmlichen Technik sind ein Kurbelwellenpositionssensor und ein Nockensensor tätig, um akkurat die Drehposition der Kurbelwelle zu erfassen.
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Der Kurbelwellenpositionssensor ist eingerichtet, um einen Drehwinkel und die Drehzahl der Kurbelwelle durch Erfassen eines vorstehenden Zahns zu erfassen, welcher an einem sich drehenden Synchronisationskörper der Kurbelwelle geformt ist, und um diese in einem pulsförmigen Kurbelsignal auszugeben. Der Nockensensor ist eingerichtet, um die Position der Nockenwelle durch Erkennen eines Winkelidentifikationsvorsprungs zu erfassen, welcher an einem sich drehenden Synchronisationskörper der Nockenwelle für den Einlass und den Auslass geformt ist, um eine Fallende-Flanke-Zeit (z.B. einen Fallende-Flanke-Zeitpunkt) und eine Steigende-Flanke-Zeit (z.B. einen Steigende-Flanke-Zeitpunkt) zu erfassen und diese als pulsförmige Nockensignale auszugeben. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) ist in der Lage, die Position des Kolbens eines jeden Zylinders mit der Hilfe des Kurbelsignals zu erkennen und unter Verwendung des Nockensignals zu erkennen, wo der Kolben des Zylinders gegenwärtig positioniert ist. Die ECU stellt deshalb die Einspritzzeit und die Zündzeit des Kraftstoffs für jeden Zylinder unter Verwendung dieser Signale ein.
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Erläuterung der Erfindung
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In einem Fall, in welchem eine Position einer Kurbel erfasst wird unter Verwendung eines Kurbelwellenpositionssensors, wie es in der 1 gezeigt ist, kann die Position der Kurbel erfasst werden durch Erfassen und Beurteilen der Anzahl von Zähnen 220, welche an einer Außenumfangsfläche eines Sensorrads 210 geformt sind, das koaxial an der Kurbelwelle geformt ist, und eines Fehlzahns 230 (z.B. eines oder mehreren in der Abfolge der Zähne 220 fehlenden Zähne). Wenn es erforderlich ist, die Position der Kurbelwelle nach dem Start des Motors zu ermitteln, kann ein Motorsynchronisationssteuern nicht ausgeführt werden, da eine akkurate Position der Kurbel nicht erfasst werden kann, bis der Motor eine Umdrehung ausgeführt hat, nachdem der Fahrer den Motor gestartet hat. Darüber hinaus kann die Motorsynchronisation in einem Fall versagen, in welchem das Zähnezählen des Kurbelwellenpositionssensors fehlerhaft ist oder das Zählen gegenwärtig nicht abgeschlossen ist.
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Um solch ein Problem zu lösen, kann das Motorsynchronisieren durch eine Schnellsynchronisation ausgeführt werden, um derart auf einen Kurbelwinkel rückzuschließen durch Verwenden eines Pulssignals des Nockensensors.
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Der Einlass- und der Auslassnocken haben die gleiche Gestalt, jedoch sind sie mit dem Motor im Eingriff, wobei die Positionen der ersten Ränder eines jeden Nockens voneinander verschieden sind. Auf den nockenbasierten Winkel der Kurbel kann rückgeschlossen werden, sobald ein einzigartiger Teil (z.B. des Nockensignals, z.B. eine steigende Flanke) als Maximum innerhalb der Dauer der 360°-Nockendrehung erkannt wird, bevor die Position des Fehlzahns unter Verwendung des Kurbelwellenpositionssensors ermittelt wird, da die Positionsinformation über den Eingriff der Kurbelwelle und der Einlass- und Auslassnocken am Motor im Vorfeld bekannt ist (z.B. sind die Drehwinkellagen der Nocken- und der Kurbelwelle zueinander bekannt). Hier ist das nockenbasierte Kurbelwinkelrückschließverfahren als Schnellsynchronisation bezeichnet.
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Mit diesem Verfahren, in einem Fall, in welchem zumindest ein Nockensignal vom Einlassnockensignal und vom Auslassnockensignal verwendet wird, kann es möglich sein, die Position der Kurbel bis zum Zeitpunkt des nächsten Erfassens des Fehlzahns zu ermitteln, falls ein Fehler beim korrespondierenden Nockensignal sofort auftritt.
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Im Falle der nockenbasierten Schnellsynchronisation ist eine Kombination der Position des Fehlzahns, des Spannungsniveaus des Nockensignals und der Niveaulänge (z.B. Niveaudauer) verfügbar. Falls die Verwendung der Kombinationsbedingung und die Gültigkeit hinsichtlich der Kombination nicht garantiert werden können, kann eine nockenbasierte Synchronisation gegenwärtig nicht verfügbar sein.
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Beispielsweise kann die Motorsynchronisation einen Fehler in einem Fall aufweisen, in welchem die Gestalt des Nockens erkannt wird durch Überwachen irgendeiner Verschiebung (z.B. eines Wechsels) eines Signalniveaus, ohne die Richtung des Nockensignalniveaus zu berücksichtigen.
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Der oben genannte Fehler kann auftreten, da die Nockengestalt derart erkannt wird, dass nur die Signalniveauverschiebung ohne Berücksichtigung der Richtung (H → N, N → H)(z.B. von hoch zu niedrig bzw. von niedrig zu hoch) des Signalniveaus bestätigt wird, und das Niveau wird bestätigt unter Verwendung eines invertierten Werts mit Bezug auf den vorhergehenden Niveauwert. Falls eine Signalverschiebung existiert, kann es angemessen sein, (z.B. das Signalniveau) zum Wert (N) zu ändern, welcher zum vorherigen (H)-Niveau entgegengesetzt ist. Fehler können im Fall der folgenden Bedingungen auftreten.
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Falls das vorhergehende (H)-Niveau erkannt wird, aber ein neues Signalniveau erzeugt wird, ohne eine Fehlerbedingung während der Signalniveauverschiebung zu erfassen, kann das Niveau der ursprünglichen Nockengestalt das (H)-Niveau werden durch einfaches Invertieren des Niveauwerts, oder das Signalniveau des Werts, welchen die ECU erkennt, kann das (N)-Niveau werden. Da die anfängliche Ursprungsnockengestalt und die Informationen, welche die ECU erfasst, voneinander verschieden sind, kann ein Motorsynchronisationsfehler auftreten.
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Wie es in der 5 gezeigt ist, falls im Fall des Nockenrands eine Einbauzeit als ein Zahnfallpunkt vor einem Fehlbereich durch den Entwerferwillen festgelegt ist, kann ein Fehler in der folgenden Situation auftreten (z.B. kann ein Fehler auftreten, wenn der Nockenrand aufgrund der Einbauposition des Nockens einer fallenden Zahnflanke eines Zahns der Kurbelwelle entspricht, bevor der Fehlzahn der Kurbelwelle erfasst wird).
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Das Fehlzahn-Positionserkennen der Kurbelwelle kann bezogen auf eine Zahnperiode an einem vorderen und hinteren Ende eines Fehlzahns ausgeführt werden.
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Das Eingreifen wird ausgeführt (z.B. die Drehwinkellagenbeziehung der Nocken- und Kurbelwelle ist bekannt), wobei während des Zusammenbauvorgangs der Nockenrand in der Fehlzahnposition in einem Fehlerbereich enthalten ist und der Kurbelsignalbeurteilungsvorbereitungsabschluss am Zahnfallpunkt vor dem Kurbelfehlzahnbereich ausgeführt wird. Hier kann es unmöglich sein, den Fehlzahnpunkt zu erkennen, sogar falls die Fehlzahnposition durch die Fehlzahnpositionsbeurteilungsbedingung bestätigt wurde. Für diesen Zweck kann die gegenwärtige Nockengestalt ein Abbild sein, welches die Fehlzahnposition aufweist, aber ein Ergebnis, welches von der Schnellsynchronisation erhalten wird, kann einen Fehler aufweisen, da die Synchronisation mit Bezug auf den Punkt / die Position ausgeführt wird, bei welchem die Niveaulänge zum Niveau passt, in welchem der Fehlzahn enthalten ist.
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Die vorliegenden Offenbarung/Erfindung wurde in einem Bestreben getätigt, um die oben benannten Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, eine Motorsynchronisationsvorrichtung und ein Verfahren davon bereitzustellen, welche in der Lage sind, schnell eine Motorsynchronisation auszuführen durch Rückschließen auf einen Kurbelwinkel ausgehend von einer Pulsgestalt eines Nockensignals, bevor das Erfassen eines Fehlzahns ermittelt wird.
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In der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann die Synchronisation schnell und akkurat während einer Motorsynchronisation unter Verwendung eines Nockensignals ausgeführt werden durch Kreuzüberprüfen eines Auslassnockensignals mit einem Einlassnockensignal.
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Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung/Erfindung können durch die folgende Beschreibung verstanden werden und können mit Bezug auf die Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung deutlich werden. Ebenfalls ist es dem Fachmann klar, welchen die vorliegende Offenbarung/Erfindung betrifft, dass die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung/Erfindung durch Mittel erreicht werden können, wie sie beansprucht sind, und durch Kombinationen davon.
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In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform in der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist eine Motorsynchronisationsvorrichtung (z.B. eine Verbrennungsmotorsynchronisationsvorrichtung) auf: einen Kurbelwellenpositionssensor, welcher in der Lage ist, die Position (z.B. den Drehwinkel) einer Kurbelwelle zu erfassen durch Erfassen eines Zahns und eines Fehlzahns (z.B. eines in der Abfolge der Zähne fehlenden Zahns), welche an der Kurbelwelle geformt sind, einen Nockensensor, welcher in der Lage ist, eine Position eines Nockens zu erfassen durch Erfassen eines Rands, welcher zu einem Drehwinkel eines jeden eines Einlass- und eines Auslassnockens korrespondiert, die synchron zu einer Motordrehwelle (z.B. der Kurbelwelle) betrieben werden, und eine Steuerungsvorrichtung, welche in der Lage ist, den Motor (z.B. den Verbrennungsmotor) zu synchronisieren durch Verwenden eines Zahnerfassungssignals des Kurbelwellenpositionssensors und eines Nockensignals des Nockensensors, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Motorsynchronisation ausführt durch Ermitteln der Position der Kurbelwelle und der Position des Nockens, durch Auswählen eines Nockens von dem Einlass- und dem Auslassnocken, wenn ein Erfassungszustand des Fehlzahns nicht vom Kurbelwellenpositionssensor ermittelt wird, und durch Erfassen der Position eines einzigartigen Teils der Nockensignalgestalt von einem Spannungsniveau und/oder einer Niveaulänge des Nockensignals des ausgewählten Nockens.
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Die Motorsynchronisation kann durch Ermitteln der Position der Kurbelwelle und der Position des Nockens ausgeführt werden durch Vergleichen eines Ergebnisses der Messung des Spannungsniveaus und der Niveaulänge des Nockensignals mit einem vorhergehend gespeicherten charakteristischen Wert des Nockens (z.B. des Nockensignals, d.h., z.B. durch Vergleichen mit einem vorhergehend gespeicherten Spannungsniveau und Niveaulänge des Nockensignals).
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Die Steuerungsvorrichtung kann die Motorsynchronisation basierend auf dem Nockensignal des Nockens ausführen, wobei zuerst die Position des einzigartigen Teils des Nockensignals eines Einlassnockens und eines Auslassnockens ermittelt wird.
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Die Steuerungsvorrichtung kann die Motorsynchronisation unter Verwendung der Positionsinformation eines korrespondierenden Fehlzahns (z.B. eines fehlenden Zahns in einer Abfolge von Zähnen) in einem Fall ausführen, in welchem das Erfassen des Fehlzahns durch den Kurbelwellenpositionssensor ermittelt wird.
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Die Steuerungsvorrichtung kann ermitteln, ob oder ob nicht der Spannungsniveauwert gültig erfasst wurde, durch Beurteilen, ob das Spannungsniveau des Nockensignals gültig auf das nächste Niveau geändert wurde.
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In einem Fall, in welchem die Position des einzigartigen Teils des Nockensignals nicht unter Verwendung nur des Spannungsniveaus und der Niveaulänge ermittelt werden kann, die durch den Nockensensor gemessen werden, kann die Position des einzigartigen Teils des Nockensignals ermittelt werden unter Verwendung einer Reihenfolgenbeziehung zwischen dem/der vorhergehend gemessenen Spannungsniveau und Niveaulänge und dem/der gegenwärtig gemessenen Spannungsniveau und Niveaulänge.
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In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform in der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist ein Motorsynchronisationsverfahren, wobei eine Motorsynchronisation ausgeführt wird unter Verwendung eines Kurbelwellenpositionssensors, welcher eingerichtet ist, um die Position der Kurbelwelle durch Erfassen eines Zahns und eines Fehlzahns (z.B. eines fehlenden Zahns in einer Abfolge von Zähnen) zu erfassen, die an der Kurbelwelle installiert sind, und eines Nockensensors, welcher eingerichtet ist, die Position eines Nockens durch Erfassen eines Rands zu erfassen korrespondierend zu einem Drehwinkel eines jeden eines Einlassnockens und eines Auslassnockens, die mit einer Motordrehwelle synchron betrieben werden, auf: Empfangen eines Nockensignals vom Nockensensor eines jeden eines Einlass- und eines Auslassnockens, Beurteilen, ob oder ob nicht ein Fehlzahn der Kurbelwelle durch den Kurbelwellenpositionssensor erfasst wird, Ermitteln einer Nockenposition derart, dass die Informationen über ein Spannungsniveau und/oder einer Niveaulänge des erfassten Nockensignals mit vorhergehenden Positionsinformationen eines einzigartigen Teils des Nockensignals verglichen werden, falls das Erfassen des Fehlzahns der Kurbelwelle nicht ermittelt wird, und Synchronisieren des Motors unter Verwendung der ermittelten Nockenpositionsinformation.
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Der Motor kann basierend auf einem Nockensignal des Nockens synchronisiert werden, wobei die Position des einzigartigen Teils des Nockensignals unter den Nockensignalen, welche vom Einlass- und vom Auslassnocken erhalten werden, zuerst ermittelt wird.
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Die Positionsinformation eines korrespondierenden Fehlzahns kann in einem Fall verwendet werden, in welchem das Erfassen des Fehlzahns durch den Kurbelwellenpositionssensor ermittelt wird.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann ein Motorstartvorgang verbessert werden, während eine Schadstoffgaserzeugung, welche aufgrund einer unvollständigen Verbrennung auftreten kann, und eine Motorleistungsverschlechterung verhindert werden, da eine Motorsynchronisation derart schnell ausgeführt werden kann, dass die Motorsynchronisation ausgeführt wird unter Verwendung eines Nockens, wobei die Position eines einzigartigen Teils eines Nockensignals, welches die Nockengestalt betrifft, ermittelt wird.
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Darüber hinaus, gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, kann ein Motorstartvorgang verbessert werden, da eine Kurbelposition eines jeden Zylinders schnell und genau ermittelt werden kann unter Verwendung eines weiteren Nockensignals, sogar falls ein Ausgabesignal zwischen einem Auslassnockensignal und einem Einlassnockensignal einen Fehler hat.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration einer Motorsynchronisationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zeigt.
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2 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Steuerverfahrens einer Motorsynchronisationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
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3 ist eine Ansicht, welche eine Nockensignalcharakteristik von jedem eines Einlass- und eines Auslassnockens darstellt, welche gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung halbmondförmig gestaltet sind.
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4 ist eine Ansicht, welche eine Nockensignalcharakteristik von jedem eines Einlass- und Auslassnockens darstellt, welche gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung als ein Vier-Flanken-Typ gestaltet sind.
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5 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zeigt, wobei eine Schnellsynchronisation gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ausgeführt wird unter Verwendung eines Auslassnockens, wenn am Einlassnocken ein Fehler auftritt.
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Detaillierte Beschreibung
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Die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Begriffe und Wörter sollen nicht im Sinne ihrer gewöhnlichen Bedeutung oder einer Wörterbuchbedeutung verstanden werden. Basierend auf dem Prinzip, dass der Erfinder ein angemessenes Konzept eines Begriffs definieren kann, um seine/ihre Erfindung auf die beste Art zu beschreiben, sollte der Begriff als Bedeutung und Konzept in Übereinstimmung mit der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung/Erfindung verstanden werden. Dementsprechend sind die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen sowie die in den Zeichnungen gezeigten Konstruktionen nur eine Ausführungsform in der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, und es werden hierdurch nicht alle technischen Ideen der Erfindung abgedeckt. Deshalb sollte es klar sein, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen zum Zeitpunkt der Einreichung der vorliegenden Anmeldung durchgeführt werden können. Darüber hinaus können detaillierte Beschreibungen und Funktionen sowie Konstruktionen, welche gut bekannt sind, weggelassen werden, um ein unnötiges Verdecken der Hauptidee der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zu verhindern. Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nun nachfolgend im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Die Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung sind im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Die 1 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration einer Motorsynchronisationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zeigt.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, kann die Motorsynchronisationsvorrichtung (z.B. die Verbrennungsmotorsynchronisationsvorrichtung) gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung einen Nockensensor 100, einen Kurbelwellenpositionssensor 200 und eine Steuerungsvorrichtung 300 aufweisen, jedoch ist sie darauf nicht beschränkt.
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Der Nockensensor 100 ist eingerichtet, um einen Rand eines Nockens während der Drehung einer Nockenwelle von einem jeden eines Einlass- und eines Auslassnockens zu erfassen und um den erfassten Rand an die Steuerungsvorrichtung 300 in Form eines pulsförmigen Nockensignals der Spannungsphase (z.B. des Spannungsniveaus) auszugeben, welches zwischen einem Hochniveau (H) und einem Niedrigniveau (N) invertiert wird. Beispielsweise, wenn ein Nocken 110 oberhalb einer Linie (L1) positioniert ist, welche gepunktet dargestellt ist, ist die Ausgabe des Nockensensors 100 das Hochniveau (H), und, wenn der Nocken 110 unterhalb der Linie (L1) positioniert ist, ist die Ausgabe des Nockensensors 100 das Niedrigniveau (L). Hier ist der Nocken 110 bereitgestellt, um das Einlassventil und das Auslassventil, welche an einer Brennkammer angeordnet sind, zu öffnen und zu schließen, und die Nockenwelle dreht sich synchron zur Kurbelwelle.
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Der Kurbelwellenpositionssensor 200 kann nahe eines Sensorrads 210 bereitgestellt sein, welches koaxial zur Kurbelwelle bereitgestellt ist. Das Sensorrad 210 kann eine Mehrzahl von Zähnen 220 entlang eines Außenumfangs davon aufweisen. Der Kurbelwellenpositionssensor 200 ist in der Lage, um vorstehende Zähne zu erfassen, den Drehwinkel und die Drehzahl der Kurbelwelle zu erfassen und ein Ergebnis davon zur Steuerungsvorrichtung 300 in der Art eines pulsförmigen Kurbelsignals auszugeben. Hier sind die Zähne nicht am gesamten Umfangsrichtungsabschnitt des Sensorrads 210 geformt, d.h., die Zähne sind teilweise fehlend geformt (z.B. liegt ein Fehlzahn bzw. ein Fehlzahnabschnitt vor). Der Kurbelwellenpositionssensor 200 erkennt die oben genannten Fehlzahnabschnitte als ein Fehlzahn 230.
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Die Steuerungsvorrichtung 300 empfängt ein Nockensignal und ein Kurbelsignal vom Nockensensor 100 und vom Kurbelwellenpositionssensor 200 und ermittelt die Kurbelposition und die Nockenposition unter Verwendung eines empfangenen Ergebnisses. Die Steuerungsvorrichtung 300 steuert eine Hochdruckkraftstoffpumpe 400, einen Einspritzer 500 und eine Zündkerze 600 unter Verwendung der ermittelten Kurbelpositions- und Nockenpositionsinformation, und führt deshalb ein Steuern aus, um die Kraftstoffeinspritzzeit (z.B. den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder die Kraftstoffeinspritzdauer) und die Zündzeit (z.B. den Zündzeitpunkt) eines jeden Zylinders des Motors zu synchronisieren.
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Im Detail vergleicht die Steuerungsvorrichtung 300 die Informationen über das Niveau, die Niveaulänge (z.B. die Niveaudauer) und die Anwesenheit eines Fehlzahns innerhalb des Niveaulängenabschnitts mit Informationen von vorhergehend gespeicherten Nockencharakteristikinformationen und beurteilt einen der Nockensignalgestalt immanenten einzigartigen Teil, während welcher Beurteilung, wenn die Informationen des Einbeziehens des Fehlzahns basierend auf einer Fehlzahnbereich-Nichtermittlung der Kurbelwelle nicht verwendet werden, die Position des einzigartigen Teils erkannt werden kann unter Verwendung der Informationen über das Niveau und die Niveaulänge. Falls das oben genannte Erfassen nicht möglich ist, kann die Motorsynchronisation derart ausgeführt werden durch Ermitteln der Position des einzigartigen Teils mit Hilfe der Kombination der akkumulierten Nockensignalgestalten.
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Der Nocken ist in der Lage, einen immanenten Signaltyp basierend auf der Gestalt und Art davon zu übertragen. Die 3 zeigt ein Nockensignal, welches zu einem der zahlreichen obigen Typen korrespondiert.
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Da sich der Nocken 110 mit einer konstanten Geschwindigkeit um 360° drehen kann, kann das Signal, welches vom Nockensensor 100 ausgegeben wird, in eine Konstant-Niedrigniveau-(N) und Konstant-Hochniveauzeit (H) eingeteilt werden. Wie es oben beschrieben ist, ist die Nockenwelle in der Lage, sich synchron zur Kurbelwelle zu drehen. Wenn sich die Kurbelwelle zwei Mal dreht, dreht sich die Nockenwelle ein Mal. Wie es in der 3 gezeigt ist, ist es deshalb möglich den Fehlzahn des Kurbelsignals zu einer vorbestimmten Zeit zwischen der Niedrigniveauzeit und der Hochniveauzeit des Nockensignals zu erfassen.
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Da die Informationen über das Niveau des Nockensignals zum Zeitpunkt, wenn die Niveauverteilung und die Niveaulänge des Nockensignals, wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, und der Fehlzahn des Kurbelsignals erfasst werden, immanente Werte haben können, welche bezüglich der Art und der Gestalt des Nockens verschieden sind, wenn sich die Kurbelwelle an einer vorbestimmten Drehposition befindet, kann die Kurbelposition zum entsprechenden Zeitpunkt derart ermittelt werden durch Vergleichen von einem vorhergehend gespeicherten charakteristischen Wert mit Informationen über die Niveauverteilung und die Niveaulänge (z.B. Niveaudauer) des gemessenen Nockensignals und des Niveaus des Nockensignals zu einem Zeitpunkt, bei welchem der Fehlzahn des Kurbelsignals erfasst wird.
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Die Steuerungsvorrichtung 300 der Motorsynchronisationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist in der Lage, ein Nockensignal von einem jeden des Einlassnockens und des Auslassnockens zu empfangen, ein angemessenes Nockensignal unter diesen auszuwählen und den Motor (z.B. den Verbrennungsmotor) basierend auf Informationen eines korrespondierenden Nockensignals zu synchronisieren.
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Das Steuerverfahren der Steuerungsvorrichtung der Motorsynchronisationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Detail mit Bezug auf die 2 beschrieben.
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Die Steuerungsvorrichtung 300 kann ein Nockensignal von einem jeden eines Einlassnockensensors und eines Auslassnockensensors erhalten (S10). Der Nockensensor 100 kann an die Steuerungsvorrichtung 300 die Spannungswellenform des Nockensignals übertragen, welches basierend auf der Drehung des Nockens 110 zwischen dem Hochniveau (H) und dem Niedrigniveau (N) wechselt.
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Als nächstes kann die Steuerungsvorrichtung 300 beurteilen, ob oder ob nicht im Kurbelsignal des Kurbelwellenpositionssensors 200 die Position des Fehlzahns 230 erfasst worden ist (S20). Wie es in der 1 gezeigt ist, kann der Fehlzahn 230 in einer Art geformt sein, dass einige Zähne 220 in einem vorbestimmten Abschnitt am Außenumfang des Sensorrads 210 teilweise fehlen. Das Signal, welches zum Fehlzahn korrespondiert, hat eine Dauer, welche verglichen mit den anderen Abschnitten über zwei Mal so lang ist, weshalb die Anwesenheit des Fehlzahns 230 erfasst werden kann. Wenn es beurteilt wird, dass die Position des Fehlzahns 230 gegenwärtig nicht erfasst wird, wird die Steuerungsvorrichtung nach irgendeinem einzigartigen Teil im Nockensignal suchen, um die Motorsynchronisation unter Verwendung nur des Nockensignals auszuführen.
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Die Steuerungsvorrichtung 300 kann beurteilen, ob oder ob nicht die Richtung des Niveaus des Nockensignals geändert wurde (H → N oder N → H) (S30). Beim oben beschriebenen Fall wird die Nockengestalt derart erkannt durch Bestätigen nur des Wechsels des Signalniveaus und dann durch Bestätigen des Niveaus mit dem invertierten Wert bezüglich des vorhergehenden Niveauwerts ohne Berücksichtigung der Richtung des Signalniveaus (H → N oder N → H). Falls ein Signalniveauwechsel vorliegt, kann es angemessen erscheinen, zum (N)-Niveau zu wechseln, welches ausgehend vom vorherigen (H)-Niveau invertiert ist, wobei Fehler in den folgenden Situationen auftreten können.
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Falls ein Signalniveau in einem Zustand erzeugt wird, in welchem das vorhergehende (H)-Niveau erkannt wird, es aber aufgrund eines Fehlers während des Signalwechsels nicht erfasst wird, wird das Niveau der ursprünglichen Nockengestalt das (H)-Niveau einfach durch Invertieren des Niveauwerts, aber der Wert des Signalniveaus, welches die ECU erkennt, ist das (L)-Niveau. Da die ursprüngliche Nockengestalt von der Information verschieden ist, welche die ECU gegenwärtig erfasst, kann ein Motorsynchronisationsfehler auftreten.
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Wie es in der 5 gezeigt ist, falls im Fall des Nockenrands die durch den Entwerfer vorgesehene Einbauzeit zur Zahnfallzeit vor dem Fehlbereich passt, kann in der folgenden Situation ein Fehler auftreten (z.B. kann ein Fehler auftreten, wenn der Nockenrand aufgrund der Einbauposition des Nockens einer fallenden Zahnflanke eines Zahns der Kurbelwelle entspricht, bevor der Fehlzahn der Kurbelwelle erfasst wird). Zu diesem Zweck kann in der vorliegenden Offenbarung/Erfindung das Vorliegen irgendeiner Änderung der Richtung notwendigerweise überprüft werden, bevor das Signalniveau wechselt.
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Als nächstes kann die Steuerungsvorrichtung 300 grob eine Nockenposition durch Analysieren des Änderungsmusters des Niveaus des Nockensignals und der Niveaulänge davon ermitteln (S40). Wie es oben beschrieben ist, können die Informationen über die Niveauverteilung und die Niveaulänge des Nockensignals und das Niveau des Nockensignals zum Zeitpunkt, bei welchem der Fehlzahn des Kurbelsignals erfasst wird, einen immanenten Wert (einen einzigartigen Teil) haben, welcher basierend auf der Art und Gestalt des Nockens verschieden ist, wenn sich die Kurbelwelle in einer angemessenen Drehposition befindet. Die Kurbelposition zu einem entsprechenden Zeitpunkt kann deshalb ermittelt werden durch Vergleichen von Informationen über die Niveauverteilung und die Niveaulänge des gemessenen Nockensignals mit einem vorhergehend gespeicherten charakteristischen Wert.
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In einem Fall, in welchem es möglich ist, den einzigartigen Teil des Nockensignals nur unter Verwendung der Informationen über das Niveau, die Niveaulänge und das gegenwärtig gemessene Nockensignal zu ermitteln, kann die Position des einzigartigen Teils des Nockensignals ermittelt werden durch Vergleichen eines einzigartigen Teils des vorhergehenden gespeicherten Nockensignals mit irgendeiner Reihenfolgenbeziehung zwischen den Informationen über die Niveaus und die Niveaulängen der Nockensignale, welche vorhergehend gemessen und akkumuliert wurden, und den Informationen über die Niveaus und die Niveaulängen des gegenwärtig gemessenen Nockensignals.
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Zum Beispiel in einem Fall des Steuerverfahrens der Motorsynchronisation gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, da der Kurbelwinkel nur unter Verwendung des Nockensignals ohne Erfassen der Position (ein Nockensignal) des Fehlzahns ermittelt wird, kann ein Fehler auftreten, wobei die Positionen der einzigartigen Teile der Nockensignale, welche die gleiche Gestalt haben, zwei sind (ein einzigartiger Teil, welcher ein Lückensignal aufweist, und der andere einzigartige Teil, welcher kein Lückensignal aufweist). In diesem Fall können der gegenwärtige Kurbelwinkel und die Nockenposition abgeschätzt werden durch Vergleichen irgendwelcher Reihenfolgenbeziehungen zwischen der Position des vorhergehend gemessenen einzigartigen Teils und des Niveaus und der Niveaulänge des gegenwärtigen Nockensignals mit einem vorhergehend gespeicherten Wert.
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Als nächstes, in einem Fall, in welchem es gedacht ist, den Kurbelwinkel und die Nockenposition durch Erfassen des Spannungsniveaus und/oder der Niveaulänge zu ermitteln, wird die Steuerungsvorrichtung 300 das Synchronisationssteuern des Motors darauf basierend ausführen (S60). Die Steuerungsvorrichtung 300 führt das Synchronisationssteuern mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzzeit (z.B. den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder die Kraftstoffeinspritzdauer) und die Zündzeit (z.B. den Zündzeitpunkt und/oder die Zünddauer) eines jeden Zylinders derart durch Steuern der Hochdruckkraftstoffpumpe 400, des Einspritzers 500, der Zündkerze 600, etc. aus. Im Falle eines Dieselmotors etc. kann das Synchronisationssteuern ausgeführt werden durch Steuern der Einspritzzeit und der Zündzeit.
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Insbesondere kann die Steuerungsvorrichtung 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ein Nockensignal von einem jedem eines Auslassnockensensors und eines Einlassnockensensors empfangen, die Nockensignale von beiden Nockensensoren analysieren und ein Ergebnis der Analyse zum Zweck der Motorsynchronisation mit der Hilfe des Nockensignals des Nockens verwenden, von welchem die Position des einzigartigen Teils des Nockensignals als erstes erkannt wird. Sogar falls der Nockensensor von irgendeinem des Einlassnockens und des Auslassnockens einen Fehler hat, kann das Synchronisationssteuern schnell ausgeführt werden unter Verwendung des Nockensensors des anderen Nockens.
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In der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird die Motorsynchronisation ausgeführt durch Auswählen eines Nockensignals von irgendeinem des Auslassnockens und des Einlassnockens basierend auf der Reihenfolgenbeziehung, z.B., der Zeit (z.B. dem Zeitpunkt), wenn der Nockenrand erfasst wird, oder der Zeit (z.B. dem Zeitpunkt), wenn die Position des Nockens ermittelt werden kann, ohne nur das Nockensignal von irgendeinem des Auslassnockens und des Einlassnockens zu verwenden.
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Zusätzlich zum Sensorfehler kann die vorliegende Offenbarung/Erfindung verwendet werden, um die Richtung (z.B. den Wechsel) des Signalniveaus zu bestätigen, um jegliche Erkennungsfehler des Signalniveaus für einen schnellen Start nach dem Betrieb zum Säubern der Signalniveauinformationen während des Installierens (z.B. der Nocken) zu verhindern und um jegliche Probleme zu lösen, welche auftreten können, wenn das Eingreifen der Vorrichtung (z.B. die Drehwinkellagenbeziehung der Nocken- und Kurbelwelle) innerhalb eines erlaubten Fehlerbereichs vorliegt.
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Wie es in der 5 gezeigt ist, kann das erste Lückensignal, welches die Position der Fehlzahnpositionen innerhalb eines Signalentprellungsabschnitts betrifft, nicht zur Motorsynchronisation verwendet werden. In diesem Fall, im Beispiel der 5, kann der einzigartige Teil des Nockensignals zuerst am Auslassnocken anstatt am Einlassnocken ermittelt werden. Die Schnellsynchronisation (eine Nockensynchronisation) wird ausgeführt unter Verwendung des Nockensignals des Auslassnockens, und dann, wenn das zweite Lückensignal erfasst wird, kann die Motorsynchronisation ausgeführt werden durch Ausführen der Vollsynchronisation unter Verwendung von sowohl des Kurbelsignals als auch des Nockensignals.
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Die Steuerungsvorrichtung 300 kann das Motorsynchronisationssteuern derart ausführen, dass, wenn die Position des Fehlzahns 230 durch den Kurbelwellenpositionssensor 200 ermittelt wird, die spezifischen Auslass- und Einlassnockenniveaus zu jedem (Zeit-)Punkt der ersten und der zweiten Fehlzahnpositionsermittlung kreuzverglichen werden, weshalb die erste und die zweite spezifische Fehlzahnpositionsermittlungszeit ermittelt wird (S70).
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Die 3 ist eine Ansicht, welche ein Ergebnis der Verwendung der Motorsynchronisationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Fall zeigt, in welchem der halbmondförmige Nocken verwendet wird.
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Wie es in der 3 gezeigt ist, wird ein korrespondierendes Signal aufgrund des Signalentprellens bei der ersten Fehlzahnerfassungsposition im Kurbelsignal ignoriert, weshalb es nicht für die Motorsynchronisation verwendet werden kann.
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Im Fall des halbmondförmigen Nockens, da die Längen der Spannungsniveaus des Nockensignals die gleichen sind für jeden Puls, kann das nockenbasierte Schnellsynchronisieren ausgeführt werden durch Erfassen irgendeiner Änderung im Spannungsniveau. Wie es in der 3 gezeigt ist, in einem Fall des Auslassnockensignals, da der Nockenrand früher erkannt wird als im Einlassnockensignal und das Ermitteln des einzigartigen Teils möglich ist, wird die Motorsynchronisation unter Verwendung des Nockensignals des Auslassnockens ausgeführt, und in einem Fall, in welchem der Fehlzahn als zweites (nächstes) erfasst wird, wird die Vollsynchronisation ausgeführt unter Verwendung sowohl des Nockensignals als auch des Kurbelsignals.
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Die 4 ist eine Ansicht, welche ein Ergebnis der Verwendung der Motorsynchronisationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung in einem Fall zeigt, in welchem ein Vier-Flanken-Nocken verwendet wird.
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In dem Fall des Vier-Flanken-Nockens, welcher vom halbmondförmigen Typ verscheiden ist, da die Niveaulängen für jeden Puls verschieden sind, kann die Position des einzigartigen Teils des Nockensignals erfasst werden unter Verwendung sowohl des Spannungsniveaus als auch der Niveaulänge.
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Wie es in der 4 gezeigt ist, gemäß der Motorsynchronisationsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, da die Position des einzigartigen Teils des Nockensignals, welches die Nockengestalt betrifft, als erstes vom Einlassnocken ermittelt wird, wird zuerst die Schnellsynchronisation (eine Nockensynchronisation) basierend auf dem Nockensignal des Einlassnockens ausgeführt. Danach, in einem Fall, in welchem das Lückensignal erfasst wird, welches die Position des Fehlzahns betrifft, kann die Vollsynchronisation ausgeführt werden durch Kombinieren des Kurbelsignals und des Nockensignals.
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Die Ausführungsformen des Steuerverfahrens einer Motorsynchronisation (z.B. eines Verbrennungsmotors) gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann ausgeführt werden durch Annehmen, dass der Fahrzeugmotor vom Typ eines Benzindirekteinspritzmotors ist. Das Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist nicht auf das Fahrzeug beschränkt, welches mit dem Benzindirekteinspritzmotor ausgestattet ist. Ein derartiges Steuerverfahren kann bei allen Arten von Motoren verwendet werden, welche einen Mehrfacheinspritzpunktmotor (MPI-Motor) oder einen Dieselmotor aufweisen, solange wie die Einspritzzeit (z.B. der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder die Kraftstoffeinspritzdauer) und die Zündzeit (z.B. der Zündzeitpunkt und/oder die Zünddauer) zum Zweck der Motorsynchronisation gesteuert werden können.
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Beispielsweise können die Ausführungsformen des Steuerverfahrens der Motorsynchronisation gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung bei Fahrzeugen verwendet werden, welche mit einem Dieselmotor ausgestattet sind. In diesem Fall kann die Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Motorsynchronisation das Steuern der Motorsynchronisation mit Hilfe des Steuerns der Kraftstoffzuführzeit und der Kompressions- sowie Zündzeit ausgeführt ausführen.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung/Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, sowie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2015-0180134 [0001]
