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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren und eine Steuereinheit für einen aktiven Ölabscheider, insbesondere im Zusammenhang mit der Entlüftung eines Kurbelgehäuses eines Antriebs einer Arbeitsvorrichtung, eines Fahrzeugs und/oder eines Kraftfahrzeugs, einen aktiven Ölabscheider als solchen sowie eine Arbeitsvorrichtung insbesondere ein Fahrzeug oder Kraftfahrzeug.
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Bei vielen Arbeitsvorrichtungen und insbesondere bei Fahrzeugen und Kraftfahrzeugen kommen neben weiteren Aggregaten Antriebe zum Einsatz, welche unter anderem auch ein Kurbelgehäuse aufweisen. Wegen der begrenzten Dichtheit des Kurbelgehäuses können im Betrieb im Zusammenhang mit Durchblas- oder Leckgasströmen Anteile eines verwendeten Schmiermittels in die Ansaugluftführung des Motors und/oder in die Atmosphäre gelangen. Um den Anteil des in die Ansaugluftführung des Motors bzw. in die Atmosphäre abgegebenen Schmiermittels zu verringern werden im Zusammenhang mit einer Entlüftung des Kurbelgehäuses Ölabscheider betrieben. Üblicherweise verwendete Ölabscheider sind entweder passiver Natur, zum Beispiel im Sinne eines Zyklonprinzips, oder berücksichtigen, sofern sie aktiver Natur sind, zum Beispiel im Sinne eines Tellerseparators, in ihrem Betrieb die konkreten Betriebsumstände der übergeordneten Arbeitsvorrichtung oder des Ölabscheiders selbst nicht.
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Die Druckschrift
DE 102 54 034 A1 betrifft einen Fliehkraftabscheider und insbesondere einen Tellerabscheider, bei welchen im Hinblick auf ein Einstellen eines Abscheideglieds auf den Grad einer Abscheideleistung im Sinne einer Abscheidewirkung abgestellt wird.
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Die Druckschrift
EP 1 537 301 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufreinigen des Gases eines Kurbelgehäuses, wobei auf die Effizienz der Trennung, also auf einen Abscheidegrad, zur Einstellung eines Abscheideglieds abgestellt wird.
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Die Druckschrift
US 9,714,591 B2 offenbart eine Auftrenneinrichtung für ein Kurbelgehäuse, bei welcher zum Einstellen des Betriebs der Trenneinrichtung auf eine abrufbare Effizienz („efficiency-on-demand) des Trennvorgangs zurückgegriffen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Betriebsverfahren für einen aktiven Ölabscheider, eine entsprechende Steuereinheit, einen Ölabscheider als solchen sowie eine Arbeitsvorrichtung anzugeben, bei welchen der Betrieb des aktiven Ölabscheiders mit besonders einfachen Mitteln an den Betrieb der übergeordneten Arbeitsvorrichtung anpassbar ist.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Betriebsverfahren für einen aktiven Ölabscheider erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bei einer Steuereinheit für einen aktiven Ölabscheider erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 13, bei einem aktiven Ölabscheider erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie bei einer Arbeitsvorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsverfahren für einen aktiven Ölabscheider geschaffen, insbesondere im Zusammenhang mit der Entlüftung eines Kurbelgehäuses eines Antriebs einer Arbeitsvorrichtung und/oder eines Kraftfahrzeugs. Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird für einen Vorgang des Ölabscheidens ein Drehelement des Ölabscheiders und insbesondere ein Drehteller eines Tellerseparators mit einer bestimmten Drehzahl in Rotation versetzt. Die bestimmte Drehzahl wird erfindungsgemäß (a) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand mindestens eines Aggregats der Arbeitsvorrichtung und/oder (b) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand mindestens einer Komponente des aktiven Ölabscheiders selbst gesteuert und/oder geregelt. Dabei wird erfindungsgemäß die bestimmte Drehzahl des Drehelements bezüglich (i) einer tatsächlichen oder gewünschten Leistungsaufnahme auf Grund des Betriebs des aktiven Ölabscheiders und/oder (ii) einer tatsächlichen und/oder gewünschten akustischen Immission auf Grund des Betriebs des aktiven Ölabscheiders gesteuert und/oder geregelt. Aufgrund dieser Maßnahmen ist es möglich, den Betrieb des aktiven Ölabscheiders und insbesondere die Rotation des Drehelements an die jeweiligen Betriebsumstände der übergeordneten Arbeitsvorrichtung und also des Fahrzeugs und alternativ oder zusätzlich an die jeweiligen Betriebsumstände des Ölabscheiders selbst anzupassen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird in vorteilhafter Weise die bestimmte Drehzahl des Drehelements bezüglich eines tatsächlichen, gewünschten und/oder erforderlichen Abscheidegrads auf Grund des Betriebs des aktiven Ölabscheiders gesteuert und/oder geregelt.
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Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens eine Betriebskoordinatoreinheit ausgebildet sein, welche eingerichtet ist,
- - einen Betriebszustand des mindestens einen Aggregats der Arbeitsvorrichtung und/oder der mindestens einen Komponente des aktiven Ölabscheiders charakterisierende Daten, Signale und/oder Messwerte zu erhalten und/oder zu erfassen,
- - auf der Grundlage erfasster Daten, Signale und/oder Messwerte einen Zielbetriebsmodus für den aktiven Ölabscheider zu bestimmen und/oder
- - einen Wechsel von einem aktuellen Betriebsmodus des aktiven Ölabscheiders zu einem Zielbetriebsmodus des aktiven Ölabscheiders durchzuführen und/oder zu veranlassen.
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Ein besonders hohes Maß an Flexibilität stellt sich bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren ein, wenn ein Zielbetriebsmodus ein Modus aus der Gruppe von Modi ist, welche einen Normalbetrieb, einen akustikoptimierten Betrieb, einen MSA/SSA-Stopp-Betrieb, einen Segelbetrieb und einen Diagnosebetrieb aufweist.
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Der Modus für akustikoptimierten Betrieb definiert einen Betriebsmodus mit unter einer bestimmten Maximaldrehzahl liegender Drehzahl, unter einer Maximaleinspritzmenge liegender Einspritzmenge für den Kraftstoff im Verbrennungsmotor, unter einer Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeuges und gegebenenfalls anderen Parameterbedingungen. Bei diesem Betrieb wird der aktive Ölabscheider allgemein mit möglichst niedrigem, aber mit noch ausreichendem Abscheidegrad betrieben. Dies entspricht einer möglichst niedrigen, aber ausreichenden Drehzahl bei einem Ölabscheider mit Drehelement, z.B. bei einem Tellerseparator. Diese niedrige Abscheiderate oder Drehzahl soll auch möglichst schnell erreicht werden, um akustische Auffälligkeiten zu vermeiden.
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Der MSA-Stopp-Segelbetrieb definiert einen Betriebsmodus, bei welchem trotz abgestelltem Verbrennungsmotor der aktive Ölabscheider bei Fahrt oberhalb einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit und mit einer für den Bauteilschutz ausreichenden Drehzahl betrieben wird.
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Im Normalbetrieb soll der aktive Ölabscheider mit einer Abscheiderate bzw. Drehzahl betrieben werden, welche den besten Kompromiss zwischen Antriebsleistung und Abscheidegrad darstellt. Die Abscheiderate bzw. Drehzahl wird abhängig von Einspritzmenge, Motordrehzahl des Verbrennungsmotors, der Temperatur des Motoröls und/oder der Temperatur des aktiven Ölabscheiders optimal gewählt werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens eine Sollwertbildungseinheit ausgebildet sein, welche eingerichtet ist, für einen jeweiligen Zielbetriebsmodus den Wert einer Solldrehzahl als bestimmter Drehzahl für das Drehelement des aktiven Ölabscheiders zu bestimmen und/oder bereitzustellen und/oder für eine derartige Drehzahl charakteristische Daten oder Signale, insbesondere auf der Grundlage eines Betriebsmodus, erfasster Daten, Signale und/oder Messwerte zu einem Betriebszustand des mindestens einen Aggregats der Arbeitsvorrichtung und/oder der mindestens einen Komponente des aktiven Ölabscheiders, im Zusammenwirken mit und/oder auf Veranlassung der Betriebskoordinatoreinheit.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Sollwertfilterungseinheit ausgebildet, welche eingerichtet ist, ein oder mehrere Werte zu einem Ansteuerwert und/oder zu einer Solldrehzahl als bestimmter Drehzahl für das Drehelement des aktiven Ölabscheiders oder dafür charakteristische Daten zu erhalten und, insbesondere auf der Grundlage eines jeweiligen Zielbetriebsmodus und/oder erfasster Daten, Signale und/oder Messwerte zu einem Betriebszustand des mindestens einen Aggregats der Arbeitsvorrichtung und/oder der mindestens einen Komponente des aktiven Ölabscheiders, im Zusammenwirken mit und/oder auf Veranlassung der Betriebskoordinatoreinheit und/oder der Sollwertbildungseinheit, zu filtern und als einen oder mehrere gefilterte Werte zu einer Solldrehzahl bereitzustellen.
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Die Sollwertfilterungseinheit ermöglicht eine Filterung mittels verschiedener Tiefpassfilter und insbesondere abhängig von der ausgewählten Betriebsart. Zusätzlich ermöglicht die Sollwertbildungseinheit abweichende Filterkonstanten bei steigender und bei fallender Flanke eines zu filternden Sollwertes. Dadurch wird es möglich, dass im Normalbetrieb hohe Sollwerte möglichst schnell und niedrige Sollwerte langsamer angefahren werden. Somit ist ein Betrieb des aktiven Ölabscheiders mit einer geringeren Sollwertvariation möglich. Im akustikoptimierten und MSA-Stopp-Segelbetrieb wird dagegen versucht, niedrige Sollwerte möglichst schnell zu erreichen. Der Diagnosemodus ermöglicht ebenfalls unabhängige Filterkonstanten.
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Zusätzlich kann bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens eine Diagnosefunktionseinheit ausgebildet sein, welche eingerichtet ist zur Diagnose der Funktionsintegrität des aktiven Ölabscheiders und/oder dazu, ein oder mehrere Werte zu einer Solldrehzahl als bestimmter Drehzahl für das Drehelement des aktiven Ölabscheiders oder dafür charakteristische Daten für einen Diagnosebetrieb des aktiven Ölabscheiders zu bestimmen, zu erhalten und/oder bereitzustellen.
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Bei einer weiteren zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens werden die Abscheiderate, die bestimmte Drehzahl und/oder die Solldrehzahl für das Drehelement des aktiven Ölabscheiders kennfeldbasiert ermittelt, gesteuert und/oder geregelt, wobei als Kennfeldgrößen insbesondere eine Geschwindigkeit der Arbeitsvorrichtung und insbesondere eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl des Verbrennungsmotors der Arbeitsvorrichtung insbesondere des Fahrzeugs, eine Einspritzmenge des Kraftstoffs des Motors des Antriebs der Arbeitsvorrichtung und insbesondere des Fahrzeugs und/oder eine Temperatur des Motors des Antriebs der Arbeitsvorrichtung und insbesondere des Motoröls verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren kann insbesondere im Zusammenhang mit bereits bestehenden Betriebsanlagen eingesetzt werden, zum Beispiel, indem es als Verfahren in einem bereits vorhandenen Steuergerät alternativ oder ergänzend ausgeführt wird.
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So ist es in vorteilhafterweise bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens vorgesehen, dass die bestimmte Abscheiderate, die bestimmte Drehzahl und insbesondere die Solldrehzahl für das Drehelement des aktiven Ölabscheiders oder dafür repräsentative Daten einer - ohnehin vorhandenen - Ölabscheidersteuerung des aktiven Ölabscheiders als ein oder mehrere Ansteuerwerte zum Steuern und/oder Regeln der Drehzahl des Drehelements des aktiven Ölabscheiders zugeführt werden.
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Ein besonders flexibler und auf die jeweiligen Betriebsumstände angepasster Betrieb eines aktiven Ölabscheiders ergibt sich dadurch, dass die bestimmte Abscheiderate, die bestimmte Drehzahl und insbesondere die Solldrehzahl für das Drehelement des aktiven Ölabscheiders oder dafür repräsentative Daten und insbesondere ein jeweiliger Ansteuerwert
- - in einem Normalbetrieb oder im Übergang zu einem Normalbetrieb vergleichsweise schnell erhöht und/oder bei einem Übergang aus einem Normalbetrieb vergleichsweise langsam reduziert und
- - in einem akustikoptimiertem Betrieb oder im Übergang zu einem akustikoptimierten Betrieb vergleichsweise langsam erhöht und bei einem Übergang aus einem akustikoptimierten Betrieb vergleichsweise schnell reduziert
werden.
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Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass der bestimmte Ansteuerwert, die bestimmte Drehzahl und insbesondere die Solldrehzahl für das Drehelement des aktiven Ölabscheiders oder dafür repräsentative Daten und insbesondere ein jeweiliger Ansteuerwert in einem Diagnosebetrieb alternierend und temporär und/oder insbesondere pulsweise auf einen maximalen Wert bzw. einem minimalen Wert gesetzt werden. Durch diesen stoßweisen oder pulsweisen Betriebsversuch des Drehelements des aktiven Ölabscheiders ist es möglich, einen blockierten oder festgefrorenen Ölabscheider ohne Demontage loszureißen.
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Der aktive Ölabscheider kann auch als Plasmaabscheider oder in jeglicher anderer Form eines aktiven Ölabscheiders dergleichen ausgeführt sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch eine Steuereinheit für einen aktiven Ölabscheider geschaffen, welche eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens aus- oder durchzuführen, zu initiieren, zu veranlassen und/oder zu steuern.
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Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein aktiver Ölabscheider als solcher, welcher ausgebildet ist mit einem Drehelement, mit einem Ölabscheiderantrieb zum gesteuerten Antreiben des Drehelements zu einer Rotation mit einer bestimmten Drehzahl und mit einer Ölabscheidersteuerung zum Steuern und/oder Regeln des Ölabscheiderantriebs zum Einstellen der bestimmten Drehzahl. Die Ölabscheidersteuerung weist eine erfindungsgemäß ausgestaltete Steuereinheit und/oder eine Wirkverbindung oder Kopplung zu einer erfindungsgemäß ausgestalteten Steuereinheit auf.)
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Schließlich schafft die vorliegende Erfindung auch eine Arbeitsvorrichtung, welche ausgebildet ist mit einem Antrieb, mit einem Kurbelgehäuse des Antriebs und einem erfindungsgemäß ausgestalteten aktiven Ölabscheider zum Entlüften des Kurbelgehäuses.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
- 1 zeigt in schematischer Draufsicht und nach Art eines Blockdiagramms eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung in Form eines Fahrzeugs, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann.
- 2 zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht einen Antrieb einer Arbeitsvorrichtung mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten aktiven Ölabscheider, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann.
- 3 zeigt in schematischer Seitenansicht und nach Art eines Blockdiagramms eine Anordnung für einen erfindungsgemäß ausgestalteten aktiven Ölabscheider, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann.
- 4 zeigt nach Art eines Blockdiagramms den Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Steuereinheit.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 Ausführungsbeispiele und der technische Hintergrund der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
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Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
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1 zeigt in schematischer Draufsicht und nach Art eines Blockdiagramms eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung 1 in Form eines Fahrzeugs 1', welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren S verwendet werden kann.
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Das Fahrzeug 1' ist mit einer Karosserie 2 und Rädern 4, davon zwei oder vier Antriebsräder, ausgebildet. Über einen Antrieb 10 sind die Antriebsräder 4 antreibbar. Der Antrieb 10 weist einen Motor 11, zum Beispiel einen Verbrennungsmotor mit einem Getriebe mit Kurbelgehäuse 20 und einem Antriebsstrang 15 auf, wobei über letzteren die Antriebsräder 4 antreibbar sind.
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Der Motor 11 ist über eine Steuerleitung 13 mit einer Motorsteuerung 12 wirkverbunden und über diese in seinem Betrieb steuerbar.
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Zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 20 ist ein aktiver Ölabscheider 30 zum Beispiel nach Art eines Tellerseparators 30' mit einem Drehteller 31' als Drehelement 31 ausgebildet. Das Drehelement 31 ist über einen Ölabscheiderantrieb 32 in Wirkverbindung mit einer Ölabscheidersteuerung 35 steuerbar antreibbar.
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Herkömmlicherweise wird über die Wirkverbindung des Ölabscheiderantriebs 32 und der Ölabscheidersteuerung 35 üblicherweise ein stationärer Betrieb des aktiven Ölabscheiders 30 mit konstanter Drehzahl des Drehelements 31 durchgeführt, d.h. mit einer Drehzahl, die entweder maximal ist oder den Wert Null annimmt.
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Erfindungsgemäß wird eine Steuereinheit 50 ausgebildet, welche in der Lage ist, das erfindungsgemäße Betriebsverfahren S, welches im Zusammenhang mit 4 im Detail beschrieben wird, auszuführen, zu veranlassen und/oder zu steuern. Die Steuereinheit 50 kann in die Motorsteuerung 12 integriert ausgebildet sein.
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Dazu ist die Steuereinheit 50 über eine erste Steuer- und Erfassungsleitung 51-1 mit der Ölabscheidersteuerung 35 verbunden und übergibt an diese ein Ansteuersignal oder einen Ansteuerwert, welcher zum Beispiel einer Solldrehzahl des Drehelements 31 entspricht. Nach Empfang dieses Ansteuerwerts regelt oder steuert die Ölabscheidersteuerung 35 den Antrieb 32 des aktiven Ölabscheiders 30 derart, dass die tatsächliche Drehzahl des Drehelements 31 der Solldrehzahl entspricht.
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Erfindungsgemäß ist nun die Steuereinheit 50 in der Lage, die für das Drehelement 31 bestimmte Drehzahl in Abhängigkeit von einem Betriebszustand (a) mindestens eines Aggregats 40 der Arbeitsvorrichtung 1 und also insbesondere des Fahrzeugs 1' und/oder (b) mindestens einer Komponente des aktiven Ölabscheiders 30 zu steuern und/oder zu regeln. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass der für die bestimmte Drehzahl des Drehelements 31 repräsentative Ansteuerwert entsprechend bestimmt, bereitgestellt und/oder über die Steuer- und Erfassungsleitung 51-1 an die Ölabscheidersteuerung 35 ausgegeben wird.
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Die Erfassung von Betriebszuständen eines Aggregats 40 der Arbeitsvorrichtung 1 und insbesondere des Fahrzeugs 1' und/oder einer Komponente des aktiven Ölabscheiders 30 erfolgt über eine weitere Steuer- und Erfassungsleitung 51-3 mit Wirkverbindung zur Motorsteuerung 12 bzw. über die Steuer- und Erfassungsleitung 51-2 in Wirkverbindung mit entsprechenden Aggregaten 40 oder Komponenten des Ölabscheiders 30, zum Beispiel unter Zwischenschaltung entsprechender Erfassungseinrichtungen oder Sensoren 55-1 bis 55-3. Die Steuereinheit 50 kann in die Motorsteuerung 12 integriert ausgebildet sein.
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Als Aggregate 40 der Arbeitsvorrichtung 1 und insbesondere des Fahrzeugs 1' können unter anderem der Motor 11 selbst oder auch die Räder 4 fungieren. Es sind sämtliche Aggregate 40 und ihre Eigenschaften auswertbar, welche einen Betriebszustand der Arbeitsvorrichtung 1 und insbesondere des Fahrzeugs 1' charakterisieren.
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Eine zu bewertende Komponente des aktiven Ölabscheiders 30 kann zum Beispiel das Drehelement 31 und insbesondere der Drehteller 31' selbst sein.
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2 zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht einen Antrieb 10 einer Arbeitsvorrichtung 1 mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten aktiven Ölabscheider 30, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren S verwendet und betrieben werden kann.
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In dieser schematischen Darstellung ist der Antrieb 10 mit dem Motor 11 und dem Kurbelgehäuse 20 zu erkennen, wobei das Kurbelgehäuse 20 zur Entlüftung und der damit stattfindenden Abtrennung von Öl aus dem Luftölgemisch mit einem aktiven Ölabscheider 30 in Form eines Tellerseparators 30' wirkverbunden ist.
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Der Tellerseparator 30' weist als Drehelement 31 einen Drehteller 31' auf, welcher über einen Antrieb 32 mittels einer Ölabscheidersteuerung 35 steuerbar antreibbar ist.
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Dargestellt ist wiederum die Steuereinheit 50, welche in erfindungsgemäßer Weise einen Sollwert für eine Drehzahl des Drehelements 31 aus entsprechenden Betriebsbedingungen ermittelt und als Ansteuerwert der Ölabscheidersteuerung 35 bereitstellt, die ihrerseits die Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit des Drehelements 31 gemäß dem vorgegebenen Sollwert steuert oder regelt.
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3 zeigt in schematischer Seitenansicht und nach Art eines Blockdiagramms eine Anordnung für einen erfindungsgemäß ausgestalteten aktiven Ölabscheider 30, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren S verwendet und betrieben werden kann.
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Insbesondere ist in 3 dargestellt, dass die Motorsteuerung 12 und eine Mehrzahl von Aggregaten 40, letztere über Zwischenschaltung von Sensoren 55-1, über Steuer- und Erfassungsleitungen 51, 51-2 und 51-3 mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit 50 wirkverbunden sind.
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Zusätzlich ist ein weiterer Sensor 55-3, welcher mit dem aktiven Ölabscheider 30 in Verbindung steht, über eine entsprechende Steuer- und Erfassungsleitung 51-2, 51 ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit 50 zur Auswertung wirkverbunden.
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Die erfindungsgemäße Steuereinheit 50 ist ihrerseits über eine Steuer-Erfassungsleitung 51-1 mit der Ölabscheidersteuerung 35 wirkverbunden, insbesondere zu Übertragung eines - einen Sollwert für die Drehzahl des Drehelements 31 repräsentierenden - Ansteuerwerts an die Ölabscheidersteuerung 35. Die Steuereinheit 50 und/oder Ölabscheidersteuerung 35 können Ist-Werte für die Drehzahl, die Temperatur, die Spannung, den Strom und/oder für Fehler des aktiven Ölabscheiders 30 rückmelden. Die Ölabscheidersteuerung 35 ihrerseits steuert den Antrieb 32 für das Drehelement 31 in entsprechender Weise an.
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4 zeigt nach Art eines Blockdiagramms den Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens S bzw. einer erfindungsgemäßen Steuereinheit 50 mit welcher das Betriebsverfahren realisiert werden kann.
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Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren S weist insbesondere eine Betriebskoordinatoreinheit S1, eine Sollwertbildungseinheit S2, eine Sollwertfilterungseinheit S3 sowie eine Diagnosefunktionseinheit S4 auf.
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Erfindungsgemäß bestimmt die Betriebskoordinatoreinheit S1 den Betriebszustand und/oder einen Betriebsmodus der zu Grunde liegenden Arbeitsvorrichtung 1, mindestens eines Aggregats 40, des aktiven Ölabscheiders 30 und/oder mindestens einer Komponente des aktiven Ölabscheiders 30. Dazu erfasst die Betriebskoordinatoreinheit S1 einen Parametersatz P1, welcher Messwerte, Messsignale von Sensoren 55-1, ..., 55-3 oder dergleichen und/oder Statussignale der Motorsteuerung 12 aufweisen kann.
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Im Verarbeitungsergebnis übergibt die Betriebskoordinatoreinheit S1 einen Parametersatz P2-1 an die Sollwertbildungseinheit S2, die ihrerseits einen Sollwert für einen Ansteuerwert als Parametersatz P3 an die Sollwertfilterungseinheit S3 übergibt. Die Sollwertfilterungseinheit S3 setzt eine entsprechende Filterbedingung zur Übergabe eines Parametersatzes P4, insbesondere eines konkreten Ansteuerwerts, an die Ölabscheidersteuerung 35. Dazu kann ein zweiter Parametersatz P2-2 der Betriebskoordinatoreinheit S1 erfasst und ausgewertet werden. Es können auch weitere externe Parametersätze zur Steuerung der Filterfunktion der Sollwertbildungseinheit S3 zur Anwendung kommen.
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In vorteilhafter Weise ist bei der in 4 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens S eine Diagnosefunktionseinheit S4 ausgebildet, welche aufgrund eines eingehenden Parametersatzes P5 den Betrieb und/oder den Zustand des aktiven Ölabscheiders 30 und insbesondere dessen Drehelements 31 diagnostiziert, um zum Beispiel einen Zustand des Einfrierens und/oder des Festsitzens des Drehelements 31 zu detektieren. Entsprechend wird ein Parametersatz P6-1 generiert und an die Betriebskoordinatoreinheit S1 übertragen, um dann die Sollwertbildungseinheit S2 und die Sollwertbildungseinheit S3 zu einem Diagnosebetrieb zu betreiben, bei welchem versucht wird, ein festsitzendes Drehelement 31 loszureißen.
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Ferner kann es einen Parametersatz P6-2 geben, der direkt von der Diagnosefunktionseinheit S4 zur Sollwertbildungseinheit S2 übermittelt wird. Dieser kann insbesondere die geforderten Sollwerte im Diagnosebetrieb enthalten.
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Über entsprechende Parametersätze R2, 1, R2-2, R3 und R6 können die entsprechenden Einheiten an die aufrufenden Einheiten Rückmeldung geben und den weiteren Betrieb der aufrufenden Einheiten beeinflussen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren es kann zum Beispiel als ASIC in einer erfindungsgemäßen Steuereinheit 50 realisiert sein oder werden. Es sind jedoch auch eine rein softwaremäßige Ausgestaltungsform oder Mischformen denkbar.
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Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
- Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Einführung eines Betriebskoordinators S1, insbesondere für die Detektion und Ausführung der Betriebsarten, 0 Inaktiv oder Abstellen, 1 Segeln und MSA-Stopp, 2 akustikoptimierter Betrieb, 3 Normalbetrieb, 4 Diagnosemodus.
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Gegebenenfalls erfolgt eine Erweiterung dieser Betriebsarten unter Berücksichtigung eines gewünschten Sollwertes oder einer Signalfilterung.
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Zusätzlich oder alternativ erfolgt erfindungsgemäß die Einführung eines Funktionsblocks der Diagnose und/oder der Fehlerbehandlung.
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Ferner ist zusätzlich oder alternativ die Einführung einer Temperaturauswahl für das Betriebsverfahren denkbar. Darin soll zwischen Ölsumpftemperatur und Temperatur im aktiven Ölabscheider 30 gewählt werden können denkbar.
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Der Betriebskoordinator S1 kann zwischen den folgenden Betriebsarten mit absteigender Priorität wechseln:
- Priorität 1: Nachlauf aktiver Ölabscheider 30 aktiv (=Inaktiv oder Abstellen) Der Nachlauf beschreibt eine Betriebsart, bei welcher ein Neustart des aktiven Ölabscheiders 30 nach dem abstellen desselben technisch nicht möglich ist.
- Priorität 2: Diagnosemodus
- Priorität 3: Segel und MSA-Stopp
- Priorität 4: Akustikoptimaler Betrieb
- Priorität 5: Normalbetrieb
- Priorität 6: Inaktiv oder Abstellen
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Aus den Betriebszuständen der Motorsteuerung 12 werden ein MSA-Stopp- und/oder Segelbetrieb im Zusammenhang mit der Betriebskoordinatoreinheit S1 oder alternativ ein Normalbetrieb ermittelt.
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MSA-Stopp und Segelbetrieb liegen bei MSA-Stopp sowie bei Einstieg und/oder bei Ausstieg in diese Betriebsart vor.
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Eine Freigabe für den Normalbetrieb des aktiven Ölabscheiders 30 kann erfolgen, wenn der Motor 10' des Antriebs 10 läuft und eine Minimaltemperatur überschritten wird.
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Unter einer Drehzahlschwelle ist es mögliche den aktiven Ölabscheider 30 erst nach einer Zeitverzögerung zu starten.
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Bei Überschreiten einer höheren Drehzahlschwelle wird der Tellerseparator 30' sofort gestartet.
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Eine Drehzahlabschaltung des aktiven Ölabscheiders 30 kann erfolgen bei Deaktivierung der Freigabe des Normalbetriebs und nach einer Zeitverzögerung, wenn eine Maximalmotordrehzahl unterschritten wird. Die Deaktivierung wird erst freigegeben, wenn die Drehzahl im Fahrzyklus (Motor läuft) überschritten wird. Die Freigabe des Normalbetriebs wird entzogen, wenn der Betriebszustand des Motors „Motor läuft nicht“ ist. Über einen entsprechenden Schalter kann die Funktion deaktiviert werden.
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Es kann eine Freigabe MSA-Stopp und Segelbetrieb mit abgesenkter Drehzahl des aktiven Ölabscheiders 30 aus Bauteilhaltbarkeitsgründen erfolgen.
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Ein Niedrigdrehzahlbetrieb wird freigegeben, wenn MSA-Stopp aktiv ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Mindestgeschwindigkeit liegt und die Temperatur des aktiven Ölabscheiders 30 über einer Mindesttemperatur liegt.
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Die Funktion MSA-Stopp und Segelbetrieb wird über einen entsprechenden Schalter aktiviert.
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Eine Freigabe für einen Betrieb mit abgesenkter Drehzahl des aktiven Ölabscheiders 30 kann aus Akustikgründen erfolgen.
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Es wird ein akustikoptimierter Betrieb freigegeben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Mindestgeschwindigkeit liegt, eine Drehzahl und eine Einspritzmengenschwelle unterschritten werden und die Temperatur des aktiven Ölabscheiders 30 über einer Mindesttemperatur liegt.
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Die Funktion wird über einen entsprechenden Schalter aktiviert.
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In einem Untersystemen oder Subsystem für einen gewünschten Sollwert wird der entsprechende Sollwert der Ansteuerung (z.B. für die Drehzahl) des aktiven Ölabscheiders 30 bestimmt.
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Je nach der in der Betriebskoordinatoreinheit S1 ermittelten Betriebsart kann der gewünschte Sollwert ausgegeben werden.
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Im Normalbetrieb kann die Drehzahlvorgabe aus einem Kennfeld über die Einspritzmenge und die Drehzahl und einem addierten Warmlaufkorrekturwert über die Ölsumpftemperatur und Drehzahl ermittelt werden.
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Die ermittelte Solldrehzahl kann mit einem Minimalwert und einem Maximalwert im Kennfeld limitiert werden.
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Im MSA-Stopp- und Segelbetrieb wird der Sollwert der Ansteuerung über eine Kennlinie abhängig von der Temperatur des aktiven Ölabscheiders ermittelt.
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Im akustikoptimierten Betrieb wird der Sollwert der Ansteuerung über eine Kennlinie abhängig von der Temperatur des aktiven Ölabscheiders ermittelt.
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In einem Untersystem oder Subsystem für die Signalfilterung (Filter Signal) S3 kann der Sollwert der Ansteuerung (Drehzahl) des aktiven Ölabscheiders 30 gefiltert werden. Je nach der im Betriebskoordinator S1 ermittelten Betriebsart können verschiedene Filter für steigende und fallende Flanken mit abweichenden Filterkonstanten verwendet werden.
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Dabei kann folgendes vorgesehen sein:
- Filter A: für Betriebsmodus 0, 1 , 2;
- Filter B: Betriebsmodus 3;
- Filter C: Betriebsmodus 4.
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Bei einem Unterschreiten einer minimalen Ansteuerung werden die Filter umgangen.
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Bei einer Umgehung oder Umschaltung zwischen den Filtern ist gegebenenfalls eine Initialisierung der Filter vorzusehen.
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Filter A kann ein DP2 Filter für die steigende Flanke und ein DP1 Filter für die fallende Flanke sein.
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Filter B kann ein DP2 Filter mit abweichenden Filterkonstanten für die steigende und für die fallende Flanke sein.
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Filter C kann ein DP1 Filter mit abweichenden Filterkonstanten für die steigende und für die fallende Flanke sein.
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Eine entsprechende Verzögerung (Unit Delay) kann bei der Auswahl der Filterkonstanten bei Bedarf eingeführt werden.
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Über einen entsprechenden Schalter können die Temperatur des aktiven Ölabscheiders 30 und/oder die Temperatur des Ölsumpfes als Temperatur des aktiven Ölabscheiders 30 ausgewählt werden.
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Bei der Diagnose und Fehlerbehandlung wird der Diagnosemodus S4 aktiviert. Es wird gegebenenfalls die Fehlerbehandlung für einen blockierten aktiven Ölabscheider 30 aktiviert.
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Gegebenenfalls wird der aktive Ölabscheider 30 mit einer konstanten Drehzahl angesteuert oder inaktiv gesetzt.
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Aus dem Diagnoseblock wird ein entsprechendes Fehlerhandling angestoßen.
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In einem Nachlaufblock wird der Nachlauf aktiviert.
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Es kann ein Nachlauf des aktiven Ölabscheiders 30 ausgelöst werden, wenn die Ist-Drehzahl des Tellerseparators 30' einen bestimmten Wert unterschreitet und wenn der Ansteuerwert eine Drehzahl unterschreitet.
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Der Nachlauf kann für eine bestimmte Zeitspanne aktiv sein.
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Die Fehlerbehandlung für den aktiven Ölabscheider 30 kann eine Losreißfunktion des blockierten Ölabscheiders 30 starten, wenn ein bestimmter Diagnoseparameter nicht überschritten wird.
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Wenn die Losreißfunktion keinen Erfolg hat und eine vorgegebene Temperatur unterschritten wird, kann die Losreißfunktion mit einem Modus für Vereisung starten.
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Wenn die Losreißfunktion keinen Erfolg hat, wird ein entsprechendes Signal gesetzt.
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Wenn die Losreißfunktion bei Vereisung keinen Erfolg hat, wird ein entsprechendes Signal gesetzt.
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Die in 4 dargestellten Einheiten S1 bis S4 werden über den Austausch oder ein Zuführen entsprechend generierter Parametersätze P1 bis P6-1 bzw. R2-1 bis R6 gesteuert oder geregelt. Diese Parametersätze können gemäß der nachfolgenden Auflistung unter anderem folgende Komponenten beinhalten:
- P1 :
- Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Einspritzmenge, Motorstatus
- P2-1 :
- Betriebsmodus Ölabscheider
- P2-2 :
- Betriebsmodus Ölabscheider
- P3 :
- Sollansteuerwert (Drehzahl) Ölabscheider
- P4 :
- Ansteuerwert (Drehzahl) Ölabscheider
- P5 :
- Drehzahlrückmeldung Ölabscheider, Temperaturrückmeldung Ölabscheider, Fehlerrückmeldungen Ölabscheider, Ölsumpftemperatur
- P6-1 :
- Nachlaufbit Ölabscheider, Diagnosemodusbit Ölabscheider
- P6-2 :
- Sollansteuerwert (Drehzahl) Ölabscheider im Diagnosemodus, Temperatur aus Temperaturauswahl Ölabscheider
- Parametersatzeingang für S2: Ölsumpftemperatur, Motordrehzahl, Einspritzmenge
- Rückmeldung S3 zu S4: Ansteuerwert (Drehzahl) Ölabscheider
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsvorrichtung
- 1'
- Fahrzeug
- 2
- Karosserie
- 4
- Rad
- 10
- Antrieb
- 11
- Antriebsaggregat, Motor
- 12
- Motorsteuerung
- 15
- Antriebsstrang
- 20
- Kurbelgehäuse
- 30
- (aktiver) Ölabscheider
- 30'
- Tellerseparator
- 31
- Drehelement
- 31'
- Drehteller
- 32
- Ölabscheiderantrieb
- 35
- Ölabscheidersteuerung
- 40
- Aggregat der Arbeitsvorrichtung 1/des Fahrzeugs 1'
- 50
- Steuereinheit
- 51
- Steuer- und Erfassungsleitung
- 51-1
- Steuer- und Erfassungsleitung
- 51-2
- Steuer- und Erfassungsleitung
- 51-3
- Steuer- und Erfassungsleitung
- 55-1
- Erfassungseinrichtung, Sensor
- 55-2
- Erfassungseinrichtung, Sensor
- P1
- Messwertsatz/Parametersatz
- P2-1
- Messwertsatz/Parametersatz
- P2-2
- Messwertsatz/Parametersatz
- P3
- Messwertsatz/Parametersatz
- P4
- Messwertsatz/Parametersatz
- P5
- Messwertsatz/Parametersatz
- P6-1
- Messwertsatz/Parametersatz
- P6-2
- Messwertsatz/Parametersatz
- R2-1
- Messwertsatz/Parametersatz
- R2-2
- Messwertsatz/Parametersatz
- R3
- Messwertsatz/Parametersatz
- R6
- Messwertsatz/Parametersatz
- S
- Betriebsverfahren
- S1
- Betriebskoordinatoreinheit
- S2
- Sollwertbildungseinheit
- S3
- Sollwertfilterungseinheit
- S4
- Diagnosefunktionseinheit
