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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf ein System und ein Verfahren zum
Auflösen bzw. Erkennen von verwechselten elektrischen Leitungen
gerichtet und insbesondere auf ein Steuersystem und ein Verfahren
zum Auflösen von verwechselten elektrischen Leitungen an
einer Pumpe.
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Hintergrund
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Verbrennungsmotoren
für Fahrzeuge oder Arbeitsmaschinen setzten typischerweise
ein Brennstoffsystem ein, welches einen Brennstofftank, eine Einspeisungs-
oder Vorpumpe, eine Hochdruckpumpe, eine gemeinsame Hochdruckbrennstoffdruckleitung
bzw. Hochdruck-Common-Rail und eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen
aufweist. Die Hochdruckpumpe weist einen Einlass auf, der strömungsmittelmäßig
mit der Vorpumpe und dem Brennstofftank über eine Niederdruckversorgungsleitung
verbunden ist, und einen Auslass, der strömungsmittelmäßig
mit einem Einlass der Hochdruckbrennstoff-Common-Rail über
eine Hochdruckversorgungsleitung verbunden ist. Die Common-Rail weist
eine Vielzahl von Auslässen auf, die strömungsmittelmäßig
mit Brennstoffeinspritzvorrichtungen über eine Vielzahl
von Hochdruckversorgungsleitungen verbunden sind. Brennstoff wird
aus dem Brennstofftank durch die Einspeisungspumpe gezogen und wird
zur Hochdruckpumpe hin gepumpt. Die Hochdruckpumpe pumpt wiederum
den Brennstoff zur Brennstoff-Common-Rail. Brennstoff wird zu den Brennstoffeinspritzvorrichtungen
von der Hochdruckbrennstoff-Common-Rail geliefert. Im Falle eines
verdichtungsgezündeten Motors bewirkt eine Betätigung einer
Brennstoffeinspritzvorrichtung, dass Hochdruckbrennstoff aus der
Brennstoff-Common-Rail direkt in die Brennkammer des Motors fließt.
Dieser eingespritzte Brennstoff wird dann mit Luft in der Brennkammer
vermischt und durch die Wärme der Verdichtung bzw. Kompression
während des Verdichtungshubs des Motors verbrannt.
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Es
ist typisch, Elektromagnetbetätigungsvorrichtungen am Einlass
und/oder am Auslass der Hochdruckpumpen zu verwenden, um das Öffnen und
Schließen der Einlass- und/oder Auslassventile zu steuern
und dadurch das Brennstoffvolumen zu steuern, welches durch die
Einlass- und/oder Auslassventile läuft, um die Lieferung
von Hochdruckbrennstoff zur Hochdruck-Rail zu steuern. Beispielsweise
offenbart das
US-Patent Nr. 6,446,610 von
Mazet ein System zur Steuerung des Drucks in einer Hochdruckbrennstoff-Common-Rail,
welches eine Hochdruckpumpe mit einem elektromagnetbetätigten Ventil
am Einlass der Hochdruckpumpe aufweist, um das Volumen des Brennstoffes
zu steuern, welches durch den Pumpeneinlass und in die Pumpkammer läuft.
Das Öffnen und das Schließen des Einlassventils
wird gesteuert, um die Pumpkammer mit einem Brennstoffvolumen zu
versorgen, welches gleich der Summe der Brennstoffmasse ist, die
in die Brennkammern des Motors einzuspritzen ist. Das gelieferte Brennstoffvolumen
kompensiert zumindest teilweise eine Druckdifferenz zwischen dem
gemessenen Brennstoffdruck in der Brennstoff-Common-Rail und einem
Ziel- bzw. Soll-Druck.
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Damit
die Hochdruckpumpe ordnungsgemäß funktioniert,
muss der Strom, der die Elektromagnetbetätigungsvorrichtung
des Einlassventils der Hochdruckpumpe antreibt, in der korrekten
Abfolge oder Phase angelegt werden. Jedoch können in der Industrie
elektrische Leitungen, die zum Liefern des Antriebsstroms zur Elektromagnetbetätigungsvorrichtung
verwendet werden, versehentlich mit der falschen Betätigungsvorrichtung
verbunden werden, und somit kann der Strom an eine Betätigungsvorrichtung
in einer umgekehrten Phase angelegt werden, was wiederum zur Folge
hat, dass eine Hochdruckpumpe Betätigungsvorrichtungen
hat, die nicht ordnungsgemäß funktionieren. Herkömmlicherweise wird
diese Situation durch Einstellen der Hardware-Komponenten detektiert
und korrigiert, beispielsweise durch physisches Umwechseln der Verbindungen
der elektrischen Leitung oder durch Herstellung von unterschiedlichen
Leitungen und Leitungsverbindern zwischen den Betätigungsvorrichtungen.
Die herkömmlichen Hardware- bzw. Komponentenmaßnahmen,
um diese Verwechslung bzw. dieses Überkreuzen der elektrischen
Leitungen zu korrigieren, bringen beträchtliche zusätzliche
Kosten und Komplexität für das Produkt hinzu.
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Das
offenbarte Steuersystem und das Verfahren sind darauf gerichtet,
Verbesserungen gegenüber Systemen des Standes der Technik
vorzunehmen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Steuersystem zur
Steuerung einer Vorrichtung mit ersten und zweiten funktionellen
Elementen gerichtet, wobei jedes durch ein Steuersignal steuerbar
ist. Das Steuersystem kann eine Sensoranordnung aufweisen, die betriebsmäßig
mit der Vorrichtung verbunden ist und konfiguriert ist, um zumindest
ein Signal zu erzeugen, welches einen Betriebszustand der Vorrichtung
anzeigt. Das System kann weiter ein Steuermodul aufweisen, welches
betriebsmäßig mit den ersten und zweiten funktionellen
Elementen und der Sensoranordnung verbunden ist. Das Steuermodul
kann betreibbar sein, um ein erstes Steuersignal mit einer ersten
Wellenform und ein zweites Steuersignal mit einer zweiten Wellenform
zu erzeugen. Das Steuermodul kann in einem ersten Betriebszustand
betreibbar sein, um die ersten und zweiten Wellenformen zu den ersten
bzw. zweiten funktionellen Elementen mit einer ersten vorbestimmten
Versetzung (Offset) zu übertragen. Das Steuermodul kann
weiter in einem zweiten Betriebszustand betreibbar sein, um die
ersten und zweiten Wellenformen zu den ersten bzw. zweiten funktionellen
Elementen mit einer zweiten Versetzung zu übertragen, die
vergleichsweise länger ist als die erste Versetzung. Das
Steuermodul kann auch betreibbar sein, um gemäß dem
ersten Betriebszustand zu arbeiten und danach einen Betrieb gemäß dem
zweiten Betriebszustand zu beginnen, und zwar ansprechend auf (i)
ein erstes zumindest eines Signal, das von der Sensoranordnung erzeugt
wird und/oder (ii) ansprechend darauf, dass das Steuermodul gemäß dem ersten
Betriebszustand für eine vorbestimmte Zeitdauer arbeitet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren
zur Steuerung eines Hydrauliksystems mit einer Hydraulikpumpe mit
ersten und zweiten Pumpkammern gerichtet, wobei jede Pumpkammer
ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil aufweist, die durch
eine Betätigungsvorrichtung steuerbar sind, wobei jede
Betätigungsvorrichtung durch ein jeweiliges Steuersignal steuerbar
ist, und eine gemeinsame Hydraulikdruckleitung bzw. Hydraulik-Rail,
die strömungsmittelmäßig mit der Pumpe
verbunden ist. Das Verfahren kann aufweisen, das Hydrauliksystem
in einem ersten Betriebszustand zu betreiben, in dem eine erste
Steuerwellenform zu einer ersten Betätigungsvorrichtung übertragen
wird, die mit der ersten Pumpkammer assoziiert ist, und eine zweite
Wellenform zu einer zweiten Betätigungsvorrichtung übertragen
wird, die mit der zweiten Pumpkammer assoziiert ist, wobei die ersten
und zweiten Übertragungen gemäß einer
ersten Versetzung (Offset) auftreten. Das Verfahren kann weiter
aufweisen, das Hydrauliksystem in einem zweiten Betriebszustand
zu betreiben, in dem die erste Steuerwellenform zur ersten Betätigungsvorrichtung übertragen
wird, die mit der ersten Pumpkammer assoziiert ist, und in dem die
zweite Steuerwellenform zur zweiten Betätigungsvorrichtung übertragen
wird, die mit der zweiten Pumpkammer assoziiert ist, wobei die ersten
und zweiten Übertragungen gemäß einer
zweiten Versetzung auftreten, die länger als die erste
Versetzung ist. Das Verfahren kann auch aufweisen, das Hydrauliksystem
gemäß dem ersten Betriebszustand zu betreiben
und danach zu beginnen, das Hydrauliksystem gemäß dem zweiten
Betriebszustand ansprechend auf (i) eine Hydraulikdruckcharakteristik
in der Rail und/oder (ii) die Tatsache zu betreiben, dass das Steuermodul
gemäß dem ersten Betriebszustand für
eine vorbestimmte Zeitdauer arbeitet.
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Es
sei bemerkt, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft
und erklärend sind und nicht die Erfindung einschränken sollen,
wie sie beansprucht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung mit
eingeschlossen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen
beispielhafte Ausführungsbeispiele oder Merkmale der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung
der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen stellen die Figuren
Folgendes dar.
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Motors
und eines Brennstoffsystems;
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2 ist
eine Kurvendarstellung von Steuersignalen zur Steuerung von Betätigungsvorrichtungen
an einer Pumpe und die die Steuersignale in einer ursprünglichen
Konfiguration zeigen und nachdem die Konfiguration umgeschaltet
ist.
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3A ist
ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Auflösen
bzw. Erkennen von verwechselten elektrischen Leitungen an einer
Pumpe veranschaulicht;
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3B ist
ein Flussdiagramm, welches ein weiteres beispielhaftes Verfahren
zum Auflösen von verwechselten elektrischen Leitungen an
einer Pumpe veranschaulicht;
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4 ist eine Kurvendarstellung von Steuersignalen
zur Steuerung von Betätigungsvorrichtungen an einer Pumpe;
und
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches ein weiteres beispielhaftes Verfahren
zum Auflösen von verwechselten elektrischen Leitungen an
einer Pumpe veranschaulicht.
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Obwohl
die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsbeispiele oder
Merkmale der vorliegenden Erfindung abbilden, sind die Zeichnungen
nicht notwendigerweise im Maßstab und gewisse Merkmale können übertrieben
sein, um besser die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen und
zu erklären. Die hier dargelegten beispielhaften Darstellungen
veranschaulichen beispielhafte Ausführungsbeispiele oder Merkmale
der Erfindung, und solche beispielhaften Darstellungen sind nicht
als in irgendeiner Weise einschränkend für den
Umfang der Erfindung anzusehen.
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Detaillierte Beschreibung
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In
einem Ausführungsbeispiel wird ein Steuersystem für
die Steuerung einer Vorrichtung (beispielsweise einer Pumpe) in
der vorliegenden Offenbarung offenbart, wobei die Vorrichtung mindestens zwei
funktionelle Elemente (beispielsweise Betätigungsvorrichtungen)
aufweisen kann, wobei jedes funktionelle Element durch ein Steuersignal
gesteuert wird. Das Steuersystem kann Detektionsmittel (bei spielsweise
eine Sensoranordnung) aufweisen, die betriebsmäßig
mit der Vorrichtung verbunden sind und konfiguriert sind, um den
Betrieb der Vorrichtung zu überwachen, und um ein oder
mehrere Signale (beispielsweise Drucksignale) zu erzeugen, die einen
Betriebsfehler anzeigen, wenn die Vorrichtung nicht normal arbeitet
(beispielsweise, wenn der Druck unter ein zufrieden stellendes Niveau
fällt). Das Steuersystem kann auch ein Steuermodul aufweisen,
welches betriebsmäßig mit den mindestens zwei
funktionellen Elementen und den Detektionsmitteln verbunden ist
und konfiguriert ist, um die zwei Steuersignale, die an die jeweiligen
funktionellen Elemente angelegt werden, ansprechend auf das eine Signal
oder die Vielzahl von Signalen, die von den Detektionsmitteln empfangen
wurden, umzuschalten (beispielsweise den Zeitpunkt oder die Richtung
der Signale umzuschalten).
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In
einem Ausführungsbeispiel kann das Steuersystem in einem
Hydrauliksystem eingerichtet werden, wie beispielsweise in einem
Motorbrennstoffsystem. 1 zeigt eine schematische Darstellung
eines Motorsystems 10, welches einen Motorblock 12 und
ein Brennstoffsystem 20 aufweist. Das Brennstoffsystem 20 kann
eine Brennstoffquelle 22 aufweisen (die ein Brennstofftank
sein kann), eine Einspeisungs- oder Vorbrennstoffpumpe 23,
eine Brennstoffpumpe 30 in Strömungsmittelverbindung mit
der Einspeisungspumpe 23 und dem Brennstofftank 22,
eine Brennstoff-Common-Rail 40 in Strömungsmittelverbindung
mit der Pumpe 30 und eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen 50 in Strömungsmittelverbindung
mit der Common-Rail 40. Die Brennstoffpumpe 30 kann
irgendeine geeignete Pumpe sein, beispielsweise eine Pumpe mit fester
Verdrängung oder eine Pumpe mit variabler Verdrängung.
Die Pumpe 30 pumpt Brennstoff zur Common-Rail 40 unter
Druck und die Common-Rail 40 liefert den unter Druck gesetzten
Brennstoff zu den Brennstoffeinspritzvorrichtungen 50.
Die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 50 sprühen
den stark unter Druck gesetzten Brennstoff direkt in die Brennkammern
des Motorblocks 12, wo der Brennstoff mit Luft vermischt
wird und verbrannt wird. Wie klar sein wird, kann das Motorsystem 10 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels irgendeine Bauart eines
Verbrennungsmotors sein, wie beispielsweise ein kompressions- bzw.
verdichtungsgezündeter oder funkengezündeter Verbrennungsmotor.
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Die
Pumpe 30 kann eine Vielzahl von Pumpelementen aufweisen.
Wie in 1 gezeigt, kann die Pumpe 30 zwei Pumpelemente 31a und 31b aufweisen.
Jedes Pumpelement 31a und 31b kann in einem jeweiligen
Pumpzylinder liegen, um eine jeweilige Pumpkammer zu definieren.
Jede Pumpkammer kann ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweisen.
Das Auslassventil kann ein Einweg-Rückschlagventil sein,
welches Strömungsmittel gestattet, in einer Richtung von
der Pumpkammer zur Common-Rail 40 zu fließen,
wenn der Druck des Brennstoffes in der Pumpkammer ausreichend ist,
um das Rückschlagventil zu öffnen. Die Einlassventile
der zwei Pumpkammern können jeweils durch Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b gesteuert
werden. Die Betätigungsvorrichtung 32a und 32b können
beispielsweise Elektromagnetbetätigungsvorrichtungen sein.
Die zwei Pumpelemente 31a und 31b können durch
Nocken angetrieben werden, die von einer Antriebswelle getragen
werden, die synchron mit der Motorwelle angetrieben wird. Eine Bewegung
von jedem Pumpelement 31a, 31b kann eine Pumpelementfrequenz
definieren. Wenn die Motordrehzahl vergrößert
oder verringert wird, kann somit die Pumpelementfrequenz der Pumpelemente 31a, 31b entsprechend
zunehmen oder abnehmen.
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Details
des Betriebs von einem der Einlassventile der Pumpe 30 werden
nun besprochen, wobei derartige Details gleichfalls auf das andere
der Einlassventile der Pumpe 30 anwendbar sind. Das Einlassventil
der Pumpkammer kann normalerweise durch eine Feder offen vorgespannt
sein, um zu gestatten, dass Brennstoff vom Brennstofftank 22 und der
Einspeisungspumpe 23 in die Pumpkammer fließt.
Auf eine Betätigung der Betätigungsvorrichtung 32a hin
wird das Einlassventil geschlossen, um die Brennstoffversorgung
zur Pumpkammer abzublocken. Wenn das Einlassventil geschlossen ist,
wird eine festgelegte Brennstoffmenge in der Pumpkammer eingeschlossen.
Diese festgelegte Brennstoffmenge in der Pumpkammer wird dann zur
Rail 40 während eines Pumphubes des Pumpelementes 31a gepumpt.
Während des Pumphubes des Pumpelementes 31a kann
das Steuersignal zur Betätigungsvorrichtung 32a enden,
und das Einlassventil kann durch den Druck des Brennstoffes in der
Pumpkammer geschlossen bleiben. Das Einlassventil kann sich dann
wieder unter der Kraft einer Vorspannfeder öffnen, wenn das
Pumpelement 31a beginnt, sich während eines Ansaughubes
zurückzuziehen und der Druck in der Pumpkammer verringert
wird.
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Das
Brennstoffsystem 20 kann weiter ein Steuersystem 35 aufweisen,
welches ein Steuermodul 34 aufweisen kann, welches mit
der Pumpe 30 gekoppelt ist und konfiguriert ist, um zwei
Steuersignale 33a und 33b zu erzeugen, um jeweils
die beiden Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b zu
steuern. Die zwei Steuersignale 33a und 33b können
in Form einer periodischen Wellenform sein, wie in 2 gezeigt
(Wellenform 33a und Wellenform 33b). Die Wellenformen 33a und 33b können
im Wesentlichen die gleiche Form und Frequenz der Wellenform haben, können
jedoch eine halbe Periode Phasendifferenz haben. 2 zeigt
die Steuersignale 33a und 33b in der ursprünglichen
Konfiguration und nachdem die Konfiguration umgeschaltet ist (im
Detail unten beschrieben). Jede Betätigungsvorrichtung 32a und 32b kann
zu dem Zeitpunkt betätigt werden (was bewirkt, dass das
jeweilige Einlassventil schließt), der zu der erwünschten
Menge an Brennstoff passt, die im nächsten Pumphub geliefert
werden soll. In einem Ausführungsbeispiel kann die zu einer
Betätigungsvorrichtung während einer erwünschten
vollen Pumpmenge gesendete Wellenform in Korrelation zur Frequenz
der Hin- und Herbewegung des Stößels des Pumpelementes
(der Pumpelementfrequenz) stehen (sie kann beispielsweise im Wesentlichen
die gleiche Frequenz wie dieser haben), sodass jede Betätigungsvorrichtung
durch die Wellenform alle 180 Grad der Hin- und Herbewegung des
Stößels haben kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
mit mehr Nockenansätzen, die jedes der Pumpelemente 31a und 31b antreiben,
können die Pumpelemente 31a und 31b in
Sequenz bzw. Abfolge betätigt werden, wobei sie alle 90
Grad in einem Nockenzyklus von 180 Grad wechseln, sodass der Einlass/Auslasshub
des Pumpelementes 31a während des Auslass/Einlass-Hubes
des Pumpelementes 31b auftritt. Synchronisiert mit den
Stößeln können die zwei Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b in
Abfolge mit einer Phasendifferenz von 90 Grad (Hälfte der
Periode) betätigt werden.
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Das
Steuersystem 35 des Brennstoffsystems 20 kann
weiter eine Sensoranordnung aufweisen, die konfiguriert ist, um
mindestens ein Signal zu erzeugen, welches eine Betriebsbedingung
(beispielsweise einen Brennstoffdruck) der Vorrich tung anzeigt,
wie beispielsweise einen Sensor 42, der mit der Common-Rail 40 gekoppelt
ist, um den Brennstoffdruck in der Common-Rail 40 zu messen.
Das Steuermodul 34 kann mit dem Sensor 42 verbunden sein
und kann das Brennstoffdrucksignal vom Sensor 42 empfangen.
Das Steuermodul 34 kann weiter konfiguriert sein, um den
gemessenen Brennstoffdruck mit einem vorbestimmten/erwünschten
Brennstoffdruck zu vergleichen. Das Steuermodul 34 kann
konfiguriert sein, um die zwei Steuersignale 33a und 33b bezüglich
der zwei Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b ansprechend
darauf umzuschalten, dass das System nicht einen vorbestimmten Betriebszustand
(beispielsweise einen vorbestimmten Druck in der Rail) erreicht
oder nicht für eine vorbestimmte Zeitperiode aufrechterhält.
Wenn beispielsweise der gemessene Brennstoffdruck niedriger als
der vorbestimmte/erwünschte Druck ist, kann das Steuermodul 34 die
zwei Steuersignale 33a, 33b bezüglich
der zwei Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b umschalten.
Anders gesagt, wenn der gemessene Druck niedriger als ein erwünschter
Rail-Druck bzw. Soll-Rail-Druck ist, kann das Steuermodul 34 die
Signale umschalten, die an die Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b gesendet
werden, sodass das Steuersignal 33a an die Betätigungsvorrichtung 32b angelegt
wird, und dass das Steuersignal 33b an die Betätigungsvorrichtung 32a angelegt
wird – alternativ kann die Zeitsteuerung der Steuersignale 33a, 33b so
umgeschaltet werden, dass das Steuersignal 33a immer noch
die Betätigungsvorrichtung 32a steuert, jedoch
das Steuersignal 33a mit der Zeitsteuerung übertragen
wird, die ursprünglich für die Übertragung des
Steuersignals 33b an die Betätigungsvorrichtung 32b eingeplant
war und umgekehrt. Das Steuermodul 34 kann einen Speicher
aufweisen, beispielsweise einen nicht flüchtigen Speicher,
um die umgeschaltete Beziehung zwischen den Steuersignalen 33a und 33b und
den Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b für
die folgende Anwendung zu bewahren, beispielsweise ansprechend auf
mindestens einen der folgenden Fälle: (i) die Vorrichtung
erreicht einen vorbestimmten Betriebszustand nach dem Umschalten,
und (ii) die Vorrichtung behält einen vorbestimmten Betriebszustand
für eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Umschalten bei.
In einem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die geschaltete
Beziehung in einem Speicher der Vorrichtung gespeichert werden,
wenn der Brennstoffdruck der Common-Rail 40 auf einen vorbestimmten/erwünschten
Wert zunimmt oder über diesen hinaus zunimmt, nachdem die
Steuersignale 33a und 33b umgeschaltet sind.
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Zusätzlich
oder alternativ und mit Bezugnahme auf die 4,
d. h. 4A, 4B und 4C kann
das Steuermodul 34 in einem ersten Betriebszustand (4A),
in einem zweiten Betriebszustand (4B) und
in einem modifizierten (mit umgeschaltetem Signal) zweiten Betriebszustand
(4C) betreibbar sein, wie unten beschrieben. Das
Steuermodul 34 kann in einem ersten Betriebszustand (4A)
betreibbar sein, um sowohl die Wellenform des Steuersignals 33a als
auch die Wellenform des Steuersignals 33b zu den Betätigungsvorrichtungen 32a bzw. 32b mit
einer ersten vorbestimmten Versetzung (Offset) ts1 zu senden. In
einem ersten Ausführungsbeispiel kann das Steuermodul 34 betreibbar sein,
um die jeweiligen Wellenformen zur gleichen Zeit zu senden (sodass
die vorbestimmte Versetzung ts1 = 0 ist). In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann
das Steuermodul 34 betreibbar sein, um die jeweiligen Wellenformen
mit einer geringfügigen Verzögerung dazwischen
zu übertragen (ts1 > 0).
Die Wellenform des Steuersignals 33b kann beispielsweise
mit einer geringfügigen Verzögerung relativ zur Übertragung
der Wellenform des Steuersignals 33a übertragen
werden (beispielsweise könnte ts1 auf 100 Millisekunden
oder weniger eingestellt werden). Diese Verzögerung der Übertragung
der Wellenformen der Signale 33a, 33b kann geeignet
sein, um elektrische Einschränkungen des Steuermoduls 34 aufzunehmen.
In einigen Ausführungsbeispielen kann es beispielsweise
nicht wünschenswert sein (oder in manchen Fällen
möglich sein), dass das Steuermodul 34 gleichzeitig
beide Wellenformen der Steuersignale 33a, 33b zu
den Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b überträgt.
Somit kann eine geringfügige Verzögerung beim
Senden der Wellenformen elektrische Einschränkungen eines
Steuermoduls ausgleichen, während sie einen Effekt auf
die Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b und
das System hat, der im Wesentlichen der gleiche ist oder ähnlich
wie einer simultanen Übertragung der Wellenformen an die
Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b. Wenn
man im ersten Betriebszustand arbeitet, kann jede Wellenform von
jedem Signal 33a, 33b mit einer Frequenz übertragen
werden, die zweimal der Pumpelementfrequenz entspricht (beispielsweise
kann diese im Wesentlichen die gleiche Frequenz wie diese haben).
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Das
Steuermodul 34 kann weiter in einem zweiten Betriebszustand
(4B) betreibbar sein, um sowohl die Wellenform
des Steuersignals 33a als auch die Wellenform des Steuersignals 33b an
die Betätigungsvorrichtungen 32a bzw. 32b zu
senden, und zwar mit einer zweiten Versetzung (Offset) ts2, die
vergleichsweise länger ist als die erste Versetzung ts1.
In einem Ausführungsbeispiel tritt die zeitliche Steuerung
und Übertragung der Wellenformen im zweiten Betriebszustand
auf, wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben.
Somit kann die Versetzung ts2 zwischen der Übertragung
der Wellenformen im zweiten Betriebszustand wesentlich länger
sein als die Versetzung ts1 der Wellenformen im ersten Betriebszustand – da
in einem Ausführungsbeispiel die erste Versetzung ts1 (im
ersten Betriebszustand) eingestellt sein kann, um eine im Wesentlichen
oder nahezu simultane Betätigung der Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b zu
bewirken, während im gleichen Ausführungsbeispiel
die zweite Versetzung ts2 (im zweiten Betriebszustand) eingestellt
sein kann, um eine abwechselnde Betätigung der Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b zu
bewirken, wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
offenbarte Steuerung zum Auflösen bzw. Ausgleichen von
verwechselten elektrischen Leitungen einer Pumpe, kann beispielsweise
in einer Pumpe eingerichtet werden, die mehrere Pumpelemente und
elektrisch betätigte Pumpventile hat. Die offenbarte Steuerung
kann auch beispielsweise in einer Pumpenanordnung eingerichtet sein,
die mehrere Pumpen und elektrisch betätigte Pumpventile
hat. Weiterhin kann das offenbarte Steuersystem beispielsweise in
einem System eingerichtet sein, welches zwei Elektromagnetbetätigungsvorrichtungen einsetzt,
die durch elektrische Ströme angetrieben werden, die im
Wesentlichen die gleiche Wellenform und eine halbe Periode Phasendifferenz
haben können, um Probleme durch überkreuzte bzw.
verwechselte elektrische Leitungen zu lösen. Das offenbarte System
kann beispielsweise verwendet werden, um einen Zustand mit verwechselten
elektrischen Leitungen bei Elektromagnetbetätigungsvorrichtungen
von Pumpen zu lösen, wo die elektrischen Leitungen verwendet
werden, um Steuersignale zu den Betätigungsvorrichtungen
zu senden. Es sei bemerkt, dass andere Anwendungen des offenbarten
Systems möglich sein können, und dass die offenbarten
Ausführungsbeispiele nur beispielhaft sind, wobei ein wahrer
Umfang der Offenbarung und ihrer Anwendung durch die Ansprüche
gezeigt wird. Der Betrieb von gewissen Ausführungsbeispielen
wird nun erklärt.
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3A veranschaulicht
ein Verfahren 60 zum Lösen bzw. Erkennen von möglichen
verwechselten elektrischen Leitungen einer Brennstoffpumpe 30 in
einem Brennstoffsystem 20. Im Schritt 62 kann das
Steuermodul 34 beispielsweise beim Starten des Motors aus
einem Speicher gespeicherte Daten entsprechend der Beziehung zwischen
den Steuersignalen und den Betätigungsvorrichtungen auslesen und
kann die Steuersignale 33a und 33b an die Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b anlegen.
Im normalen Betrieb pumpen die Pumpelemente 31a und 31b Brennstoff
vom Brennstofftank 22 und der Einspeisungspumpe 23 in
die Common-Rail 40. Wenn die Pumpe 30 ordnungsgemäß funktioniert
und das Verfahren 60 beim Motorstart begonnen hat, sollte der
Brennstoffdruck in der Common-Rail bzw. gemeinsamen Druckleitung 40 zunehmen
und sollte einen vorbestimmten/erwünschten Rail-Druckwert nach
einer vorbestimmten Zeitperiode erreichen (beispielsweise nach 10
Sekunden). Der Brennstoffdruck in der Common-Rail 40 wird
durch den Drucksensor 42 gemessen (Schritt 64).
Der gemessene Brennstoffdruck kann mit dem vorbestimmten Druckwert (beispielsweise
10 MPa) im Schritt 66 verglichen werden. In einem Ausführungsbeispiel
kann dieser Vergleich nach der vorbestimmten Zeitperiode vom Start des
Motorsystems 10 ausgeführt werden. Wenn der gemessene
Brennstoffdruck in der Common-Rail 40 gleich dem vorbestimmten
Brennstoffdruck oder höher als dieser ist, dann kann angenommen
werden, dass die Pumpe 30 normal funktioniert, wobei die elektrischen
Leitungen korrekt mit den Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b verbunden
sind. Somit kann es nicht nötig sein, die Steuersignale 33a und 33b umzuschalten,
und das Verfahren kann zum Ende vorangehen (Schritt 76).
Wenn der gemessene Brennstoffdruck in der Common-Rail 40 im
Schritt 68 niedriger als der vorbestimmte Druckwert ist,
kann das Steuermodul 34 die Steuersignale 33a und 33b umschalten
(beispielsweise entweder die Zeitsteuerung oder die Richtung der
Signale, sodass beispielsweise die Steuersignale 33a und 33b,
die an die jeweili gen Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b angelegt
worden sind, nun an die Betätigungsvorrichtung 32b bzw.
an die Betätigungsvorrichtung 32a angelegt werden
(beispielsweise an diese gesendet werden), (oder dass die Zeitsteuerung
der Steuersignale 33a, 33b umgeschaltet werden
kann, sodass das Steuersignal 33a immer noch die Betätigungsvorrichtung 32a steuert,
jedoch das Steuersignal 33a mit der Zeitsteuerung bzw.
zeitlichen Abfolge übertragen wird, die ursprünglich
mit der Übertragung des Steuersignals 33b an die
Betätigungsvorrichtung 32b assoziiert war und
umgekehrt). Im Schritt 70 kann bestimmt werden, ob der
Brennstoffdruck zunimmt, nachdem die zwei Steuersignale umgeschaltet
sind. Wenn der gemessene Brennstoffdruck in der Common-Rail 40 auf
oder über einen vorbestimmten Wert steigt, kann die entsprechende
Beziehung zwischen den Steuersignalen und den Betätigungsvorrichtungen
(beispielsweise die Richtung oder Zeitsteuerung der Steuersignale 33a und 33b relativ
zu den Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b)
im Speicher des Steuermoduls 34 für darauf folgende
Betriebsvorgänge gespeichert werden (Schritt 72),
und das Verfahren kann zum Ende vorangehen (Schritt 76).
Wenn die Leistung abgeschaltet wird und dann wieder angeschaltet
wird, kann das Steuermodul 34 die Steuersignalbeziehung
verwenden, die im Speicher gespeichert wurde, um die Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b anzutreiben.
Es sei bemerkt, dass, falls der gemessene Brennstoffdruck in der
Common-Rail 40 nach dem Umschalten der Steuersignale immer noch
niedriger ist als der vorbestimmte Brennstoffdruck, andere Problemlösungsverfahren
angewandt werden können (Schritt 74).
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3B veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß der
vorliegenden Offenbarung, welches mit dem Bezugszeichen 60' bezeichnet
wird, um mögliche verwechselte elektrische Leitungen an
einer Brennstoffpumpe in einem Brennstoffsystem zu lösen
bzw. zu erkennen. Das Verfahren 60' ist ähnlich
dem in 3A gezeigten Verfahren 60,
und Elemente, die ähnlich oder identisch mit Elementen
in 3A sind, haben zur Bequemlichkeit die gleichen
Bezugszeichen. Der Unterschied zwischen dem Verfahren 60' in 3B und dem
Verfahren 60 in 3A ist,
dass im Verfahren 60' auf die Bestimmung hin, dass der
gemessene Brennstoffdruck niedriger als der vorbestimmte/erwünschte
Brennstoffdruck ist (Schritt 66), der Brennstoffdruck in
der Common-Rail 40 konti nuierlich gemessen werden kann,
um zu bestimmen, ob ein solcher Zustand (dass der Brennstoffdruck
niedriger als der vorbestimmte Druck ist) für eine vorbestimmte Zeitperiode
andauert, beispielsweise eine Sekunde (Schritt 67). Das
Steuermodul 34 kann konfiguriert sein, um die Zeitperiode
zu messen. Wenn der Zustand für die vorbestimmte Zeitperiode
oder länger andauert, kann das Steuermodul 34 die
Steuersignale für die Betätigungsvorrichtungen 32a und 32b umschalten.
Wenn der Zustand nicht für die vorbestimmte Zeitperiode
oder länger andauert und der Brennstoffdruck in der Common-Rail 40 wieder
genauso groß wie der vorbestimmte Druckwert oder größer
als dieser wird, kann nicht die Notwendigkeit bestehen, die Steuersignale
für die Betätigungsvorrichtungen umzuschalten,
und das Verfahren kann zum Ende laufen (Schritt 76).
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5 veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 60'' gemäß der
vorliegenden Offenbarung. Im Schritt 110 kann beispielsweise
auf die anfänglichen Startvorgänge eines Motors
hin das Steuermodul 34 gemäß dem ersten
Betriebszustand (4A) betrieben werden, wie oben mit
Bezugnahme auf 4 beschrieben. In diesem Betriebszustand
kann das Steuermodul 34 wiederholt die Wellenformen der
Steuersignale 33a, 33b an die Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b zur
gleichen Zeit oder ungefähr zur gleichen Zeit mit einer
Versetzung ts1 senden. Während dieses Betriebszustandes
können beide Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b zur
gleichen Zeit oder im Wesentlichen ungefähr zur gleichen
Zeit betätigt werden und die Betätigungsvorrichtungen
können mit ungefähr zweimal der Betriebsfrequenz
von einem der Pumpelemente 31a, 31b betrieben
werden. Somit können in einem Ausführungsbeispiel,
welches im ersten Betriebszustand betrieben wird, beide Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b „doppelt
betätigt" werden, um beide Einlassventile der Pumpe 30 zumindest
kurz während der anfänglichen Phasen von sowohl
den Ansaughüben als auch den Pumphüben der Pumpelemente 31a, 31b zu
schließen. Wenn ein Einlassventil kurz (über eine
Steuerwellenform) während der anfänglichen Phase
eines Ansaughubes betätigt wird, kann das Ventil kurz ansprechend
auf die Wellenform schließen und sich dann wieder während
des Einlasshubes unter der Kraft einer Vorspannfeder öffnen,
um zu gestatten, dass Brennstoff in die Pumpkammer fließt.
Wenn ein Einlassventil der Pumpe 30 kurz (über
eine Steuerwellenform) während der anfänglichen
Phase eines Pumphubes betätigt wird, kann jedoch das Ventil
während des Pumphubes aufgrund des Druckes des Brennstoffes
innerhalb der Pumpkammer geschlossen bleiben. Somit gestattet die „doppelte
Betätigung" einer Betätigungsvorrichtung (in den
anfänglichen Phasen von sowohl den Ansaug- als auch den
Pumphüben) immer noch, dass die Betätigungsvorrichtung
Brennstoff herein zieht, Druck in ihrer jeweiligen Pumpkammer aufbaut und
unter Druck gesetzten Brennstoff in die Rail 40 ausstößt.
Wenn somit beide Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b während
einer anfänglichen Startphase „doppelt betätigt"
werden, kann erwartet werden, dass der Druck in der Brennstoff-Rail 40 zunimmt, wie
erwünscht. Es sei bemerkt, dass dieser erste Betriebszustand
mit doppelter Betätigung sicherstellen kann, dass der Druck
in der Rail 40 schnell während eines Startvorgangs
des Motors gesammelt bzw. gesteigert wird.
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Der
Schritt 114 der 5 vergleicht den Betriebszustand
der Vorrichtung mit einem vorbestimmten Betriebszustand. Wenn der
Druck in der Rail 40, wie beispielsweise durch die Sensoranordnung 42 angezeigt,
nicht wie erwünscht anspricht – beispielsweise
wird eine vorbestimmte Druckbedingung nicht in der Rail erreicht
und/oder eine vorbestimmte Druckbedingung in der Rail wird nicht
für eine vorbestimmte Zeitperiode beibehalten – dann
können andere Problemlösungsvorgänge
geeignet sein, um den Zustand zu lösen (weiter zum Schritt 116).
Wenn jedoch der Druck in der Rail 40 anspricht, wie erwünscht,
kann der erste Betriebszustand mit „doppelter Betätigung"
beendet werden, und der zweite Betriebszustand (4B)
kann gestartet werden (weiter zum Schritt 118, der zum
Verfahren 60 oder zum Verfahren 60' der 3A und 3B führt).
Beispielsweise kann der erste Betriebszustand mit „doppelter
Betätigung" beendet werden, und der zweite Betriebszustand
kann begonnen werden, wenn ein vorbestimmter Betriebszustand in
dem System erreicht worden ist. Ein Beispiel, dass ein vorbestimmter
Betriebszustand erreicht worden ist, kann beispielsweise aufweisen,
dass ein vorbestimmter Hydraulikdruckzustand oder Hydraulikdruckwert
in der Rail erreicht worden ist, und/oder dass ein vorbestimmter
Hydraulikdruckzustand oder Hydraulikdruckwert in der Rail für
eine vorbestimmte Zeitperiode (beispielsweise eine Sekunde) aufrechterhalten wird.
Alternativ oder zusätzlich kann der erste Betriebszustand
beendet werden und der zweite Betriebszustand kann begonnen werden,
nachdem der erste Betriebszustand für eine vorbestimmte
Zeitlänge eingesetzt worden ist (beispielsweise 10 Sekunden).
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Beim
Umschalten auf den zweiten Betriebszustand kann das Steuermodul
arbeiten, wie oben mit Bezugnahme auf 2 beschrieben
(beispielsweise durch Senden der Steuerwellenformen 33a, 33b in
wiederholter Weise an die Betätigungsvorrichtungen 32a, 32b in
wechselnder Abfolge) und wie im Verfahren 60 oder im Verfahren 60' beschrieben.
Insbesondere kann das anwendbare Verfahren 60 oder 60' auf
das Umschalten auf den zweiten Betriebszustand hin beim jeweiligen
Block 64 der 3A oder 3B beginnen.
Somit kann das Steuermodul 34, wie oben mit Bezugnahme
auf die Verfahren 60 und 60' beschrieben, nach
der Initialisierung des Betriebs des Steuermoduls im zweiten Betriebszustand
die Steuersignale 33a und 33b umschalten (4C), wenn
der gemessene Brennstoffdruck in der Rail 40 unter einen
vorbestimmten Druckwert abfällt, wie beispielsweise durch
die Sensoranordnung 42 angezeigt. Ein Vorteil der Verwendung
des Verfahrens 60'' vor der Verwendung des Verfahrens 60 oder
des Verfahrens 60' ist, dass Druck schnell in der Rail 40 durch
einen Betrieb gemäß dem ersten Betriebszustand
unter Verwendung eines Steuerverfahrens mit „doppelter
Betätigung" aufgebaut werden kann, wie dieses oben beschrieben
wurde. Wenn die elektrischen Leitungen für die Pumpe 30 überkreuzt
bzw. verwechselt sind, beispielsweise wurde die Pumpe irrtümlicherweise
beim letzten Einbau mit überkreuzten elektrischen Leitungen
eingebaut, kann dann, wenn das Steuermodul beginnt, gemäß dem
zweiten Betriebszustand zu arbeiten, ein unerwünschter Druckabfall
in der Rail 40 detektiert werden und die Steuersignale
können schnell umgeschaltet werden. Somit wird immer noch
ein schneller Motorstartvorgang auftreten, und ein normaler Motorbetrieb
wird ohne wesentliche Unterbrechung wieder aufgenommen, obwohl ein
Zustand mit überkreuzten elektrischen Leitungen beim Start
vorhanden war.
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Verschiedene
Vorteile gegenüber dem Stand der Technik können
mit dem offenbarten Steuersystem und dem Steuerverfahren assoziiert
sein. Das offenbarte Steuersystem und Steuerverfahren können beispielsweise
einen Software-Ansatz verwenden, um ein Hardware- bzw. Komponentenproblem
zu lösen, was möglicherweise die Notwendigkeit
von gewissen Maßnahmen bei der Hardware bzw. den Komponenten
eliminiert, um den Zustand mit verwechselten elektrischen Leitungen
zu lösen. Mit dem offenbarten Steuersystem und Steuerverfahren
kann das Problem von verwechselten elektrischen Leitungen für
Elektromagnetbetätigungsvorrichtungen kosteneffektiv gelöst
werden, und ein Motor kann in geeigneter Weise beim Start des Motors
und nach dem erfolgreichen Start des Motors mit minimaler Verzögerung,
die durch einen Zustand mit verwechselten elektrischen Leitungen
verursacht wird, betrieben werden
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschieden Modifikationen
und Variationen an dem offenbarten Steuersystem und Steuerverfahren vorgenommen
werden können. Andere Ausführungsbeispiele werden
dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen
Ausführung des offenbarten Steuersystems und Steuerverfahrens
offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung
und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein
wahrer Umfang durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten
Ausführungen gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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SYSTEM UND VERFAHREN ZUM AUFLÖSEN
VON VERWECHSELTEN ELEKTRISCHEN LEITUNGEN
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Ein
Steuersystem zur Steuerung einer Vorrichtung wird in der vorliegenden
Offenbarung offenbart, wobei die Vorrichtung zumindest zwei funktionelle
Elemente hat, wobei jedes funktionelle Element durch ein Steuersignal
gesteuert wird. Das Steuersystem kann Detektionsmittel aufweisen,
die betriebsmäßig mit der Vorrichtung verbunden
sind und konfiguriert sind, um den Betrieb der Vorrichtung zu überwachen,
und um ein Signal zu erzeugen, welches eine Betriebsbedingung der
Vorrichtung anzeigt. Das Steuersystem kann auch ein Steuermodul aufweisen,
welches betriebsmäßig mit den mindestens zwei
funktionellen Elementen und den Detektionsmitteln verbunden ist
und konfiguriert ist, um die zwei Steuersignale, die an die jeweiligen
funktionellen Elemente angelegt werden, ansprechend auf das Signal
umzuschalten, welches von den Detektionsmitteln erzeugt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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