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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil von und die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr.
63/104,848 , eingereicht am 23. Oktober 2020, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Motorabgas-Nachbehandlungssysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Systeme und Verfahren für die Verwaltung von Dieselabgasfluid (DEF) in einem Nachbehandlungssystem für selektive katalytische Reduktion (SCR).
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STAND DER TECHNIK
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SCR-Nachbehandlungssysteme verbrauchen Dieselabgasfluid (DEF). DEF schließt üblicherweise 32,5 % Harnstoff und 67,5 % deionisiertes Wasser ein. Üblicherweise gefriert DEF bei minus zwölf Grad Celsius (-12 °C) oder elf Grad Fahrenheit (11 °F).
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KURZDARS TELLUNG
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Eine Ausführungsform bezieht sich auf ein Dieselabgasfluidsystem, das einen Dieselabgasfluidtank, einen ersten Temperatursensor, der innerhalb des Dieselabgasfluidtanks positioniert ist und strukturiert ist, um erste Temperaturinformationen bereitzustellen, die eine erste Temperatur angeben, einen zweiten Temperatursensor, der innerhalb des Dieselabgasfluidtanks positioniert ist und strukturiert ist, um zweite Temperaturinformationen bereitzustellen, die eine zweite Temperatur angeben, und eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen, die eine oder mehrere Speichervorrichtungen umfassen, die mit einem oder mehreren Prozessoren gekoppelt sind, wobei die eine oder die mehreren Speichervorrichtungen konfiguriert sind, um Anweisungen darauf zu speichern, die, wenn sie durch den einen oder die mehreren Prozessoren ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren veranlassen, Energie an ein Heizsystem basierend auf den ersten Temperaturinformationen und den zweiten Temperaturinformationen bereitzustellen.
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Eine weitere Ausführungsform bezieht sich auf ein Dieselabgasfluidtank-Steuersystem zur Verwendung mit einem Dieselabgasfluidtank, der einen Temperaturultraschall- und -konzentrationssensor (TULC-Sensor) und ein Heizsystem einschließt. Das Dieselabgasfluidtank-Steuersystem schließt ein Temperatursensor-Array ein, das innerhalb des Dieselabgasfluidtanks positioniert ist und strukturiert ist, um Temperaturinformationen bereitzustellen, und eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen, die eine oder mehrere Speichervorrichtungen umfassen, die mit einem oder mehreren Prozessoren gekoppelt sind, wobei die eine oder die mehreren Speichervorrichtungen konfiguriert sind, um darauf Anweisungen zu speichern, die, wenn sie von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlassen, Energie an das Heizsystem basierend auf den Temperaturinformationen bereitzustellen.
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Eine weitere Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren, welches das Empfangen von primären Temperaturinformationen, die eine primäre Temperatur von einem ersten Temperatursensor angeben, der innerhalb eines Dieselabgastanks positioniert ist, Empfangen von sekundären Temperaturinformationen, die eine sekundäre Temperatur angeben, von einem Temperatursensor-Array, das innerhalb des Dieselabgastanks positioniert ist, und selektives Bereitstellen von Energie an ein Heizsystem, das innerhalb des Dieselabgasfluidtanks positioniert ist, basierend auf der primären und der sekundären Temperatur, einschließt.
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Diese Kurzdarstellung dient nur zur Veranschaulichung und soll in keiner Weise einschränkend sein. Weitere Aspekte, erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Vorrichtungen oder Prozesse werden in der hierin dargelegten detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlich, wobei sich gleiche Referenzziffern auf gleiche Elemente beziehen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schema eines DEF-Heizsystems gemäß einigen Ausführungsformen.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines DEF-Tanks gemäß einigen Ausführungsformen.
- 3 ist eine schematische Ansicht eines DEF-Heizsystems gemäß einigen Ausführungsformen.
- 4 ist eine schematische Ansicht eines DEF-Heizsystems gemäß einigen Ausführungsformen.
- 5 ist eine schematische Ansicht einer Steuerung für ein DEF-Heizsystem gemäß einigen Ausführungsformen.
- 6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines DEF-Heizsystems gemäß einigen Ausführungsformen.
- 7A-D sind schematische Diagramme eines DEF-Heizsystems gemäß einigen Ausführungsformen.
- 8A-D sind schematische Diagramme eines DEF-Heizsystems gemäß einigen Ausführungsformen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachstehend folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte im Hinblick auf und Implementierungen von Verfahren, Einrichtungen und Systemen für ein Auftauen von Dieselabgasfluid (DEF). Bevor wir uns den Figuren zuwenden, die gewisse beispielhafte Ausführungsformen im Detail veranschaulichen, sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die in der Beschreibung dargelegten oder in den Figuren veranschaulichten Details oder Methoden beschränkt ist. Es versteht sich auch, dass die hierin verwendete Terminologie nur dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden sollte.
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Typische Dieselabgasfluid- (DEF) Gefrierschutzsysteme benutzen einen Temperaturultraschallpegel- und konzentrationssensor (TULC-Sensor), einschließlich eines einzelnen Temperatursensors, der sich innerhalb eines DEF-Tanks oder -Behälters befindet. Der TULC-Sensor stellt eine lokalisierte Auftauleistungsfähigkeit bereit, weil die Temperatur nur in einem einzigen Ort innerhalb des DEF-Tanks gemessen wird und in einigen Situationen keine gleichmäßige Temperatur über den gesamten Körper des DEF innerhalb des DEF-Tanks angibt. Zum Beispiel können Geländefahrzeuge, wie Bergbauwagen, große Motoren (z. B. über 700 PS) und DEF-Tanks größer als 30, 60, 100 und 200 Gallonen aufweisen. In großen DEF-Tanks gibt die durch den TULC-Sensor gemessene lokalisierte Temperatur nicht immer die DEF-Temperatur im gesamten DEF-Tank an, insbesondere bei niedrigen Temperaturen (z. B. null Grad Fahrenheit). Wie zuvor erwähnt, gefriert das DEF üblicherweise bei minus zwölf Grad Celsius (-12 °C) oder elf Grad Fahrenheit (11 °F).
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In typischen Systemen wird das Temperatursignal von dem TULC-Sensor verwendet, um Wärmequellen auszulösen, die auf den DEF-Tank und andere emissionsbezogene Komponenten angewendet werden. Genaue Auslesungen sind wichtig, um sicherzustellen, dass die Emissionsanforderungen erfüllt sind.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren im Allgemeinen beziehen sich die verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen auf Systeme, Einrichtungen und Verfahren zum verbesserten Auftauen eines DEF-Tanks. Ein DEF-Heizungs- oder Auftausystem schließt eine Steuerung (z. B. ein Motorsteuermodul oder eine dedizierte Steuerung) ein, die ein elektronisch gesteuertes Kühlmittelventil steuert, das selektiv erwärmtes Kühlmittel von einem Motor zu einem Wärmetauscher bereitstellt, der innerhalb des DEF-Tanks positioniert ist, um das DEF innerhalb des Tanks zu erwärmen oder aufzutauen, wenn die Temperatur des DEF innerhalb des DEF-Tanks gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Temperatur (z. B. fünfzehn Grad Celsius) ist. Die Steuerung empfängt Temperaturinformationen von einem TULC-Sensor, der benachbart des Wärmetauschers angeordnet ist, und ein sekundäres Temperatursensor-Array, das einen oder mehrere Temperatursensoren einschließt, die von dem TULC-Sensor innerhalb des DEF-Tanks beabstandet sind. Das sekundäre Temperatursensor-Array, das mit dem TULC-Sensor koordiniert ist, erzeugt eine Temperaturmatrix, die zum Nachbearbeiten aller Temperatursignale verwendet wird und eine genauere Heizstrategie und/oder Steuerung des DEF-Heizsystems bereitstellt. Die Temperaturmatrix kann unter Verwendung eines vorprogrammierten Modells, Algorithmus, Logik oder eines Maschinenlernschemas erzeugt werden, um ein genaueres Wärmemodell von DEF innerhalb des DEF-Tanks bereitzustellen, und stellt daher eine genauere Steuerung des elektronisch gesteuerten Kühlmittelventils bereit, um die Temperatur in dem DEF-Tank besser aufrechtzuerhalten oder das DEF aufzutauen. Das verbesserte DEF-Heizsystem bietet Vorteile, einschließlich Beseitigung von Hotspots in der Nähe des TULC-Sensors, was zu einer vorzeitigen Abschaltung des Kühlmittelstroms zum Wärmetauscher führen kann, wodurch einiges DEF innerhalb des DEF-Tanks eingefroren bleibt. Ein weiterer Vorteil des genaueren Wärmemodells ist die Beseitigung falscher Angaben der zur Einspritzung bereiten Menge an aufgetautem DEF. Das Wärmemodell ermöglicht es einem Nachbehandlungssystem, die Dosierung früher erfolgreich zu beginnen.
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Wie in 1 gezeigt, schließt ein Dieselabgasfluidsystem in Form eines DEF-Heizsystems 10 einen Motor 14, einen DEF-Tank 18 und ein Schaltelement in Form eines elektronisch gesteuerten Kühlmittelventils 22 ein, das einen Energiefluss in den DEF-Tank 18 zum Erwärmen des in dem DEF-Tank 18 gehaltenen DEF steuert. In einigen Ausführungsformen schließt das Schaltelement einen elektronischen Schalter, ein mechanisch betätigtes Ventil oder andere Schaltvorrichtungen ein. In einigen Ausführungsformen wird die Energie, die den DEF-Tank 18 erwärmt, von einem Generator, einer Batterie, einem Hilfsheizsystem oder einer anderen Wärmequelle bereitgestellt, die nicht der Motor 14 ist. Im Allgemeinen erzeugt der Motor 14 Wärme, die von einem Kühlmittel absorbiert wird. Das elektronisch gesteuerte Kühlmittelventil 22 steuert einen Kühlmittelstrom in den DEF-Tank 18, um den DEF-Tank zu erwärmen.
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Wie in 2 gezeigt, schließt der DEF-Tank 18 einen Kopf 26 ein, der strukturiert ist, um den DEF-Tank 18 abzudichten, und Stützfilter, Saug- und Füllrohre für DEF und eine Heizeinheit 30, die ein Heizelement in Form eines Wärmetauschers 34 und eines TULC-Sensors 38 einschließt. In einigen Ausführungsformen ist das Heizelement ein eintauchbares Widerstandsheizelement oder ein anderes Heizelement, wie gewünscht. Der Kopf 26 schließt zwei Heizeinheiten 30, 30' ein, die im Wesentlichen identisch sind. In einigen Ausführungsformen sind mehr als zwei oder weniger als zwei Heizeinheiten 30 in dem Kopf 26 eingeschlossen. Der Wärmetauscher 34 ist mit dem elektronisch gesteuerten Kühlmittelventil 22 flüssigkeitsgekoppelt und empfängt selektiv Kühlmittel, das von dem Motor 14 erwärmt wird. Der Wärmetauscher 34 tauscht Wärme zwischen dem in dem DEF-Tank 18 gehaltenen DEF und dem von dem Motor 14 erwärmten Kühlmittel aus.
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Wie in 3 gezeigt, befindet sich der TULC-Sensor 38 zentral innerhalb des DEF-Tanks 18. Das DEF-Heizsystem 10 schließt auch ein sekundäres Sensorarray 42 ein, das einen ersten Temperatursensor 46, einen zweiten Temperatursensor 50, einen dritten Temperatursensor 54 und einen vierten Temperatursensor 58 einschließt. In einigen Ausführungsformen schließt der TULC-Sensor 38 eine Sensorsuite ein, die einen Pegelsensor, einen Qualitätssensor und den ersten Temperatursensor einschließt. In einigen Ausführungsformen schließt das sekundäre Sensorarray 42 mehr als vier Temperatursensoren oder weniger als vier Temperatursensoren ein. Zum Beispiel kann in einem Dreißig-Gallonen-DEF-Tank ein Temperatursensor innerhalb des sekundären Sensorarrays 42 ausreichend sein, während ein Hundert-Gallonen-DEF-Tank fünf Temperatursensoren innerhalb des sekundären Sensorarrays 42 erfordern kann. Das sekundäre Sensorarray 42 ist positioniert, um die Temperatur des DEF innerhalb des DEF-Tanks 18 an Positionen zu erfassen, die vom TULC-Sensor 38 entfernt sind. Zum Beispiel können Ecken eines großen DEF-Tanks 18 weniger thermische Zirkulation aufnehmen und daher nicht homogen mit der Masse des DEF innerhalb des DEF-Tanks 18 erwärmen. Das sekundäre Sensorarray 42 kann einen Temperatursensor in der entfernten Ecke positionieren, um eine Temperatur in der Ecke bereitzustellen. Wie in 3 gezeigt, sind die vier Temperatursensoren 46, 50, 54, 58 in den vier Ecken eines allgemein rechteckig geformten DEF-Tanks 18 positioniert.
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Der TULC-Sensor 38 ist kommunikativ mit einem Motorsteuermodul (ECM) 62 gekoppelt, das dem Motor 14 zugeordnet ist. Das sekundäre Sensorarray 42 ist mit einem Dieselabgasfluidtank-Steuersystem in Form einer Steuerung 66 gekoppelt, die mit dem ECM 62 kommuniziert. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 66 an dem Motor 14 montiert. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 66 entfernt von dem Motor 14 montiert. Das ECM 62 und die Steuerung 66 koordinieren und entwickeln ein Wärmemodell des DEF-Tanks 18. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 66 als ein Modul oder eine Schaltung innerhalb des ECM 62 verkörpert. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 66 eine separate Steuerung, die entfernt von dem ECM 62 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen werden Gesichtspunkte des ECM 62 und der Steuerung 66 gemeinsam genutzt, verteilt oder in ein cloudbasiertes Steuerschema integriert.
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Wie in 4 gezeigt, können der TULC-Sensor 38 und das sekundäre Sensorarray 42 direkt mit der Steuerung 66 kommunizieren, und die Steuerung 66 kann mit dem ECM 62 kommunizieren, um die Steuerung des elektronisch gesteuerten Kühlmittelventils 22 in Kraft zu setzen. In einigen Ausführungsformen kommuniziert die Steuerung 66 direkt mit dem elektronisch gesteuerten Kühlmittelventil 22 ohne Eingreifen des ECM 62.
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Da die Komponenten von 1 als in einem Fahrzeug verkörpert gezeigt sind, welches das DEF-Heizsystem 10 einschließt, kann die Steuervorrichtung 66 als eine oder mehrere elektronische Steuereinheit(en) (electronic control units - ECU) aufgebaut sein. Die Steuerung 66 kann von einer Getriebesteuereinheit, einer Abgasnachbehandlungssteuereinheit, einem Antriebsstrangsteuermodul, einem Motorsteuermodul (z. B. das ECM 62) usw. getrennt sein oder in diesen beinhaltet sein. Die Funktion und der Aufbau der Steuerung 66 werden detaillierter in 5 beschrieben.
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In 5 ist ein schematisches Diagramm der Steuerung 66 des DEF-Heizsystems 10 von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Wie in 5 gezeigt, schließt die Steuerung 66 eine Verarbeitungsschaltung 70 mit einem Prozessor 74 und einer Speichervorrichtung 78, ein Steuersystem 80 mit einer Sensorschaltung 84, eine ECM-Schaltung 88, eine Modellierungsmaschine 92 und eine Heizschaltung 96 sowie eine Kommunikationsschnittstelle 100 ein. Im Allgemeinen ist die Steuerung 66 strukturiert, um ein Wärmemodell des DEF-Tanks 18 und den Betrieb des elektronisch gesteuerten Kühlmittelventils 22 zu erzeugen.
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In einer Konfiguration sind die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 als maschinen- oder computerlesbare Medien verkörpert, die durch einen Prozessor, wie Prozessor 74, ausführbar sind. Wie hierin und neben anderen Verwendungen beschrieben, erleichtern die maschinenlesbaren Medien die Durchführung bestimmter Operationen, um den Empfang und die Übertragung von Daten zu ermöglichen. Zum Beispiel können die maschinenlesbaren Medien eine Anweisung (z. B. einen Befehl usw.) bereitstellen, um z. B. Daten zu erfassen. In diesem Zusammenhang können die maschinenlesbaren Medien eine programmierbare Logik beinhalten, welche die Häufigkeit der Datenerfassung (oder der Datenübertragung) definiert. Die computerlesbaren Medien können Code einschließen, der in einer beliebigen Programmiersprache geschrieben sein kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Java oder ähnliche Sprachen und aller herkömmlichen prozeduralen Programmiersprachen, wie etwa die Programmiersprache „C“ oder ähnliche Programmiersprachen. Der computerlesbare Programmcode kann auf einem Prozessor oder mehreren Remote-Prozessoren ausgeführt werden. Im letzteren Fall können die Remote-Prozessoren über jeden beliebigen Netzwerktyp (z. B. CAN-Bus usw.) miteinander verbunden sein.
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In einer anderen Konfiguration sind die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 als Hardware-Einheiten, wie elektronische Steuereinheiten, verkörpert. Als solche können die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 als eine oder mehrere Schaltlogikkomponenten verkörpert sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Verarbeitungsschaltlogik, Netzwerkschnittstellen, Peripherievorrichtungen, Eingabevorrichtungen, Ausgabevorrichtungen, Sensoren usw. In einigen Ausführungsformen können die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 die Form einer oder mehrerer analoger Schaltungen, elektronischer Schaltungen (z. B. integrierter Schaltungen (IC)), diskreter Schaltungen, System-on-a-Chip (SOCs)-Schaltungen, Mikrocontroller usw.), Telekommunikationsschaltungen, Hybridschaltungen und jede andere Art von „Schaltung“ annehmen. In dieser Hinsicht können die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 jede Art von Komponente zum Erreichen oder Ermöglichen des Erreichens der hierin beschriebenen Vorgänge einschließen. Eine Schaltung, wie sie hierin beschrieben ist, kann beispielsweise einen oder mehrere Transistoren, Logikgatter (z. B. NAND, AND, NOR, OR, XOR, NOT, XNOR usw.), Widerstände, Multiplexer, Register, Kondensatoren, Induktivitäten, Dioden, Verdrahtung usw.) beinhalten. Die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 können auch programmierbare Hardwarevorrichtungen, wie feldprogrammierbare Gate-Arrays, programmierbare Array-Logik, programmierbare Logik-Vorrichtungen oder dergleichen, einschließen. Die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 können eine oder mehrere Speichervorrichtungen zum Speichern von Anweisungen einschließen, die durch den/die Prozessor(en) der Sensorschaltung 84, der ECM-Schaltung 88, der Modellierungsmaschine 92 und der Heizschaltung 96 ausführbar sind. Die eine oder mehreren Speichervorrichtungen und der/die Prozessor(en) können die gleiche Definition haben, wie sie unten in Bezug auf die Speichervorrichtung 78 und den Prozessor 74 bereitgestellt ist. In einigen Konfigurationen von Hardware-Einheiten können die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 geografisch über separate Orte in dem Fahrzeug verteilt sein. Alternativ und wie gezeigt können die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 in oder innerhalb einer einzigen Einheit/eines einzigen Gehäuses verkörpert sein, die/das als Steuerung 66 dargestellt ist.
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In dem gezeigten Beispiel beinhaltet die Steuerung 66 die Verarbeitungsschaltung 70 mit dem Prozessor 74 und der Speichervorrichtung 78. Die Verarbeitungsschaltung 70 kann aufgebaut oder konfiguriert sein, um die hierin beschriebenen Anweisungen, Befehle und/oder Steuerprozesse in Bezug auf die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 ausführen oder zu implementieren. Die dargestellte Konfiguration repräsentiert die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 als maschinen- oder computerlesbare Medien. Wie bereits erwähnt soll diese Veranschaulichung jedoch nicht einschränkend sein, da in der vorliegenden Offenbarung auch andere Ausführungsformen denkbar sind, bei denen die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 oder mindestens eine Schaltung der Sensorschaltung 84, der ECM-Schaltung 88, der Modellierungsmaschine 92 und der Heizschaltung 96 als Hardware-Einheit konfiguriert ist. Alle solchen Kombinationen und Variationen sollen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
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Die Hardware- und Datenverarbeitungskomponenten, die verwendet werden, um die verschiedenen Prozesse, Operationen, beispielhaften Logiken, logischen Blöcke, Module und Schaltungen zu implementieren, die in Verbindung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen beschrieben werden (z. B. der Prozessor 74), können mit einem universalen Einzel- oder Mehr-Chip-Prozessor, einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder einer anderen programmierbaren logischen Vorrichtung, diskreten Gate- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder als eine beliebige Kombination davon implementiert oder ausgeführt werden, um die hierin beschriebenen Funktionen durchzuführen. Ein Universalprozessor kann ein Mikroprozessor, ein herkömmlicher Prozessor oder eine Zustandsmaschine sein. Ein Prozessor kann auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen implementiert sein, z. B. eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, mehrere Mikroprozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder eine andere derartige Konfiguration. In einigen Ausführungsformen kann/können der eine oder die mehreren Prozessor(en) von mehreren Schaltungen gemeinsam genutzt werden (z. B. können die Sensorschaltung 84, die ECM-Schaltung 88, die Modellierungsmaschine 92 und die Heizschaltung 96 denselben Prozessor umfassen oder anderweitig gemeinsam nutzen, der in einigen Ausführungsformen Anweisungen ausführen kann, die in unterschiedlichen Speicherbereichen gespeichert sind oder auf die dort anderweitig zugegriffen wird). Alternativ oder zusätzlich können der eine oder die mehreren Prozessoren derart aufgebaut sein, dass sie bestimmte Operationen unabhängig von einem oder mehreren Co-Prozessoren durchführen oder anderweitig ausführen. In anderen Ausführungsformen können zwei oder mehr Prozessoren über einen Bus gekoppelt sein, um eine unabhängige, parallele, Pipeline- oder Multithreading-Befehlsausführung zu ermöglichen. Alle solchen Variationen sollen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
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Die Speichervorrichtung 78 (z. B. Speicher, Speichereinheit, Speichergerät) kann eine oder mehrere Vorrichtungen (z. B. RAM, ROM, Flash-Speicher, Festplattenspeicher) zum Speichern von Daten und/oder Computercode zum Abschließen oder Erleichtern der verschiedenen Prozesse, Schichten und Module beinhalten, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind. Die Speichervorrichtung 78 kann kommunizierend mit dem Prozessor 74 verbunden sein, um dem Prozessor 74 einen Computercode oder Befehle zur Ausführung mindestens einiger der hierin beschriebenen Prozesse bereitzustellen. Darüber hinaus kann die Speichervorrichtung 78 ein physischer, dauerhafter Speicher oder ein nicht-flüchtiger Speicher sein oder diesen beinhalten. Dementsprechend kann die Speichervorrichtung 78 Datenbankkomponenten, Objektcodekomponenten, Skriptkomponenten oder jede andere Art von Informationsstruktur zur Unterstützung der verschiedenen hierin beschriebenen Aktivitäten und Informationsstrukturen beinhalten.
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Die Sensorschaltung 84 ist strukturiert, um Temperaturinformationen von dem TULC-Sensor 38 und dem sekundären Sensorarray 42 über die Kommunikationsschnittstelle 100 zu sammeln. In einigen Ausführungsformen manipuliert die Sensorschaltung 84 die von dem TULC-Sensor 38 bereitgestellten Informationen und das sekundäre Sensorarray 42 zur Verwendung durch die Steuerung 66. Zum Beispiel kann die Sensorschaltung 84 die Temperaturinformationen der einzelnen Sensoren (z. B. die Temperatursensoren 46, 50, 54, 58) gewichten, sie mit einem gewichteten Durchschnitt verarbeiten oder eine andere Verarbeitung durchführen.
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Die ECM-Schaltung 88 ist strukturiert, um mit dem ECM 62 zu kommunizieren, um Aktionen damit zu koordinieren. In einigen Ausführungsformen ist die ECM-Schaltung 88 das ECM 62. In einigen Ausführungsformen steuert die ECM-Schaltung 88 den Betrieb des elektronisch gesteuerten Kühlmittelventils 22 durch Bereitstellen einer Kommunikation mit dem ECM 62 über die Kommunikationsschnittstelle 100. In einigen Ausführungsformen steht die Sensorschaltung 84 nicht direkt mit dem TULC-Sensor 38 in Kontakt und die Temperaturinformationen von dem TULC-Sensor 38 werden von der ECM-Schaltung 88 empfangen.
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Die Modellierungsmaschine 92 ist strukturiert, um ein Wärmemodell des DEF-Tanks 18 basierend auf den von der Sensorschaltung 84 und der ECM-Schaltung 88 empfangenen Temperaturinformationen zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen schließt das Wärmemodell ein Maschinenlernschema (Verstärkungslemen, neuronales Netzwerk usw.) ein, das die Beziehungen zwischen dem TULC-Sensor 38 und dem sekundären Sensorarray lernt, um eine dreidimensionale Wärmekarte des DEF-Tanks 18 zu erzeugen und zu bestimmen, wo in dem DEF-Tank 18 das DEF über einer vorbestimmten Schwellentemperatur liegt und wo im DEF-Tank 18 das DEF unter der Schwellentemperatur liegt. In einigen Ausführungsformen basiert das Wärmemodell auf einem vorprogrammierten Modell, einem Algorithmus, einer Leiterlogik usw.
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In einigen Ausführungsformen ist die durch den TULC-Sensor 38 angegebene Temperatur eine primäre Temperatur T1, und die durch das sekundäre Sensorarray 42 angegebene Temperatur ist eine sekundäre Temperatur T2. In einigen Ausführungsformen wird jedem einzelnen Sensor in dem sekundären Sensorarray 42 eine Temperatur (z. B. T2-T5) zugewiesen. Die Modellierungsmaschine 92 vergleicht dann die primäre Temperatur T 1 und die sekundäre Temperatur T2 oder alle sekundären Temperaturen T2-T5 und gibt die niedrigste Temperatur zur Verwendung durch die Steuerung 66 zurück. Wenn zum Beispiel die sekundäre Temperatur T2 kleiner als die primäre Temperatur T 1 ist, gibt das Wärmemodell die sekundäre Temperatur zurück. In einigen Ausführungsformen werden die Temperaturen T1-T5 gewichteten Durchschnittswerten zugewiesen, sodass die Sensoren eine Priorität erhalten. Zum Beispiel kann die durch den TULC-Sensor 38 bestimmte primäre Temperatur T1 die Temperatur höchster Priorität sein. Die Modellierungsmaschine 92 kann einen vorbestimmten Bereich zuweisen, wobei die primäre Temperatur zurückgegeben wird. Falls zum Beispiel die Schwellentemperatur fünfzehn Grad Celsius (15 °C) beträgt und der Bereich ein Grad Celsius (1 °C) ist, dann wird die sekundäre Temperatur zurückgegeben, wenn die sekundäre Temperatur gleich oder kleiner als vierzehn Grad Celsius (14 °C) ist.
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Die Heizschaltung 96 empfängt das Wärmemodell und kommuniziert mit dem elektronisch gesteuerten Kühlmittelventil 22, um das elektronisch gesteuerte Kühlmittelventil 22 zwischen einer offenen Position, in der Kühlmittel dem Wärmetauscher 34 bereitgestellt wird, und einer geschlossenen Position, in der Kühlmittel daran gehindert wird, zum Wärmetauscher 34 zu strömen, zu betätigen. In einigen Ausführungsformen ist das elektronisch gesteuerte Kühlmittelventil 22 geschlossen, wenn das Wärmemodell angibt, dass die Temperatur des DEF innerhalb des DEF-Tanks 18 gleich oder oberhalb der Schwellentemperatur (z. B. 15 °C) ist und geöffnet, wenn das Wärmemodell angibt, dass die Temperatur des DEF innerhalb des DEF-Tanks 18 unter der Schwellentemperatur liegt (z. B. 15 °C). In einigen Ausführungsformen kommuniziert die Heizschaltung 96 mit dem ECM 62 über die Kommunikationsschnittstelle 100, um die Steuerung des elektronisch gesteuerten Kühlmittelventils 22 in Kraft zu setzen.
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Wie in 6 gezeigt, schließt ein Verfahren 104 zum Betreiben des DEF-Heizsystems 10 das Empfangen der primären Temperatur T1 in Schritt 108 von dem TULC-Sensor 38 und das Empfangen der sekundären Temperatur T2 in Schritt 112 von dem sekundären Sensorarray 42 ein. Die Steuerung 66 erzeugt dann das Wärmemodell in Schritt 116. In einigen Ausführungsformen wird das in Schritt 116 erzeugte Wärmemodell direkt (z. B. über eine dreidimensionale Wärmekarte) verwendet, um Parameter des DEF zu bestimmen (z. B. einen Prozentsatz und eine Verteilung von geschmolzenem DEF, ein Volumen von geschmolzenem DEF, eine Temperaturverteilung usw.) und das Wärmemodell wird direkt verwendet, um den Betrieb des elektronisch gesteuerten Kühlmittelventils 22 zu bestimmen.
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Wie in 6 gezeigt, vergleicht die Steuerung 66 die primäre Temperatur und die zweite Temperatur in Schritt 120. Wenn die primäre Temperatur T1 kleiner oder gleich der sekundären Temperatur T2 ist, geht das Verfahren 104 zu Schritt 124 und die primäre Temperatur T1 wird mit der Schwellentemperatur (z. B. 15 °C) verglichen. Wenn die primäre Temperatur T1 kleiner als (oder gleich) der Schwellentemperatur ist, kann eine Dieselabgasfluidpumpe (DEF-Pumpe) noch nicht gefüllt werden und der DEF-Tank 18 muss aufgetaut werden. In Schritt 128 wird das elektronisch gesteuerte Kühlmittelventil 22 geöffnet, um das DEF innerhalb des DEF-Tanks 18 zu erwärmen, und das Verfahren kehrt zu den Schritten 108 und 112 zurück. Falls die primäre Temperatur T1 größer als (oder gleich) der Schwellentemperatur bei Schritt 124 ist, geht das Verfahren 104 zu Schritt 132 und die Steuerung 66 vergleicht die sekundäre Temperatur T2 mit der Schwellentemperatur. Falls die sekundäre Temperatur T2 größer als (oder gleich) der Schwellentemperatur ist, wird die DEF-Pumpe in Schritt 136 gefüllt. Falls die sekundäre Temperatur T2 bei Schritt 132 kleiner als (oder gleich) der Schwellentemperatur ist, wird das elektronisch gesteuerte Kühlmittelventil 22 geöffnet und das DEF weiter erwärmt. In einigen Ausführungsformen wird Schritt 132 weggelassen.
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Falls die sekundäre Temperatur T2 bei Schritt 120 kleiner als die primäre Temperatur T1 ist, geht das Verfahren 104 zu Schritt 140 und die sekundäre Temperatur T2 wird mit der Schwellentemperatur verglichen. Das elektronisch gesteuerte Kühlmittelventil 22 wird bei Schritt 128 geöffnet, falls die sekundäre Temperatur T2 kleiner als (oder gleich) der Schwellentemperatur ist, und die DEF-Pumpe wird in Schritt 136 gefüllt, falls die sekundäre Temperatur T2 größer als (oder gleich) der Schwellentemperatur ist.
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Die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren stellen vorteilhaft eine verbesserte Steuerung der DEF-Auftauung und -Erwärmung innerhalb großer DEF-Tanks bereit. Dies kann zum Beispiel besonders wichtig bei DEF-Tanks 18 sein, die größer als 30 Gallonen sind, und Kühlflecken sind tendenziell vorhanden, wenn bestehende Systeme die Temperatur von DEF im gesamten DEF-Tank 18 falsch darstellen.
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Wie in 7A-D gezeigt, kann ein DEF-Tank 18, der eine erste Heizeinheit 30 und eine zweite Heizeinheit 30' einschließt, in entgegengesetzten Richtungen mit dem sekundären Sensor 46 und 50 angeordnet sein, die beabstandet von den Wärmetauschern 34 und 34' angeordnet sind. Der Ort des TULC 38 ist im Allgemeinen mittig innerhalb des DEF-Tanks 18, um die Auswirkungen des Schwappens von DEF innerhalb des DEF-Tanks 18 zu verringern. Der mittige Ort des TULC 38 kann jedoch zu einer ungenauen Beurteilung des Zustands von DEF innerhalb des DEF-Tanks 18 ohne Hinzufügen des sekundären Sensorarray 42 einschließlich der sekundären Sensoren 46 und 50 führen. 8A-D zeigen eine andere Ausführungsform eines DEF-Tanks 18, einschließlich zwei Heizeinheiten 30 und 30', die im Allgemeinen parallel zur gleichen Richtung weisend angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen können die DEF-Tankanordnungen, die in 7A-D und 8A-D gezeigt sind, nur einen sekundären Sensor 46 oder mehr als zwei sekundäre Sensoren einschließen. Die Wärmetauscher 34,34' sind in getrennten Abschnitten des DEF-Tanks 18 positioniert, um eine Erwärmung für getrennte Bereiche, Volumina oder Abschnitte des DEF-Tanks 18 bereitzustellen, um das DEF innerhalb des DEF-Tanks 18 homogener aufzutauen. Die separaten Abschnitte des DEF-Tanks 18 überlappen sich nicht. Die Wärmetauscher 34, 34' sind in den getrennten Abschnitten nicht überlappend angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist ein erstes Heizelement, das den Wärmetauscher 34 einschließt, in einem ersten Abschnitt des Dieselabgastanks 18 positioniert, und ein zweites Heizelement, das den Wärmetauscher 34' einschließt, ist in einem zweiten Abschnitt des Dieselabgastanks 18 positioniert, der sich nicht mit dem ersten Abschnitt überlappt.
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Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine weit gefasste Bedeutung haben, die mit dem üblichen und akzeptierten Sprachgebrauch von Fachleuten übereinstimmt, bei denen der Gegenstand dieser Offenbarung in Zusammenhang steht. Fachleute, die diese Offenbarung überprüfen, sollten sich darüber im Klaren sein, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale ermöglichen sollen, ohne den Anwendungsbereich dieser Merkmale auf die angegebenen genauen numerischen Bereiche zu beschränken. Dementsprechend sollten diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie darauf hinweisen, dass unwesentliche oder unwichtige Modifikationen oder Änderungen des beschriebenen und beanspruchten Gegenstands als im Anwendungsbereich der Offenbarung liegend angesehen werden, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben.
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Es ist anzumerken, dass der Begriff „beispielhaft“ und Variationen davon, wie er hierin zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet wird, angeben soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen oder Veranschaulichungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass solche Begriffe nicht bedeuten sollen, dass solche Ausführungsformen notwendigerweise außergewöhnliche oder superlative Beispiele sind).
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Der Begriff „gekoppelt“ und Variationen davon, wie er hier verwendet wird, bedeutet das Verbinden von zwei Elementen direkt oder indirekt miteinander. Eine solche Verbindung kann stationär (z. B. dauerhaft oder fest) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) sein. Eine solche Verbindung kann erreicht werden, indem die beiden Elemente direkt miteinander gekoppelt werden, indem die beiden Elemente unter Verwendung eines oder mehrerer separater Zwischenelemente miteinander gekoppelt werden, oder indem die beiden Elemente unter Verwendung eines Zwischenelements miteinander gekoppelt werden, das einstückig als ein einziger einheitlicher Körper mit einem der beiden Elemente gebildet wird. Wenn „gekoppelt“ oder Variationen davon durch einen zusätzlichen Begriff modifiziert werden (z. B. „direkt gekoppelt“), wird die oben angegebene allgemeine Definition von „gekoppelt“ durch die eindeutige Bedeutung des zusätzlichen Begriffs modifiziert (z. B. bedeutet „direkt gekoppelt“ das Verbinden von zwei Elementen ohne ein separates Zwischenelement), was zu einer engeren Definition als der oben angegebenen allgemeinen Definition von „gekoppelt“ führt. Eine solche Kopplung kann mechanisch, elektrisch oder fluidisch sein. So kann z. B. die Schaltung A kommunizierend mit der Schaltung B „gekoppelt“ sein, was bedeutet, dass die Schaltung A direkt mit der Schaltung B kommuniziert (d. h. ohne Vermittler) oder indirekt mit der Schaltung B kommuniziert (z. B. über einen oder mehrere Vermittler).
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Verweise hierin auf die Stellungen von Elementen (z. B. „oben“, „unten“, „über“, „unter“) werden lediglich verwendet, um die Ausrichtung der verschiedenen Elemente in den FIGUREN zu beschreiben. Es ist zu beachten, dass die Ausrichtung verschiedener Elemente gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen unterschiedlich sein kann und dass vorgesehen ist, dass derartige Unterschiede in der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind.
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Während in 5 verschiedene Schaltungen mit spezieller Funktionalität gezeigt sind, versteht es sich, dass die Steuerung 66 eine beliebige Anzahl von Schaltungen beinhalten kann, um die hierin beschriebenen Funktionen zu erfüllen. Zum Beispiel können die Aktivitäten und Funktionalitäten der Sensorschaltung 84, der ECM-Schaltung 88, der Modellierungsmaschine 92 und der Heizschaltung 96 in mehreren Schaltungen oder als eine einzige Schaltung kombiniert werden. Es können zudem zusätzliche Schaltungen mit zusätzlicher Funktionalität vorhanden sein. Ferner kann die Steuerung 66 ebenso andere Aktivitäten steuern, die über den Umfang der vorliegenden Offenbarung hinausgehen.
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Wie vorstehend und bei einer Konfiguration erwähnt können die „Schaltungen“ in einem maschinenlesbaren Medium zur Ausführung durch verschiedene Arten von Prozessoren, wie den Prozessor 74 aus 5, implementiert sein. Eine identifizierte Schaltung von ausführbarem Code kann beispielsweise einen oder mehrere physische oder logische Blöcke von Computeranweisungen umfassen, die beispielsweise als ein Objekt, eine Prozedur oder eine Funktion organisiert sein können. Die ausführbaren Dateien einer identifizierten Schaltung müssen jedoch nicht physisch zusammen liegen, sondern können unterschiedliche Anweisungen umfassen, die an unterschiedlichen Stellen gespeichert sind und die, wenn sie logisch miteinander verbunden sind, die Schaltung umfassen und den angegebenen Zweck für die Schaltung erreichen. In der Tat kann eine Schaltung von computerlesbarem Programmcode eine einzelne Anweisung oder viele Anweisungen sein und kann sogar über mehrere unterschiedliche Codesegmente, auf unterschiedliche Programme und über mehrere Speichervorrichtungen verteilt sein. Auf ähnliche Weise können Betriebsdaten innerhalb von Schaltungen identifiziert und hierin realisiert werden, wobei sie in jeder geeigneten Form vorliegen und in jeder geeigneten Art von Datenstruktur organisiert sein können. Die Betriebsdaten können als ein einziger Datensatz gesammelt werden, oder sie können über unterschiedliche Stellen verteilt sein, einschließlich über unterschiedliche Speichervorrichtungen, und sie können, wenigstens teilweise, lediglich als elektronische Signale in einem System oder Netzwerk vorliegen.
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Der Begriff „Prozessor“ wird vorstehend zwar kurz definiert, die Begriffe „Prozessor“ und „Verarbeitungsschaltung“ sind jedoch weit auszulegen. In dieser Hinsicht und wie oben erwähnt, kann der „Prozessor“ als ein/eine oder mehrere Universal-Prozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGA), digitale Signalprozessoren (DSP) oder andere geeignete elektronische Datenverarbeitungskomponenten implementiert werden, die derart aufgebaut sind, dass sie von dem Speicher bereitgestellte Befehle ausführen. Der eine oder die mehreren Prozessoren können die Form eines Single-Core-Prozessors, Multi-Core-Prozessors (z. B. eines Dual-Core-Prozessors, eines Triple-Core-Prozessors, eines Quad-Core-Prozessors usw.), eines Mikroprozessors usw. annehmen. In einigen Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Prozessoren sich außerhalb der Einrichtung befinden, z. B. kann der eine oder können die mehreren Prozessoren ein Remote-Prozessor (z. B. ein cloudbasierter Prozessor) sein. Alternativ oder zusätzlich kann/können der eine oder die mehreren Prozessoren intern und/oder lokal in der Einrichtung sein. In dieser Hinsicht kann eine bestimmte Schaltung oder können deren Komponenten lokal (z. B. als Teil eines lokalen Servers, eines lokalen Computersystems usw.) oder entfernt (z. B. als Teil eines Remote-Servers wie eines cloudbasierten Servers) angeordnet sein. Zu diesem Zweck kann eine hierin beschriebene „Schaltung“ Komponenten aufweisen, die über eine oder mehrere Orte verteilt sind.
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Ausführungsformen innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Offenbarung beinhalten Programmprodukte, die maschinenlesbare Medien umfassen, auf denen maschinenausführbare Befehle oder Datenstrukturen gespeichert sind oder gespeichert werden. Solche maschinenlesbaren Medien können alle verfügbaren Medien sein, auf die ein Universal- oder Spezialcomputer oder eine andere Maschine mit einem Prozessor zugreifen kann. Beispielsweise können solche maschinenlesbaren Medien RAM, ROM, EPROM, EEPROM oder andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder jedes andere Medium umfassen, das dazu verwendet werden kann, einen gewünschten Programmcode in Form von maschinenausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu enthalten oder zu speichern, und auf das von einem Universal- oder Spezialcomputer oder einer anderen Maschine mit einem Prozessor zugegriffen werden kann. Kombinationen aus dem oben Genannten sind ebenfalls im Anwendungsbereich von maschinenlesbaren Medien enthalten. Maschinenausführbare Anweisungen beinhalten z. B. Anweisungen und Daten, die einen Allzweckcomputer, einen Spezialcomputer oder eine spezielle Verarbeitungsmaschine veranlassen, einen bestimmten Prozess oder eine Gruppe von Funktionen durchzuführen.
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Obwohl die Figuren und die Beschreibung eine bestimmte Reihenfolge der Verfahrensschritte veranschaulichen können, kann die Reihenfolge solcher Schritte von den Darstellungen und Beschreibungen abweichen, sofern oben nicht anders angegeben. Außerdem können zwei oder mehr Schritte gleichzeitig oder teilweise gleichzeitig durchgeführt werden, sofern oben nicht anders angegeben. Solche Abweichungen können beispielsweise von den gewählten Software- und Hardwaresystemen sowie von der Wahl des Konstrukteurs abhängen. Alle solchen Variationen sind im Rahmen der Offenbarung möglich. Ebenso könnten Softwareimplementierungen der beschriebenen Verfahren mit Standardprogrammiertechniken mit regelbasierter Logik und anderer Logik durchgeführt werden, um die verschiedenen Verbindungsschritte, Verarbeitungsschritte, Vergleichsschritte und Entscheidungsschritte zu realisieren.
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Es ist wichtig anzumerken, dass der Aufbau und die Anordnung des DEF-Heizsystems 10 wie in den verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen gezeigt nur der Veranschaulichung dienen. Zusätzlich kann jedes in einer Ausführungsform offenbarte Element in jede andere hier offenbarte Ausführungsform eingebaut oder dort verwendet werden. Zum Beispiel kann die Steuerung 66 des Ausführungsbeispiels in das ECM 62 des Ausführungsbeispiels eingebaut werden. Obwohl vorstehend nur ein Beispiel für ein Element aus einer Ausführungsform beschrieben wurde, das in eine andere Ausführungsform eingebaut oder dort verwendet werden kann, versteht es sich, dass andere Elemente der verschiedenen Ausführungsformen in eine beliebige der anderen hierin offenbarten Ausführungsformen eingebaut oder dort verwendet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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