JP3619524B2 - Charge pressure control device - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は請求項1の上位概念のチャージ圧力制御装置を基礎とする。
【0002】
【従来の技術】
自動車中に内燃機関の制御のため圧力センサを使用しこの圧力センサは内燃機関の吸込管中に配置されていて制御回路に対する信号を送出しこの信号を用いて内燃機関が制御されるようにすることが公知である。
【0003】
ターボチャージャ付きの内燃機関ではチャージ圧力の測定には特別な重要性がある。酷使される頻度の高い機関は許容チャージ圧力領域を十分に使い尽くし、そのため過渡に高いチャージ圧力がわずかに起こっただけでも機関の損壊を来たすおそれがある。従って、制御に使用される圧力実際値をできるだけ正確に検出し、実際値検出上で生じ得る誤差、殊に、チャージ圧力センサにおけるドリフト現象を確実に識別することが重要である。そのようなエラーが識別された後では、チャージ圧力制御を確実に保証する適切な手段が講じられなければならない。
【0004】
ターボチャージャ付内燃機関の制御調整のためにその出力信号が用いられる圧力センサの監視用装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第3226849号公報から公知である。上記の圧力センサ監視用装置では、当該圧力信号が別の信号(これはスロットルバルブの閉成のもとでスロットルバルブスイッチから送出される)と比較されている。妥当性検査(チェック)においては、当該圧力信号がスロットルバルブの閉成状態のもとで物理的に可能な領域内にあるのかどうかがチェックされる。その領域内にない場合には、圧力センサの誤機能を指示するアラームがトリガされる。この公知装置のケースでは、圧力センサの欠陥は識別できるが、しかしながらその欠陥識別後も引き続き内燃機関の作動を可能にする手段は講じられていない。
【0005】
【発明の目的】
本発明の目的ないし課題とするところは上記の従来技術の欠点を克服することにある。
【0006】
【発明の構成】
上記課題は独立請求項に記載の構成要件により解決される。
【0007】
本発明の独立請求項の特徴事項を成す構成要件により奏される利点は、圧力センサの非常に信頼性の高い監視が行われることと、圧力センサの欠陥検出後も引き続き内燃機関を作動させ続けることがが可能なことである。なぜならば補正された信号若しくは付加的な信号を用いてチャージ圧力制御を行うことができるからである。この場合圧力センサの欠陥は表示されると共に記憶され、それによって次回のメンテナンスサービスの際にその障害が取り除かれる。
【0008】
本発明の実施例では第2チャージ圧力センサにより第1チャージ圧力センサの監視が行なわれ、障害検出の際、正常に機能するセンサの信号がチャージ圧力制御のために使用される。本発明の別の実施例によれば雰囲気(大気)圧力との妥当性比較チェックが行なわれる(これはいずれにしろ多くのシステムで共に測定されているものである)。本発明の別の構成例では、準定常的作動状態において推定されるチャージ圧力値との妥当性比較チェックが行われる。測定された値と推定値との間の偏差が比較的大きい場合には、誤機能が識別され、場合によっては補正が行なわれる。
【0009】
【実施例】
次に本発明を図示してあり、以下詳述する。
【0010】
図1中10は内燃機関のシリンダ10aにおけるピストンを表わす。シリンダ10aは管11を介して公知のように排ガスターボチャージャ12と接続されている。ターボチャージャ12には排ガスが直接ピストン10から供給され、その際チャージ圧力制御機構13、例えばチャージ圧力制御弁を介して排ガスの一部が、ターボチャージャのところにおけるバイパス14を経由して直接的に排出部15中に導入される。よってこの弁を介しては異常に高い圧力の形成されるのが阻止される。チャージ圧力制御調整機構13は評価装置18を介して制御される。この評価装置18は通常制御装置27の1構成部分である。
【0011】
正常な制御動作が行われ得るため、管11内に高圧側にターボチャージャ12とピストン10との間に1つ又は複数のチャージ圧力センサ16,17が設けられている。上記チャージ圧力センサ16,17は線路を介して評価装置18と接続されており、圧力センサ16,17の出力信号が、制御装置27の評価装置18内で処理される。
【0012】
評価装置18ないし制御装置27には処理のため別の信号が供給され(これらの別の信号は例えば大気圧センサ19、回転数センサ20又はニードルストロークセンサ21から送出される)、制御装置27によってはチャージ圧力制御に必要な制御信号がトリガされる。
【0013】
正常な機能を以てチャージ圧力制御を行なうにはできるだけ正確でかつ信頼性の高い、チャージ圧力実際値検出が必要であるので、チャージ圧力センサの誤機能が識別された場合には、相応の対抗手段を講じるようにしなければならない。従って以下に述べる監視手段が実施される。
【0014】
2つのチャージ圧力センサが使用される場合、それの出力信号は相互に関連づけられるとよい。それにより当該両センサのうちの1つの誤機能を識別検出し得る。図2には妥当性検査を用いてのその種誤り検出を可能にするフローチャートが示してある。
【0015】
第1ステップ30では第1チャージ圧力センサ16により検出された圧力P1が読み込まれ、次のステップ31では信号レンジチェックが実施され、その際には当該圧力値P1が、最小限可能な圧力値Pminより大でありかつ最大限可能な圧力値Pmaxより小であるかどうかがチェックされる。上記圧力P1が上記条件(要件)を充足しない場合にはステップ32において第1チャージ圧力センサ16の欠陥が検出される。上記圧力P1が当該の可能な限界内にある場合にはステップ33において、チャージ圧力センサが正常であることが識別される。
【0016】
ステップ34では第2チャージ圧力センサにより検出された圧力値P2が読込まれ、この圧力値は後続のステップ35において、最小限可能な圧力値Pminより大でありかつ最大限可能な圧力値Pmaxより小であるかどうかがチェックされる。この条件が満たされない場合には、ステップ36において、第2チャージ圧力センサ17に欠陥のあることが識別される。
【0017】
第2チャージ圧力センサより送出された圧力値P2が、ステップ35にて実施される信号レンジチェックの要件を充足すると、ステップ37にて、第2チャージ圧力センサが正常に機能していることが識別される。
【0018】
次のステップ38では第1チャージ圧力センサから送出された圧力値P1が、第2チャージ圧力センサより送出された圧力値P2より大であるか否かがチェックされる。この条件が充足されている場合、ステップ39では圧力値P1が有効値であると識別され、制御のために用いられる(P1=PReg)。これに対して圧力値P2がP1より大である場合には、圧力値P2が制御に用いられる(P2=PReg)。このような手段によって、常により高い方の圧力値が制御に用いられる(但し両チャージ圧力センサ16,17が正常に機能することを前提とする)。
【0019】
これに対してステップ32又は36において、第1のチャージ圧力センサ16又は第2のチャージ圧力センサ17から有効な領域内にはない信号が供給されていることが判明した場合には、それぞれ他のセンサから供給される値がチャージ圧力制御のために用いられる。このように2つのチャージ圧力センサのうちの一方が正常に機能していないことが識別されると、このことがステップ41にて指示される。更に2つのチャージ圧力センサから送出された圧力値が相互に著しく偏差している場合には、そのことを識別すると同時に記憶することも可能である。そのような大きな偏差は、欠陥が生じていることを示唆し、同様にステップ41を介して表示され得る。この場合前記表示は直ちに行うこともできるし、あるいは制御装置に一旦中間記憶したのち、次回のメンテナンス整備の際に識別されるようにしてもよい。
【0020】
排ガス再循環系を備えたターボ機関の場合では、通常は既に大気圧センサ19が設けられている。そのような機関の場合では、第1のチャージ圧力センサの信号としてのチャージ圧力センサ16の出力信号と、既存の大気圧センサ19の出力信号が妥当性比較チェックされる。従ってこのようなケースでは第2のチャージ圧力センサは不要となる。
【0021】
そのような機関の場合では、無負荷状態(アイドリング状態)において数秒の待機時間の経過後は、チャージ圧力がほぼ大気圧PAtmに相応する値まで低下するので、上記機関が数秒間に亘って無負荷状態(アイドリング状態)で作動しているときには常に、チャージ圧力センサから供給された信号と、大気圧センサ19から供給された信号の比較が行なわれる。チェックプログラムも基本的には前述の2つのチャージ圧力センサの比較の時と同じように構成でき、図2に示すシーケンスプログラムは単に次のように補足されるだけでよい。即ち、第1ステップ30の前に3つの付加的ステップが実行されるだけでよい。図3には、それらの3つの付加的ステップが略示してある。ステップ42では先ず、機関が無負荷状態(アイドリング状態)で作動されているか否かが識別されなければならない。これに対しては例えば、ニードルストロークセンサ21からの出力信号のチェックがなされてもよい。そのような信号のチェックによれば、機関が無負荷状態(アイドリング状態)で作動されているのかどうかがわかる。ひきつづいてステップ43では数秒の待機時間が経過するまで待機する。この待機時間の経過後も機関が引き続き無負荷状態(アイドリング状態)で作動されている場合には、大気圧センサ19より送出された圧力値がステップ44で受入れられる。この圧力値はほぼ大気圧PAtmに相応し得る。
【0022】
そのように求められた圧力値を用いれば、後は図2のステップ31の場合と同じような信号レンジチェックが行える。その場合には最小限可能な大気圧と最大限可能な大気圧によって、信号レンジチェックの許容範囲に対する上方の限界と下方の限界が与えられる。つまりここでは第2の信号として、同じ様に信号レンジチェックの実施が可能な、大気圧センサから求められた圧力値が利用されている。
【0023】
チャージ圧力制御に対し、ステップ38にて両圧力センサが正常に機能していることが識別された場合には、チャージ圧力センサ16の信号が使用される(このケースでは比較テストのステップ38の後で、大気圧センサ19から供給された信号に等しいかそれより大きい圧力値を有する)。
【0024】
それに対して、大気圧センサ19から、より高い圧力値が供給され、チャージ圧力センサによって求められた圧力値は信号レンジチェックで示される限界内にあることが識別されると、チャージ圧力センサ16の圧力値が、両信号の差分値分だけ高められる。その際次のチャージ圧力センサテストまでは、前記差分値だけ高められた、チャージ圧力センサの値がチャージ圧力制御に用いられる。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、圧力センサの非常に信頼性の高い監視が行われ、圧力センサに障害が検出された場合でも内燃機関の引続いての作動が可能であり、圧力センサの欠陥障害が指示されるとそれが記憶され、それによって次回のメンテナンスサービスの際にその障害が速やかに取除かれるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ターボチャージャは内燃機関の主要部分の概念図である。
【図2】誤り検出を可能にするフローチャートを示す図である。
【図3】図2のフローチャートを補充するフローチャート部分を示す図である。
【図4】可能なテストシーケンスを示すフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
10 ピストン、 11 管、 12 ターボチャージャ、 13 チャージ圧力制御機構
[0001]
[Industrial application fields]
The invention is based on the charge pressure control device of the superordinate concept of claim 1.
[0002]
[Prior art]
A pressure sensor is used in the vehicle for controlling the internal combustion engine, which is arranged in the suction pipe of the internal combustion engine and sends a signal to the control circuit so that the internal combustion engine is controlled using this signal. It is known.
[0003]
In an internal combustion engine with a turbocharger, the measurement of the charge pressure is of special importance. An engine that is heavily used will exhaust the allowable charge pressure region sufficiently, and even a slight high charge pressure may cause damage to the engine. It is therefore important to detect the actual pressure value used for control as accurately as possible and to reliably identify errors that may occur in the actual value detection, in particular the drift phenomenon in the charge pressure sensor. After such an error is identified, appropriate measures must be taken to ensure charge pressure control.
[0004]
An apparatus for monitoring a pressure sensor, whose output signal is used for control adjustment of an internal combustion engine with a turbocharger, is known, for example, from German Offenlegungsschrift 3,268,849. In the above pressure sensor monitoring device, the pressure signal is compared with another signal (which is sent from the throttle valve switch when the throttle valve is closed). In the validity check (check), it is checked whether the pressure signal is in a physically possible area under the closed state of the throttle valve. If not in that area, an alarm is triggered indicating a malfunction of the pressure sensor. In the case of this known device, faults in the pressure sensor can be identified, however, no measures have been taken to continue operation of the internal combustion engine after the fault identification.
[0005]
OBJECT OF THE INVENTION
The object or problem of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art.
[0006]
[Structure of the invention]
The above problems are solved by the constituent features described in the independent claims.
[0007]
The advantages provided by the constituent features that characterize the independent claims of the present invention are that the pressure sensor is very reliably monitored and that the internal combustion engine continues to operate after detection of a fault in the pressure sensor. It is possible. This is because charge pressure control can be performed using a corrected signal or an additional signal. In this case, the fault of the pressure sensor is displayed and stored so that the fault is removed during the next maintenance service.
[0008]
In the embodiment of the present invention, the first charge pressure sensor is monitored by the second charge pressure sensor, and the signal of the normally functioning sensor is used for charge pressure control when a failure is detected. According to another embodiment of the present invention, a validity check against atmospheric (atmospheric) pressure is performed (which is measured together in any number of systems anyway). In another configuration example of the present invention, a validity comparison check with a charge pressure value estimated in a quasi-stationary operating state is performed. If the deviation between the measured value and the estimated value is relatively large, a malfunction is identified and, in some cases, correction is performed.
[0009]
【Example】
The invention will now be illustrated and described in detail below.
[0010]
In FIG. 1, 10 represents a piston in a cylinder 10a of the internal combustion engine. The cylinder 10a is connected to the exhaust gas turbocharger 12 through a pipe 11 as is known. Exhaust gas is directly supplied to the turbocharger 12 from the piston 10, and at this time, a part of the exhaust gas directly passes through a charge pressure control mechanism 13, for example, a charge pressure control valve, via a bypass 14 at the turbocharger. It is introduced into the discharge unit 15. Therefore, an abnormally high pressure is prevented from being formed through this valve. The charge pressure control adjustment mechanism 13 is controlled via the evaluation device 18. The evaluation device 18 is a component part of the normal control device 27.
[0011]
One or more charge pressure sensors 16 and 17 are provided between the turbocharger 12 and the piston 10 on the high pressure side in the pipe 11 so that a normal control operation can be performed. The charge pressure sensors 16 and 17 are connected to the evaluation device 18 via lines, and output signals from the pressure sensors 16 and 17 are processed in the evaluation device 18 of the control device 27.
[0012]
The evaluation device 18 or the control device 27 is supplied with other signals for processing (these other signals are sent from, for example, the atmospheric pressure sensor 19, the rotational speed sensor 20 or the needle stroke sensor 21). The control signal required for charge pressure control is triggered.
[0013]
In order to perform charge pressure control with a normal function, it is necessary to detect the actual value of the charge pressure as accurately and reliably as possible. Therefore, if a malfunction of the charge pressure sensor is identified, a corresponding countermeasure should be used. You must try to take it. Accordingly, the monitoring means described below is implemented.
[0014]
If two charge pressure sensors are used, their output signals may be correlated. As a result, a malfunction of one of the two sensors can be identified and detected. FIG. 2 shows a flow chart that enables such error detection using validity checking.
[0015]
In the first step 30, the pressure P1 detected by the first charge pressure sensor 16 is read, and in the next step 31, a signal range check is performed. In this case, the pressure value P1 is the minimum possible pressure value Pmin. It is checked whether it is greater than and less than the maximum possible pressure value Pmax. If the pressure P1 does not satisfy the condition (requirement), a defect in the first charge pressure sensor 16 is detected in step 32. If the pressure P1 is within the possible limits, in step 33 it is identified that the charge pressure sensor is normal.
[0016]
In step 34, the pressure value P2 detected by the second charge pressure sensor is read, and in step 35, this pressure value is larger than the minimum possible pressure value Pmin and smaller than the maximum possible pressure value Pmax. Is checked. If this condition is not met, it is identified in step 36 that the second charge pressure sensor 17 is defective.
[0017]
If the pressure value P2 sent from the second charge pressure sensor satisfies the requirements of the signal range check performed in step 35, it is identified in step 37 that the second charge pressure sensor is functioning normally. Is done.
[0018]
In the next step 38, it is checked whether or not the pressure value P1 sent from the first charge pressure sensor is larger than the pressure value P2 sent from the second charge pressure sensor. If this condition is satisfied, the pressure value P1 is identified as an effective value in step 39 and used for control (P1 = P Reg ). On the other hand, when the pressure value P2 is larger than P1, the pressure value P2 is used for control (P2 = P Reg ). By such means, the higher pressure value is always used for control (provided that both charge pressure sensors 16, 17 function normally).
[0019]
On the other hand, if it is determined in step 32 or 36 that a signal that is not within the effective region is supplied from the first charge pressure sensor 16 or the second charge pressure sensor 17, The value supplied from the sensor is used for charge pressure control. Thus, if it is identified that one of the two charge pressure sensors is not functioning normally, this is indicated in step 41. Further, when the pressure values sent from the two charge pressure sensors deviate significantly from each other, this can be identified and stored at the same time. Such large deviations indicate that a defect has occurred and can be displayed via step 41 as well. In this case, the display may be performed immediately or may be temporarily stored in the control device and then identified at the next maintenance.
[0020]
In the case of a turbo engine equipped with an exhaust gas recirculation system, usually an atmospheric pressure sensor 19 is already provided. In the case of such an engine, the output signal of the charge pressure sensor 16 as the signal of the first charge pressure sensor and the output signal of the existing atmospheric pressure sensor 19 are checked for validity. Therefore, in such a case, the second charge pressure sensor is unnecessary.
[0021]
In the case of such an engine, after a waiting time of several seconds in the no-load state (idling state), the charge pressure decreases to a value corresponding to the atmospheric pressure P Atm. When operating in the no-load state (idling state), the signal supplied from the charge pressure sensor is compared with the signal supplied from the atmospheric pressure sensor 19. The check program can be basically configured in the same manner as the comparison of the two charge pressure sensors described above, and the sequence program shown in FIG. 2 only needs to be supplemented as follows. That is, only three additional steps need be performed before the first step 30. FIG. 3 schematically shows those three additional steps. In step 42, it must first be identified whether the engine is operating in an unloaded condition (idling condition). For example, an output signal from the needle stroke sensor 21 may be checked. By checking such a signal, it can be determined whether the engine is operating in an unloaded condition (idling condition). Subsequently, in step 43, the process waits until a waiting time of several seconds elapses. If the engine continues to operate in the no-load state (idling state) even after the standby time has elapsed, the pressure value sent from the atmospheric pressure sensor 19 is accepted in step 44. This pressure value can correspond approximately to the atmospheric pressure P Atm .
[0022]
If the pressure value thus obtained is used, a signal range check similar to that in step 31 in FIG. 2 can be performed thereafter. In that case, the minimum possible atmospheric pressure and the maximum possible atmospheric pressure provide an upper limit and a lower limit for the allowable range of the signal range check. That is, here, the pressure value obtained from the atmospheric pressure sensor that can perform the signal range check in the same manner is used as the second signal.
[0023]
For charge pressure control, if it is determined in step 38 that both pressure sensors are functioning properly, the signal of the charge pressure sensor 16 is used (in this case after step 38 of the comparison test). And has a pressure value equal to or greater than the signal supplied from the atmospheric pressure sensor 19).
[0024]
On the other hand, when a higher pressure value is supplied from the atmospheric pressure sensor 19 and it is identified that the pressure value obtained by the charge pressure sensor is within the limit indicated by the signal range check, the charge pressure sensor 16 The pressure value is increased by the difference value between the two signals. At that time, until the next charge pressure sensor test, the value of the charge pressure sensor increased by the difference value is used for charge pressure control.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, very reliable monitoring of the pressure sensor is performed, and even if a fault is detected in the pressure sensor, the internal combustion engine can continue to operate, indicating a fault fault in the pressure sensor. If this is done, it will be stored, and this will have the effect of quickly removing the failure during the next maintenance service.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a main part of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a flowchart illustrating error detection.
FIG. 3 is a diagram showing a flowchart portion that supplements the flowchart of FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart showing a possible test sequence.
[Explanation of symbols]
10 piston, 11 pipe, 12 turbocharger, 13 charge pressure control mechanism

Claims (2)

内燃機関の高圧側にチャージ圧力センサ(16)を有するチャージ付内燃機関におけるチャージ圧力制御装置において、
上記チャージ圧力センサ(16)からはチャージ圧力に依存した信号が送出されるように構成されており
前記チャージ圧力センサ(16)の機能性が妥当性比較検査によって監視されており、
当該妥当性比較検査のもとでは、上記チャージ圧力センサ(16)の出力信号が、許容領域内にあるか否かがチェックされ
前記チャージ圧力センサ(16)の出力信号は、評価装置(18)内で妥当性に関して第2のチャージ圧力センサ(17)から供給されるさらなる信号と比較がなされ
前記第2のチャージ圧力センサ(17)の出力信号も、妥当性比較検査の枠内で評価装置(18)内で許容領域内にあるかどうかに関する検査がなされ
前記妥当性比較検査においてエラーが何も検出されない限りは、前記チャージ圧力センサ(16、17)の内のより高いチャージ圧力を表わしている信号が当該チャージ圧力制御に用いられるように構成されていることを特徴とするチャージ圧力制御装置。
In the charge pressure control apparatus for an internal combustion engine with a charge having a charge pressure sensor (16) on the high pressure side of the internal combustion engine,
The charge pressure sensor (16) is configured to send a signal depending on the charge pressure ,
The functionality of the charge pressure sensor (16) is monitored by a validity comparison test;
Under the validity comparison test, it is checked whether the output signal of the charge pressure sensor (16) is within the allowable range ,
The output signal of the charge pressure sensor (16) is compared with further signals supplied from the second charge pressure sensor (17) for validity in the evaluation device (18).
The output signal of the second charge pressure sensor (17) is also inspected as to whether it is within the allowable range in the evaluation device (18) within the validity comparison inspection frame ,
As long as no error is detected in the validity comparison test, a signal representing a higher charge pressure in the charge pressure sensor (16, 17) is used for the charge pressure control . A charge pressure control device.
内燃機関の高圧側にチャージ圧力センサ(16)を有するチャージ付内燃機関におけるチャージ圧力制御装置において
上記チャージ圧力センサ(16)からはチャージ圧力に依存した信号が送出されるように構成されており
前記チャージ圧力センサ(16)の機能性が妥当性比較検査によって監視されており
当該妥当性比較検査のもとでは、上記チャージ圧力センサ(16)の出力信号が、許容領域内にあるか否かがチェックされ
機関がアイドリング動作状態にあることが識別された場合に、評価装置(18)内で妥当性に関して、前記チャージ圧力センサ(16)の出力信号と、大気圧センサ(19)から供給されたさらなる信号との比較がなされ
前記大気圧センサ(19)の出力信号も、妥当性比較検査の枠内で評価装置(18)内において許容領域内にあるかどうかに関する検査がなされ
前記妥当性比較検査においてエラーが何も検出されない限りは、チャージ圧力センサの信号が当該チャージ圧力制御に用いられ、
大気圧センサから、チャージ圧力センサより高い圧力値が供給され、チャージ圧力センサの信号との間に大きな差が生じている場合には、チャージ圧力センサの信号を、当該チャージ圧力センサと大気圧センサの圧力の差分だけ高めて用いるようにしたことを特徴とするチャージ圧力制御装置。
In the charge pressure control apparatus for an internal combustion engine with a charge having a charge pressure sensor (16) on the high pressure side of the internal combustion engine ,
The charge pressure sensor (16) is configured to send a signal depending on the charge pressure ,
The functionality of the charge pressure sensor (16) is monitored by a validity comparison test ;
Under the validity comparison test, it is checked whether the output signal of the charge pressure sensor (16) is within the allowable range ,
If it is identified that the engine is in idling operation, the output signal of the charge pressure sensor (16) and the further signal supplied from the atmospheric pressure sensor (19) for validity in the evaluation device (18). Comparison with
The output signal of the atmospheric pressure sensor (19) is also inspected as to whether it is within the allowable range in the evaluation device (18) within the frame of the validity comparison inspection ,
As long as no error is detected in the validity comparison test, the charge pressure sensor signal is used for the charge pressure control,
When a pressure value higher than that of the charge pressure sensor is supplied from the atmospheric pressure sensor and there is a large difference between the charge pressure sensor signal and the charge pressure sensor signal, the charge pressure sensor signal and the atmospheric pressure sensor are A charge pressure control device characterized in that it is used by increasing only the pressure difference .
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