维护从机动车辆的储罐提取液体的系统的过滤装置的方法与流程

1.本发明大体涉及机动车辆的废气处理系统。其更特别地涉及维护用于过滤在这样的系统中使用的液体添加剂以控制来自机动车辆的发动机的废气的污染的装置。本发明特别地适用于设置有柴油发动机的车辆中，例如包括这样的发动机的轻型车辆、多用途车辆或者卡车（或者重型货车）中。


背景技术：

2.由具有压缩点火发动机（已知为柴油发动机）的车辆或者由具有火花点火发动机（已知为汽油发动机）的车辆产生的废气特别地由诸如碳氧化物（cox，用于指代co和co2）和氮氧化物（nox，用于指代no和no2）的气态大气污染物构成。柴油发动机特别地受到旨在减少其排放的污染物气体量的法规的约束。限制排放的氮氧化物水平的标准是其中一个示例，并且趋向于越来越严格。
3.对于其中这种情况已经存在的设置有柴油发动机的车辆，以及对于其中这种情况很快会出现的设置有汽油发动机的车辆，来自发动机废气的污染能够借助于实施污染控制方法（诸如scr（选择性催化还原）方法）的气体处理系统进行控制。scr方法使用污染控制液体添加剂以便选择性还原废气中含有的氮氧化物（nox）。污染控制液体添加剂是指能够被喷射到发动机的废气处理装置中的污染控制产品，其目的是在废气被排放到大气中之前控制废气的污染。
4.在scr方法中通常被使用的液体添加剂被称为柴油排放液或者def。这种添加剂（也以adblue
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品牌销售）是32.5%（按质量计）尿素水溶液，其是氨前体（nh3）。在这样的情况下，由排气供应的热能是用于将def转变成氨的催化剂。氨与废气中的氮氧化物（nox）反应以得到更少的污染物质，即氮气（n2）、水和二氧化碳（co2）。在scr方法中使用的氨因此是以液体添加剂形式供应的还原剂。
5.在设置有废气处理系统的车辆中，液体添加剂通常被存储在专用储罐中。它由提取系统从其提取，该系统特别地包括泵，该泵适于使其在液压回路中以给定流率循环到喷射器。该喷射器的作用是在控制单元的控制下在每个时刻将正确量的添加剂以微液滴的形式喷洒到废气流中。控制单元的作用是根据废气处理系统的实际需要计量要喷射的添加剂的量，并相应地控制喷射器。根据诸如例如给定时刻的液体添加剂的温度或者液压压力的参数来执行这种计量和控制。
6.除了泵之外，提取系统大体包括用于过滤液体添加剂的至少一个装置。主要过滤装置位于液压回路中泵的上游。其降低到达泵且之后到达喷射器的液体被杂质（例如灰尘或者悬浮颗粒）污染的风险。这样的污染将导致提取系统的性能恶化，且更广泛地说，导致整个废气处理系统的性能恶化。通常，对于设置有废气处理系统且用于越野的全地形车辆，专用储罐中含有的液体添加剂经常被这样的杂质污染。将过滤装置包含到系统中可以使废气处理系统的性能水平维持达最佳时段，尽管液体可能被杂质污染。
7.然而，已知过滤装置本身的性能在使用期间能够恶化。特别地，随着被污染的液体
流随时间通过过滤装置，杂质能够在所述过滤装置中堆积。废气处理系统的性能由于过滤装置的这种逐渐阻塞或者甚至堵塞而恶化。
8.此外，两种类型的过滤装置通常被用在提取系统中。首先，被称为相对过滤器的过滤装置，其过滤效率取决于过滤颗粒的大小。例如，大小y的颗粒为x%。第二，被称为绝对过滤器的过滤装置，其用作仅允许小于网的颗粒通过的网。换言之，大于给定值的颗粒被过滤装置所捕获。特别地在绝对过滤器的情况下，被捕获在过滤器中的颗粒逐渐降低通过装置的液体流率。那么在泵的标称操作期间不再能够获得喷射器所需的液体流率。因此，超出过滤装置的一定阻塞，废气处理系统的性能能够再次恶化，这一次是由于过滤装置。
9.当过滤装置已经超出一定阻塞水平之后，且特别地当其是绝对过滤器时，因此必须将其拆除，以便能够对其进行清洁或更换，并允许废气处理系统根据所实施的标准保持足够的性能水平。从提取系统移除过滤装置所必须需的拆除操作能够是辛苦且漫长的。它们也通常需要车辆在长时间内不动。因此，在这样的提取系统中，过滤装置保持接近其标称行为的行为的能力至关重要。此外，根据其上安装这种提取系统的车辆的类型和这种车辆的用途，过滤装置能够阻塞的速度变化很大。


技术实现要素：

10.本发明旨在通过提出一种方法来削弱现有技术的上述缺点，该方法使得能够增加用于从机动车辆的储罐提取液体的系统的过滤装置提供接近其标称性能的性能的时段。因此过滤装置能够被使用较长时段而不需要不便的操作来保持其处于工作条件或更换它。此外，方法能够被提前配置以适合其上安装系统的车辆的类型和其实际操作条件。过滤装置仅基于特别适于车辆实际操作条件的标准进行清洁，并且因此该方法使得可以优化执行该方法所消耗的资源。
11.为此，本发明的第一方面提出了一种用于维护用于从机动车辆的储罐提取液体的系统的过滤装置的方法，所述提取系统包括可逆泵和过滤装置，所述可逆泵包括借助于过滤装置和抽吸管被连接到储罐的第一端口以及借助于排放管被连接到喷射装置的第二端口，所述提取系统进一步包括返回管，该返回管通过其第一端被连接到排放管并且通过其第二端被连接到储罐，所述方法包括由提取系统的控制单元执行的下述步骤：a）基于关联于提取系统的操作的至少一个风险标准来探测过滤装置的阻塞；b）基于关联于储罐中的液体的状态的至少一个应用标准来识别有利于过滤装置的清洁的背景；以及c）关闭喷射装置，并且在给定时间内，借助于可逆泵产生反向液体流，该反向液体在从返回管朝向抽吸管的方向上从返回管开始从储罐通过过滤装置经由抽吸管行进到储罐。
12.单独或组合地进行的实施例进一步提供了：在步骤a）期间，关联于提取系统的操作的每个风险标准对应于满足下述条件中的至少一个给定条件：
‑
在喷射阶段期间由压力传感器测量的在压力管中的压力在低于给定阈值的时间内下降大于给定阈值的值；
‑
自安装过滤装置以来由提取系统从储罐提取的液体体积大于给定阈值；
‑
自安装过滤装置以来执行的储罐填充操作的次数大于给定阈值；
‑
在由泵给液体加压期间的总压力增加时间大于给定阈值；
‑
在由所述泵给液体加压期间的所述泵的操作速度大于给定阈值；
‑
在由喷射装置进行给定液体的喷射期间的压降大于给定阈值；以及
‑
提取系统的环境条件是标称的。
13.在步骤a）期间，给定权重相应地与每个风险标准相关联，并且基于通过相应地与每个风险标准相关联的权重来加权的风险标准来探测过滤装置的阻塞。
14.在步骤b）期间，关联于储罐中的液体的状态的每个应用标准对应于满足下述条件中的至少一个给定条件：
‑
储罐包含大于给定阈值的液体量；
‑
车辆是静止的；
‑
与液体的给定量标准相关联的值大于给定阈值；以及
‑
在车辆的两个给定驱动循环之间流逝的时间大于给定阈值。
15.在步骤b）期间，给定权重相应地与每个应用标准相关联，并且基于通过相应地与每个应用标准相关联的权重来加权的应用标准来探测有利于过滤装置的清洁的背景。
16.在步骤c）期间，当满足如下条件中的至少一个时停止产生在从返回管朝向抽吸管的方向上从储罐行进到储罐的液体反向流：
‑
产生反向流的时间大于给定阈值；
‑
由压力传感器测量的在压力管中的压力在给定时间间隔内下降大于给定阈值的值；以及
‑
由压力传感器测量的在压力管中的压力针对给定时间大于给定阈值。
17.方法进一步包括：在执行步骤c）之后，第二次执行步骤a），并且如果探测到过滤装置的阻塞，则在存储器中存储与过滤装置的恶化相关联的信息项目并/或借助于车辆的人机界面发出指示过滤装置的恶化的警告。
18.方法的迭代次数和/或迭代频率被存储在存储器中，并且基于所述迭代次数和所述迭代频率，与更换过滤装置的需求相关联的信息项目被存储在存储器中且/或借助于车辆的人机界面发出指示更换过滤装置的需求的警告。
19.在第二方面中，本发明也涉及用于从机动车辆的储罐提取液体的系统的控制单元，其包括用于实施根据第一方面的用于维护用于过滤液体的装置的方法的所有步骤的手段。
20.在第三方面中，本发明也涉及用于从机动车辆的储罐提取液体的系统，其包括可逆泵和过滤装置，所述可逆泵包括借助于过滤装置和抽吸管被连接到储罐的第一端口以及借助于排放管被连接到喷射装置的第二端口，所述提取系统进一步：包括通过其第一端被连接到排放管并且通过其第二端被连接到储罐的返回管，以及根据第二方面的控制单元。
21.单独地或组合地进行的实施例进一步提供了：提取系统适于从机动车辆的专用储罐提取液体添加剂并且将所述液体添加剂喷射到所述机动车辆的废气处理系统中。
22.提取系统进一步包括位于返回管的第一和第二端之间的第二过滤装置。
23.返回管的第二端位于储罐中适于避免沉积在储罐的底部的颗粒或悬浮在储罐内
含有的液体的表面上的颗粒进入的给定高度处。
附图说明
24.在阅读下文描述后，本发明的其它特征和优点将变得更加明显。该描述纯粹地是说明性的并且应该参考附图进行阅读，在附图中：图1是具有用于还原nox的废气处理装置的机动车辆发动机的框图；图2是根据本发明的一个实施例的用于从机动车辆储罐提取液体的系统的示意图；图3是根据本发明的方法的实施例的步骤的示图；图4是图3中的方法的步骤a）的实施例的步骤的示图；图5是图3中的方法的步骤b）的实施例的步骤的示图；以及图6是图3中的方法的步骤c）的实施例的步骤的示图。
具体实施方式
25.在实施例的下文描述和附图的图中，相同或相似要素在附图中具有相同附图标记。
26.图1是具有内燃发动机102（例如柴油发动机）的机动车辆101的示意图。机动车辆101例如是私家车、多用途车辆、卡车或者教练车。机动车辆101也包括废气处理系统103，其具有催化转换器（或者催化剂）104以用于实施scr污染控制方法。车辆101包括用于液体添加剂的储罐105。储罐105借助于管107被连接到用于将液体添加剂喷洒到气体处理系统103中的喷射器108。通过泵向喷射器供应加压液体添加剂，该泵例如被包含到位于储罐中的液体添加剂计量模块106中。
27.当发动机102正操作时，其产生废气，并且朝向废气处理系统103引导这些气体。借助于液压回路向废气处理系统103供应液体添加剂，该液压回路由被包含到模块106中的泵、管107和喷射器108形成。喷射器108在催化剂104上游喷洒污染控制溶液，以便引起根据scr方法的nox的选择性催化还原。因此实现废气的污染控制。
28.液体添加剂仅在必要时且仅以一定的量被提取并喷射到污染控制系统中，以产生适于由发动机102在每一时刻产生的废气量的反应且避免喷射过量添加剂（可能导致过量氨的产生）和不必要地消耗添加剂。计量液体添加剂和管理泵的所有操作均由控制单元109管理。
29.参考图2，现在将描述根据本发明的一个实施例的用于从机动车辆储罐提取液体的系统的示意图。在所示示例中，提取系统202是液压回路，其用于将液体添加剂203从储罐105（该添加剂203被存储在该储罐105中）运送到喷射器208，该喷射器208将液体添加剂203以喷雾形式输送到废气处理系统或污染控制系统（诸如图1中所示的系统）。本领域技术人员将意识到，除了这种具体示例之外，这样的提取系统还能够被用于从机动车辆的储罐提取液体以用于通过任何喷射装置喷射到另一个系统中。
30.在所示的非限制示例中，液体添加剂（例如以adblue
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品牌销售的def）被存储在储罐105中，由此其在必要的时刻并以必要的量被提取系统202提取以便被喷射到污染控制系统中的废气流中。更特别地，在所谓的喷射配置中，液体203通过泵204从储罐105抽取到
抽吸管205中，然后通过过滤装置201和泵本身，且之后到至喷射器208的压力管206中。位于泵和喷射器之间的液体因此是加压液体。过滤装置201是通常被用于过滤储罐中含有的液体中存在的任何杂质的过滤装置，如背景技术中所描述的。此外，在提取系统的具体实施例中，过滤装置是绝对过滤器。
31.诸如喷射器208的喷射装置交替地进行较快或较慢打开阶段和关闭阶段，这允许由箭头209表示的液体的喷洒。因此，返回管207形成提取系统中的闭环以用于在喷射器关闭时再次喷射加压液体到储罐中。特别地，返回管207的端部207a被连接到压力管206，而端部207b被浸没在储罐105中。
32.此外，在提取系统202中，泵204例如是可逆泵，其能够在一个方向或另一方向上抽取液压回路中的液体。特别地，其两个端口204a和204b中的每个因此能够交替地是用于泵产生的液体流的入口或出口。这样的可逆泵特别地使其可以通过产生从喷射器行进到储罐的液体流来净化喷射器，如果适用的话。此外，以本领域技术人员本身公知的方式，在喷射器208关闭且产生所谓的反向液体流（即，在从返回管朝向抽吸管的方向上从储罐行进到储罐的流）的配置中，可以将在过滤装置中堆积的任何颗粒抽吸回储罐中。换言之，被捕集在过滤装置中的杂质能够由泵产生的流动推动并清理任何被堵塞孔口。因此后一配置最终使得可以暂时清洁过滤装置，只要返回到储罐的颗粒分散在其中并且在喷射配置中使用提取系统时不立即再次阻塞过滤装置。
33.现在将参考图3、图4、图5和图6描述根据本发明的方法的实施例。方法的步骤由提取系统的控制单元执行。在具体实施例中，这能够例如是用于处理机动车辆的污染物气体的系统的计量模块的控制单元。
34.如图3中所图示的方法的步骤301包括基于关联于提取系统的操作的至少一个风险标准来探测过滤装置的阻塞。“风险标准”在此被用于表示执行该方法的控制单元用来评估过滤装置的阻塞风险的预定标准。这样的标准能够例如是过滤装置的操作时间、提取系统的操作条件或者被认为与评估过滤装置的阻塞风险相关的任何其它信息。
35.此外，在通过图4所图示的步骤301的具体实施例中，关联于提取系统的操作的每个风险标准例如对应于满足给定条件。换言之，当满足其所关联的条件时控制单元考虑该风险标准。例如，这种条件能够是如下条件中的一个：
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如果在喷射阶段期间由压力传感器测量的在压力管中的压力在低于给定阈值的时间内下降了大于给定阈值的值，则满足条件301a。这种影响是过滤装置的部分堵塞所述过滤装置并降低通过该过滤装置的液体流率的阻塞的直接结果；
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如果自安装过滤装置以来由提取系统从储罐提取的液体体积大于给定阈值，则满足条件301b。这个条件反应了关联于过滤装置的操作时间的阻塞风险；
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如果储罐的填充物的数量大于给定阈值，则满足条件301c。这个条件反应了关联于过滤装置的重复装载的阻塞风险；
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如果在由泵给液体加压期间的总压力增加时间大于给定阈值，则满足条件301d。这个条件反应了由于过滤装置的阻塞导致的提取系统的性能恶化；
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如果在由泵给液体加压期间的泵的操作速度大于给定阈值，则满足条件301e。这个条件反应了由于过滤装置的阻塞导致的泵的行为的变化（其操作速度的增加）；
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如果在由喷射装置喷射液体期间的压降大于给定阈值，则满足条件301f。这个条
件反应了能够由于过滤装置的阻塞导致的提取系统的行为的变化；
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如果提取系统的环境条件是标称的，则满足条件301g。这个条件反应了提取系统的操作的可能中断，其能够与由所述系统的传感器测量的值有关。例如，温度或电压的变化，其幅值能够直接地或者间接地关联于过滤装置的阻塞。
36.本领域技术人员将意识到，上文列出的某些条件是基于由适于测量提取系统的压力管中的压力的压力传感器进行的测量。这样的传感器通常存在于提取系统中，并且本领域技术人员将能够使用由这种传感器进行的测量的结果来检查给定条件。
37.此外，将意识到上文列出的条件是非限制性示例。本领域技术人员将能够选择他或她认为与评估过滤装置的阻塞风险有关的条件。所用的风险标准的数量和类型因此能够有利地适用于过滤装置且更广泛地提取系统的特定使用情况以便考虑到实际操作条件。换言之，触发方法的后续步骤的条件能够由用户根据提取系统所处的车辆的预期使用进行配置。
38.此外，在具体实施例中，给定权重（在数学意义上即加权因子）相应地与每个风险标准相关联，并且能够基于通过相应地与每个风险标准相关联的权重来加权的风险标准来探测过滤装置的阻塞。换言之，对过滤装置的阻塞的有效探测假设观察到的不同风险标准的累积权重是足够高的（例如大于阈值）。因此这个加权系统使得可以或多或少地信任探测阻塞的不同风险标准。在此同样有利的是，与不同标准相关联的不同权重能够在使用方法之前被配置以便使得阻塞的探测尽可能精确地适于过滤装置的特定使用情况。例如，根据其中安装系统的车辆是否预期在公路上使用，不同的风险标准能够对系统的整体性能具有不同影响。
39.在图3中的步骤302包括基于关联于储罐中的液体的状态的至少一个应用标准来识别有利于过滤装置的清洁的背景。“有利于清洁”的背景是指提取系统的大体情况有利于对过滤装置的有效率的清洁的背景。换言之，其例如是假定允许对过滤装置的有效率的清洁的背景，如果适用的话。此外，在此使用“应用标准”来表示一种预定标准，基于该预定标准，执行方法的控制单元确定允许对过滤装置的有效率的清洁的背景的存在性。这样的标准能够例如关联于给定时刻的车辆的移动性，给定时刻的储罐中的液体的浓度或者用于确定有利于清洁的背景的任何其它相关信息。
40.此外，在通过图5所图示的步骤302的具体实施例中，以类似于针对风险标准在上文所述方式的方式，关联于储罐中的液体的状态的每个应用标准能够对应于满足给定条件。在这种情况下，当满足其所关联的条件时执行方法的控制单元考虑该应用标准。例如，这种条件能够是如下条件中的一个：
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如果储罐包含大于给定阈值的液体量，则满足条件302a；
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如果车辆静止，则满足条件302b。静止是指在车辆不动的意义上是停止的；
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如果与液体的给定量标准相关联的值大于给定阈值，则满足条件302c。这样的值能够例如是用于废气污染控制的液体添加剂中的尿素浓度的值；并且
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如果在车辆的两个给定驱动循环之间流逝的时间大于给定阈值，则满足条件302d。
41.大体而言，所有这些条件使得可以最小化清洁过滤装置期间将杂质再次引入提取系统中的风险。特别地，根据液体是否正在储罐中运动、或多或少地集中、或者或多或少地
沉积在储罐中，当通过反向流对过滤装置进行清洁时，下述对过滤装置的清洁会造成或多或少地将杂质再次引入提取系统中的风险。因此有利地是可以避免这样的会有害于清洁效率的配置且确保有效清洁。
42.对于关联于风险标准的条件，上文列出的条件是非限制性示例。本领域技术人员将能够选择他或她认为与帮助识别有利于过滤装置的有效率的清洁的情况有关的条件。此外，所用的应用标准的数量和类型能够有利地适用于过滤装置且更广泛地提取系统的特定使用情况以便考虑到实际操作条件。
43.此外，同样对于步骤302，在具体实施例中，给定权重相应地与每个应用标准相关联，并且基于通过相应地与每个风险标准相关联的权重进行加权的风险标准来识别有利于清洁的背景。换言之，对这种背景的有效识别假设观察到的不同应用标准的累积权重是足够高的（例如大于阈值）。因此这个加权系统使得可以或多或少地信任不同的应用标准，基于该应用标准识别有利于清洁的背景。在此同样有利的是，权重能够在使用方法之前被配置以便使得对有利于清洁的背景的识别尽可能精确地适于过滤装置的特定使用情况。
44.最后，方法的最终步骤303包括通过在提取系统中产生反向流，即通过在从返回管朝向抽吸管的方向上产生从储罐行进到储罐的液体流，对过滤装置的清洁。以本身已知的方式，这种反向流使得可以释放被捕获在过滤装置中的任何杂质并将它们再次引入到储罐中。因为它们分散在储罐中，所以它们之后需要一定时间量来再次阻塞过滤装置，这使得可以在最佳性能水平下使用过滤装置。
45.此外，在图6中所图示的步骤303的具体实施例中，当满足如下条件中的一个时停止在从返回管朝向抽吸管的方向上产生从储罐行进到储罐的反向液体流：
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如果产生反向流的时间大于给定阈值，则满足条件303a。这个条件使得可以确保反向流的产生时间足以允许高效率清洁过滤器；
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如果由压力传感器测量的在压力管中的压力在给定时间间隔内下降大于给定阈值的值，则满足条件303c。这个条件是由于过滤装置的孔口被杂质堵塞而造成的。压降使得可以确保有效地进行了清洁。此外，这个信息之后能够被用于指示用户过滤装置的清洁效率；以及
‑
如果由压力传感器测量的在压力管中的压力在给定时间间隔内下降的值大于给定阈值，则满足条件303d。不同于之前的条件，这个条件与无法清洁过滤装置相关联。在这种情况下压力管中的压力增加，但是在清洁过滤装置之后不会下降。这个条件使得可以中断方法，从而防止由于过长地施加高压而损坏过滤装置。如果适用的，则这个信息也能够被用于向用户指示过滤装置的无效清洁。
46.在任何情况下，只要满足上文列出的条件中的一个，就中断提取系统中反向流的产生，如图6中的框303e中所图示。此外，上述条件是非限制性示例，并且本领域技术人员将能够选择导致中断清洁步骤的适当条件。
47.此外，在方法的具体实施例中，步骤301在步骤303之后被重复迭代，以便检查是否再次探测过滤装置的阻塞。之后，与过滤装置的可能阻塞相关联的信息能够被存储在存储器中且/或能够借助于车辆的人机界面发出指示过滤装置的阻塞的警告。因此，能够通知用户在方法的给定迭代之后已经不能够有效率地清洁过滤装置。
48.在另一实施例中，方法的迭代次数和/或迭代频率是被存储在存储器中的参数，并
且基于所述迭代次数和所述迭代频率，与更换过滤装置的需求相关联的信息项目能够被存储在存储器中以用于诊断目的且/或借助于车辆的人机界面发出指示更换过滤装置的需求的警告。
49.在方法的另一些实施例中，提取系统包括位于在返回管的第一和第二端之间的第二过滤装置，并且/或者返回管的第二端位于储罐中适于避免沉积在储罐的底部的颗粒或悬浮在储罐中含有的液体的表面上的颗粒进入的给定高度处。这些变型使得可以避免在清洁步骤期间将杂志再次引入到过滤装置中。
50.在权利要求中，术语"包括"或者"包含"不排除其它要素或者步骤。单个处理器或者多个其它的单元能够被用于实施本发明。描述的和/或要求保护的各种特征能够有利地进行组合。它们存在于说明书中或不同的从属权利要求中不排除将它们进行组合的可能性。附图标记不应该被看作限制本发明的范围。