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Die vorliegende Beschreibung betrifft ein System zur Verbesserung der Luft- bzw. Gasverteilung in einem Einlaßkrümmer eines Motors. Das System kann besonders für Motoren nützlich sein, die Einlaßkanalfächerrohre mit einer aufgeweiteten Konfiguration aufweisen.
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Ein Einlaßkrümmer eines Motors kann zum Empfang von Gasen und zur Zuführung von Unterdruck zu außerhalb des Einlaßkrümmers liegenden Vorrichtungen konfiguriert sein. In einem Beispiel können aus einem Fahrzeugkraftstoffsystem angesammelte Kraftstoffdämpfe durch einen Kanal in einen Einlaßkrümmer eingeleitet werden. Ein System zur Verteilung von Gasen in einem Einlaßkrümmer wird in der
US-PS 7 299 787 beschrieben. Dieses System stellt ein Gaseinleitungsrohr bereit, das sich stromaufwärts eines Trennteils befindet, und der Einlaßkrümmer wird durch das Teil verzweigt. Aus dem Gaseinleitungsrohr strömende Gase werden durch die Trennplatte zu einer ersten oder zweiten Gruppe von Zylindern geleitet.
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Das oben genannte Verfahren kann auch mehrere Nachteile aufweisen. Insbesondere beschränkt der Einlaßkrümmer die Verbindung zwischen Zylindern verschiedener Zylinderbänke und kann deshalb unter gewissen Bedingungen den Zylinderluftstrom behindern. Des Weiteren ist der Einlaßkrümmer komplexer als andere Einlaßkrümmer, die einen gemeinsamen Sammlerbereich zwischen Einlaßkrümmerrohren haben. Darüber hinaus kann der Einlaßkrümmer für Motoren weniger geeignet sein, die eine andere Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die oben genannten Nachteile erkannt und haben einen Einlaßkrümmer zur Verbesserung der Verteilung von Gasen in einem Motoreinlaßkrümmer entwickelt.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Beschreibung enthält einen Einlaßkrümmer, der Folgendes umfaßt: einen nicht unterteilten Einlaßkrümmer, der mit einem Motor verbunden ist und einen gemeinsamen Sammler enthält, mit dem mehrere Einlaßfächerrohre verbunden sind; einen ersten Kanal, der in dem Einlaßkrümmer und in einem Luftstromweg stromabwärts des Drosselkörpers und stromaufwärts der mehreren Einlaßkrümmerrohre positioniert ist; und einen Vorsprung im Einlaßkrümmer stromabwärts des Kanals und stromaufwärts der mehreren Einlaßfächerrohre.
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Durch Integrieren des Vorsprungs im Einlaßkrümmer kann bei einem Einlaßkrümmer mit einem gemeinsamen Sammler die Verteilung von Gasen ohne Beeinträchtigung der Motorleistung verbessert werden. Zum Beispiel kann ein Vorsprung im Einlaßkrümmer an einer stromabwärts eines Gaseinlaßkanals und stromaufwärts der Einlaßkrümmerrohre liegenden Stelle die Verteilung von Gasen zwischen den Einlaßkrümmerrohren verbessern. Infolgedessen kann die Luft-Kraftstoff-Steuerung des Motors verbessert werden. Des Weiteren kann ein Vorsprung so in dem Einlaßkrümmer ausgeführt werden, dass er sich nur beschränkt auf die Einleitung von Gasen in Motorzylindern auswirkt. Somit kann die Luft-Kraftstoff-Verteilung des Motorzylinders ohne Verlust von Motorleistung verbessert werden.
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Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Insbesondere kann der Lösungsansatz Motoremissionen durch Verbesserung der Luft-Kraftstoff-Verteilung des Zylinders verbessern. Des Weiteren kann Luft-Kraftstoff-Steuerung des Zylinders verbessert werden, während die Motorleistung im Wesentlichen unverändert bleibt. Darüber hinaus kann ein Vorsprung so in einem Einlaßkrümmer ausgeformt werden, dass keine zusätzlichen Komponenten zur Verbesserung der Luft-Kraftstoff-Verteilung des Motorzylinders erforderlich sind.
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Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung alleine oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
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Die Figuren zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Motors;
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2 eine Prinzipdarstellung einer Motoreinlaßkrümmeranordnung;
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3 eine Prinzipdarstellung eines Teils einer Motoreinlaßkrümmeranordnung;
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4 eine Prinzipdarstellung eines Teils einer Motoreinlaßkrümmeranordnung;
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5 eine Prinzipdarstellung einer Komponente einer Motoreinlaßkrümmeranordnung;
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6 eine Unteransicht einer Komponente einer Motoreinlaßkrümmeranordnung;
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7 eine Vorderansicht von zwei Komponenten einer Motoreinlaßkrümmeranordnung;
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8 eine Querschnittansicht einer Motoreinlaßkrümmeranordnung;
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9 eine Querschnittansicht einer Motoreinlaßkrümmeranordnungskomponente;
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10 eine als Querschnitt ausgeführte Detailansicht einer Motoreinlaßkrümmeranordnung; und
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11 ein Verfahren zum Einleiten von Gasen in einen Motoreinlaßkrümmer.
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Auf 1 Bezug nehmend, wird ein Verbrennungsmotor 10, der mehrere Zylinder umfaßt, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt wird, durch eine elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 enthält eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36, der mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Brennkammer 30 steht in der Darstellung über ein Einlaßventil 52 bzw. ein Auslaßventil 54 mit einem Einlaßkrümmer 44 und einem Auslaßkrümmer 48 in Verbindung. Das Einlaß- und das Auslaßventil können jeweils durch einen Einlaßnocken 51 und einen Auslaßnocken 53 betätigt werden. Als Alternative dazu können ein oder mehrere der Einlaß- und Auslaßventile durch eine elektromechanisch gesteuerte Ventilspulen- und -ankeranordnung betätigt werden. Die Stellung des Einlaßnockens 51 kann durch einen Einlaßnockensensor 55 ermittelt werden. Die Stellung des Auslaßnockens 53 kann durch einen Auslaßnockensensor 57 ermittelt werden.
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Der Einlaßkrümmer 44 befindet sich in der Darstellung zwischen dem Einlaßventil 52 und einem Einlaßrohr 42. Kraftstoff wird dem Kraftstoffeinspritzventil 66 durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem zugeführt, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine (nicht gezeigte) Kraftstoffverteilerleitung enthält. Der Motor 10 von 1 ist so konfiguriert, dass der Kraftstoff in den Zylindereinlaßkanal eingespritzt wird, was dem Fachmann als Einlaßkanaleinspritzung bekannt ist. Dem Kraftstoffeinspritzventil 66 wird von dem auf die Steuerung 12 reagierenden Treiber 68 Betriebsstrom zugeführt. Darüber hinaus steht der Einlaßkrümmer 44 in der Darstellung mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 mit der Drosselplatte 64 in Verbindung. Bei anderen Ausführungsformen kann Kraftstoff direkt in Motorzylinder eingespritzt werden, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. In einem Beispiel kann ein Niederdruckdirekteinspritzsystem verwendet werden, in dem Kraftstoffdruck auf ca. 20–30 bar erhöht werden kann. Als Alternative dazu kann ein zweistufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem zur Erzeugung von höheren Kraftstoffdrücken verwendet werden.
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Eine verteilerlose Zündanlage 88 liefert über die Zündkerze 92 als Reaktion auf die Steuerung 12 einen Zündfunken zur Brennkammer 30. In der Darstellung ist ein Universal-Lambdasensor 126 (UEGO-Sensor, UEGO – Universal Exhaust Gas Oxygen, Universal-Abgas-Sauerstoffgehalt) stromaufwärts eines Katalysators 70 mit dem Abgaskrümmer 48 verbunden. Als Alternative dazu kann anstelle des UEGO-Sensors 126 ein Zweizustands-Lambdasensor eingesetzt werden.
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Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorkörper enthalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungssysteme, jeweils mit mehreren Körpern, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwege-Katalysator sein.
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In der Darstellung von 1 ist die Steuerung 12 ein herkömmlicher Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports (I/O) 104, einen Nurlesespeicher (ROM) 106, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 108, einen Erhaltungsspeicher (KAM) 110 und einen herkömmlichen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 erhält in der Darstellung neben den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren, darunter die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit dem Kühlmantel 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen mit einem Fahrpedal 130 gekoppelten Positionssensor 134 zur Erfassung von der Fußkraft 132; eine Messung eines Einlaßkrümmerdrucks (MAP) von dem mit dem Einlaßkrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 122; einen Motorpositionssensor von einem Hall-Sensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfaßt; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse vom Sensor 120; und eine Messung der Drosselklappenstellung vom Sensor 58. Es kann auch der Barometerdruck zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfaßt werden (Sensor nicht gezeigt). Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle mehrere gleichmäßig beabstandete Impulse, aus denen die Motordrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
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Bei einigen Ausführungsformen kann der Motor mit einem Elektromotor-/Batteriesystem in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, eine Reihenkonfiguration oder Variationen oder Kombinationen davon haben.
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Im Betrieb durchfährt jeder Zylinder im Motor 10 in der Regel einen Viertaktprozeß: der Prozeß umfaßt den Ansaughub, den Verdichtungshub, den Arbeitshub und den Auslaßhub. Während des Ansaughubs schließt sich allgemein das Auslaßventil 54 und das Einlaßventil 52 öffnet sich. Über den Einlaßkrümmer 44 wird Luft in die Brennkammer 30 eingeleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen in der Brennkammer 30 zu vergrößern. Die Position, in der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubs befindet (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird in der Regel von dem Fachmann als unterer Totpunkt (uT) bezeichnet. Während des Verdichtungshubs sind das Einlaßventil 52 und das Auslaßventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in der Brennkammer 30 zu komprimieren. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 an seinem Hubende befindet und der am nächsten zum Zylinderkopf liegt (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr kleinstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann in der Regel als oberer Totpunkt (oT) bezeichnet. Bei einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet. Bei einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch ein bekanntes Zündmittel, wie zum Beispiel eine Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitshubs drücken die expandierenden Gase den Kolben 36 zum uT zurück. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslaßventil 54 während des Auslaßhubs, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslaßkrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum oT zurück. Es sei darauf hingewiesen, dass obiges nur als Beispiel gezeigt wird und dass die Zeitpunkte des Öffnens und/oder Schließens des Einlaß- und Auslaßventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberlappung, spätes Schließen des Einlaßventils oder verschiedene andere Beispiele zu liefern.
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Bei einer Ausführungsform weist der Stopp-/Start-Kurbelwinkelsensor sowohl Null-Geschwindigkeit als auch bidirektionales Vermögen auf. Bei einigen Anwendungen kann ein bidirektionaler Hall-Sensor verwendet werden, bei anderen können die Magneten am Ziel angebracht sein. Es können Magnete am Ziel plaziert werden, und die ”fehlende Zahnlücke” kann potentiell eliminiert werden, wenn der Sensor eine Änderung der Signalamplitude erfassen kann (zum Beispiel einen stärkeren oder schwächeren Magneten zur Lokalisierung einer bestimmten Position am Rad verwenden). Des Weiteren kann durch Verwendung eines bidirektionalen Hall-Sensors oder dergleichen die Motorposition während des Abstellens aufrechterhalten werden, aber beim Neustart kann eine alternative Strategie verwendet werden, um zu gewährleisten, dass sich der Motor in einer Vorwärtsrichtung dreht.
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Nunmehr auf 2 Bezug nehmend, wird eine Prinzipdarstellung einer beispielhaften Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Die Schnittebene A identifiziert die Basis für in 8 gezeigte Schnittansichten.
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Die Einlaßkrümmeranordnung 200 ist dazu konfiguriert, einem V8-Motor Luft zuzuführen, und besteht aus einer Einlaßkrümmer-Luftsammlerschale 202, einer unteren Einlaßkrümmerschale 204, einer mittleren Einlaßkrümmerschale 206 und einer oberen Einlaßkrümmerschale 208. Somit besteht der Krümmer 200 aus vier geformten Verbundabschnitten. Die Abschnitte sind miteinander verschweißt. Bei anderen Ausführungsformen können (nicht gezeigte) Befestigungselemente und Dichtungen zur Verbindung der Krümmerabschnitte verwendet werden.
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Die untere Einlaßkrümmerschale 204 enthält einen Bremskraftverstärkungskanal 210, einen Kraftstoffspülkanal 212 und einen Kurbelgehäuseentlüftungskanal (PCV-Kanal, PCV – positive crankcase ventilation) 214. Ein (nicht gezeigtes) Spülsteuerventil ist an Befestigungsstutzen 240 mit der unteren Einlaßkrümmerschale verbunden, um eine Verzögerung von in den Einlaßkrümmer strömenden Spüldämpfen zu reduzieren. Das Spülventil kann bei anderen Anwendungen jedoch auch vom Einlaßkrümmer abgesetzt angebracht sein. Die Stellung des Spülsteuerventils, die Gaskonzentration und der Einlaßkrümmerunterdruck bestimmen den Durchfluß von Gasen aus dem Kraftstofftank oder dem Unterdruckbehälter zum Motor. Der Bremskraftverstärkungskanal 210 stellt Motorunterdruck bereit, um den den Fahrzeugbremsen Kraft zuführenden Bediener zu unterstützen. Der Kraftstoffspülkanal 212 saugt bei gewissen Motorbetriebsbedingungen Kraftstoffdämpfe aus dem Fahrzeugkraftstoffbehälter und einem Kraftstoffdampfspeicherbehälter in den Motor. Kraftstoffdämpfe können zum Beispiel unter Teilgasbedingungen in den Motor gesaugt werden. Der PCV-Kanal 214 saugt Gase aus dem Motorkurbelgehäuse in Motorzylinder zur Verbrennung, wodurch Kohlenwasserstoffemissionen reduziert werden.
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Die untere Einlaßkrümmerschale 204 enthält einen Drosselklappengehäusebefestigungsflansch 216 zur Verbindung eines (nicht gezeigten) Drosselklappengehäuses mit der Einlaßkrümmeranordnung 200. Die Wirkfläche des Drosselklappengehäuses kann vergrößert oder verkleinert werden, um durch Öffnen und Schließen einer Drosselklappe zu gestatten, dass die Motorluftmenge den Bedieneranforderungen entspricht. Die Einlaßkrümmer-Luftsammlerschale 202 und die untere Einlaßkrümmerschale 204 bilden einen Einlaßluftsammler (siehe 8), von dem Luft an die Motorzylinder verteilt wird. Die mittlere Einlaßkrümmerschale 206 und die obere Einlaßkrümmerschale 208 bilden zusammen Einlaßfächerrohre 218 zur individuellen Verteilung von Luft aus dem Einlaßluftsammler an die einzelnen Motorzylinder durch Kanäle in den Zylinderköpfen (nicht gezeigt).
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Nunmehr auf 3 Bezug nehmend, wird eine Prinzipdarstellung eines Teils der Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Insbesondere zeigt 3 die Einlaßkrümmeranordnung 200 von 2, ohne die obere Einlaßkrümmerschale 208. Die Einlaßkrümmer-Luftsammlerschale 202, die untere Einlaßkrümmerschale 204 und die mittlere Einlaßkrümmerschale 206 werden wie in 1 gezeigt. 3 zeigt Einlaßfächerrohreinlaßkanäle 302 und 306, aus denen Luft vom Einlaßluftsammler zu Einlaßfächerrohrauslässen 304 und 308 gesaugt wird. Die Einlaßfächerrohrauslässe 304 und 308 führen den Zylinderbänken Nr. 1 und 2 Luft zu. Die Einlaßfächerrohrauslässe 304 und 308 sind parallel angeordnet. Der Bremskraftverstärkungskanal 210, der Kraftstoffspülkanal 212, der PCV-Kanal 214 und die PCV-Ventilbefestigungsstutzen 240 werden wie in 2 gezeigt.
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Auf 4 Bezug nehmend, wird eine Prinzipdarstellung eines Teils einer Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Insbesondere zeigt 4 die Einlaßkrümmeranordnung 200 von 2 ohne die obere Einlaßkrümmerschale 208 und die mittlere Einlaßkrümmerschale 206. Die untere Einlaßkrümmerschale 204 enthält die Endabschnitte der Einlaßfächerrohrauslässe 304 und 308 sowie beginnende Abschnitte der Einlaßfächerrohreinlaßkanäle 302 und 306. Der Bremskraftverstärkungskanal 210, der Kraftstoffspülkanal 212, der PCV-Kanal 214 und die PCV-Ventilbefestigungsstutzen 240 werden wie in 2 gezeigt.
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Nunmehr auf 5 Bezug nehmend, wird eine Prinzipdarstellung einer Komponente einer Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Insbesondere wird die untere Einlaßkrümmerschale 204 von der Einlaßkrümmer-Luftsammlerschale 202 getrennt gezeigt. Der Oberteil der unteren Einlaßkrümmerschale 204 ist in der Darstellung so ausgerichtet, wie wenn er mit einem Motor verbunden ist. Somit umfaßt die untere Einlaßkrümmerschale den oberen Teil eines Einlaßluftsammlers, der in 8 im Querschnitt gezeigt wird. Die Schnittebene B identifiziert die Basis für in den 9–10 gezeigte Schnittansichten. Der Bremskraftverstärkungskanal 210, der Kraftstoffspülkanal 212, der PCV-Kanal 214 und die PCV-Ventilbefestigungsstutzen 240 sind wie in 2 gezeigt.
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Nunmehr auf 6 Bezug nehmend, wird eine Unteransicht einer Komponente einer Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Insbesondere wird die Unterseite der unteren Einlaßkrümmerschale 204 gezeigt. Der Drosselklappengehäusebefestigungsflansch 216 wird auf der linken Seite von 6 gezeigt. Wenn Luft aus der mit dem Drosselklappengehäusebefestigungsflansch 216 verbundenen (nicht gezeigten) Drosselklappe in die Einlaßanordnung eintritt, passiert sie Rippen zur Geräuschunterdrückung 602, die Lärm von in den Einlaßkrümmer eintretender Luft reduzieren. Wenn die Montage des Einlaßkrümmers erfolgt, tritt somit in dieser Ansicht Luft von der linken Seite der unteren Einlaßkrümmerschale 204 ein und verläßt den Einlaßluftsammler durch die Kanäle 302 und 306 in (nicht gezeigte) Einlaßfächerrohre.
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Der Kraftstoffspülkanal 212 und der Bremskraftverstärkungskanal 210 befinden sich zwischen dem Drosselklappenbefestigungsflansch 216 und den Einlaßkrümmerrohreinlaßkanälen 302 und 306. Eine Kraftstoffspülkanalrampe 606 und eine Bremskraftverstärkungskanalrampe 608 liegen zwischen den Rippen 602 und dem Bremskraftverstärkungskanal 210 und dem Kraftstoffspülkanal 212. Eine Spülkanalwand 604 ist am Unterteil der unteren Einlaßkrümmerschale 204 positioniert, das das Oberteil des Einlaßluftsammlers umfaßt, wenn die Einlaßkrümmeranordnung mit einem in einem Fahrzeug montierten Motor verbunden ist. Die Einlaßfächerrohrauslässe 304 und 308 sind parallel zu den Einlaßkrümmerrohreinlaßkanälen 302 und 306 angeordnet.
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Die Länge der Spülkanalwand 604 beträgt in der Darstellung das Dreifache des Durchmessers B des Kraftstoffspülkanals 212. Bei anderen Ausführungsformen beträgt die Länge der Spülkanalwand 604 möglicherweise jedoch nur ein Zehntel des Durchmessers B des Kraftstoffspülkanals 212 oder ist so groß wie der Innendurchmessers des Einlaßkrümmers an der Stelle der Spülkanalwand 604. Im vorliegenden Beispiel befindet sich der Außenrand des Kraftstoffspülkanals 212 in einem Abstand von 2 mm von der Spülkanalwand 604. Bei anderen Ausführungsformen kann der Kraftstoffspülkanal 212 jedoch bis zu 6 cm von der Spülkanalwand 604 positioniert sein. In einem Beispiel sind die Mitte der Spülkanalwand 604 und die Mitte des Kraftstoffspülkanals 212 aufeinander ausgerichtet. Bei einigen Ausführungsformen kann die Mitte des Kraftstoffspülkanals 212 jedoch möglicherweise bis zu einem Ende der beiden Enden der Spülkanalwand 604 hinaus positioniert sein. Die Mitte des Kraftstoffspülkanals 212 und die Mitte der Spülkanalwand 604 sind zwischen den Einlaßfächerrohreinlaßkanälen 302 und 306 mittig positioniert. Durch Plazieren des Kraftstoffspülkanals 212 und der Spülkanalwand 604 zwischen den durch die Einlaßfächerrohreinlaßkanälen 302 und 306 gebildeten Reihen können über den Kraftstoffspülkanal 212 in die Einlaßkrümmer eintretende Kraftstoffdämpfe im Wesentlichen gleichmäßig zwischen Zylinderbänken verteilt werden, die den Motorzylindern mittels der Einlaßfächerrohreinlaßkanäle 302 und 306 Luft zuführen.
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Nunmehr auf 7 Bezug nehmend, wird eine Vorderansicht von zwei Komponenten einer Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Insbesondere werden die Einlaßkrümmer-Luftsammlerschale 202 und die untere Einlaßkrümmerschale 204 von der Vorderseite gezeigt, von der Luft über eine am Drosselklappengehäusebefestigungsflansch 216 angebrachte Drosselklappe in die Einlaßkrümmeranordnung 200 eintritt.
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In die Einlaßkrümmeranordnung 200 eintretende Luft trifft zuerst auf die Rippen 602. Bei einer Ausführungsform können die Rippen eine Länge von 5–25 mm aufweisen. In der Darstellung sind die Rippen 602 gleichmäßig beabstandet und sind auf der Ober- und Unterseite der unteren Einlaßkrümmerschale 204 plaziert. Die Rippen 602 können bei einigen Ausführungsformen aber auch auf der linken und rechten Seite der unteren Einlaßkrümmerschale 204 plaziert sein. Von einer Drosselklappe in die Einlaßkrümmeranordnung 200 eintretende Luft, die der Oberseite oder dem Dach der Einlaßkrümmeranordnung folgt, trifft als Nächstes auf die Kraftstoffspülkanalrampe 606 und die Bremskraftverstärkungskanalrampe 608. In einem Beispiel beträgt die Höhe der Spülkanalrampe 606 und der Bremskraftverstärkungskanalrampe 608 die Hälfte des Durchmessers des Kraftstoffspülkanals 212 bzw. Bremskraftverstärkungskanals 210. Bei anderen Ausführungsformen kann die Höhe der Spülkanalrampe 606 und der Bremskraftverstärkungskanalrampe 608 von einem Viertel bis drei Viertel des Durchmessers des Kraftstoffspülkanals 212 bzw. Bremskraftverstärkungskanals 210 reichen. Die Spülkanalrampe 606 und die Bremskraftverstärkungskanalrampe 608 reduzieren Pfeifgeräusche, die verursacht werden können, wenn Luft über den Kraftstoffspülkanal 212 und den Bremskraftverstärkungskanal 210 strömt. Aus der Drosselklappe strömende Luft kann auf Kraftstoffdämpfe treffen, die über den hinter der Spülkanalrampe 606 positionierten Kraftstoffspülkanal 212 in die Einlaßkrümmeranordnung strömen können. Die Kraftstoffdämpfe und die Luft prallen mit der Spülwand (oder als Alternative dem Vorsprung) 604 zusammen. Die Spülwand 604 folgt der Krümmung der unteren Einlaßkrümmerschale 204 und erstreckt sich von der Oberseite oder dem Dach der unteren Einlaßkrümmerschale nach außen, so dass der Außenrand der Spülwand 604 einen horizontalen Rand bezüglich der Position der Einlaßkrümmeranordnung gemäß ihrer Ausrichtung in einem Motor und Fahrzeug bildet. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Spülwand jedoch auch an anderen Stellen im Einlaßkrümmer als am Dach gebildet werden (zum Beispiel an einer Seitenwand oder am Boden des Einlaßkrümmers). Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich der rechte und linke Rand der Spülwand 604 in einer vertikalen Richtung vom horizontalen Rand zurück zur Oberseite der unteren Einlaßkrümmerschale 204. Somit bilden rechte Winkel die Erstreckung oder Enden der Spülwand 604, während die Oberseite der Spülwand der Oberseite oder dem Dach der unteren Einlaßkrümmerschale 204 folgt.
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Des Weiteren zeigt 7 Stellen für Einlaßfächerrohrverbindungsstellen 702 zum Einpassen von Einlaßkrümmerrohren zwischen Einlaßkrümmerabschnitten. Die Einlaßkrümmerrohrauslässe 304 und 308 sind an den Einlaßfächerrohrverbindungsstellen 702 mit der mittleren Einlaßkrümmerschale 206 zusammengefügt. Die untere Einlaßkrümmerschale 204 wird mit den Motorzylinderköpfen bei der Verbindung mit einem Motor verschraubt.
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Nunmehr auf 8 Bezug nehmend, wird eine Querschnittsansicht einer Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Insbesondere wird der Querschnitt A der Einlaßkrümmeranordnung 200 gezeigt. Der Einlaßkrümmersammler oder -luftsammler 802 ist im unteren Teil der Einlaßkrümmeranordnung 200 positioniert. Der Einlaßkrümmersammler 802 wird durch die Einlaßkrümmer-Luftsammlerschale 202 und die untere Einlaßkrümmerschale 204 gebildet. Vertikale Stützrippen 804 und 806 begrenzen die Durchbiegung des Einlaßkrümmersammlers 802, aber der Einlaßkrümmer wird durch die Stützrippen nicht verzweigt. In einigen Beispielen kann der Einlaßkrümmersammler jedoch in zwei getrennte Abschnitte unterteilt sein. Wenn sich der Motor dreht wird Luft aus dem Einlaßkrümmersammler 802 durch Einlaßfächerrohre 218 und in die Motorzylinder gesaugt.
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8 zeigt des Weiteren die Position der Rippen 602, der Kraftstoffspülkanalrampe 606, der Spülkanalwand 604 bezüglich des Drosselklappengehäusebefestigungsflansches 216 und den Kraftstoffspülkanal 212.
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Nunmehr auf 9 Bezug nehmend, wird eine Querschnittansicht einer Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Insbesondere wird ein Querschnitt der unteren Schale 202 entlang der Richtung von Schnitt B in 5 gezeigt. Der Querschnitt zeigt die Positionen der Einlaßfächerrohrauslässe 308 bezüglich des Drosselklappengehäusebefestigungsflansches 216, der Rippen 602, der Spülkanalrampe 606 und der Spülwand 604. Die Position der Einlaßfächerrohreinlässe 302 bezüglich der Spülkanalwand 604 zeigt eine Mischzone 902, in der sich Kraftstoffdämpfe mit Luft vermischen können, die durch die Öffnung des Drosselklappengehäuseflansches 216 in den Einlaßkrümmer eintritt. Die Länge der Mischzone 902 kann mit verschiedenen Krümmerausführungen variieren. Bei einigen Anwendungen ist die Mischzone möglicherweise nur 5 mm, während die Mischzone bei anderen Anwendungen eine Länge von bis zu 20 cm aufweisen kann. Der Abstand zwischen dem Kraftstoffspülkanal 212 und der Spülkanalwand 604 kann in Abhängigkeit von der Anwendung zwischen 2 mm und 5 cm (zum Beispiel 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm) variieren. Die Positionen der Einlaßfächerrohrauslässe 308 werden zur Information auch gezeigt.
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Nunmehr auf 10 Bezug nehmend, wird eine als Querschnitt ausgeführte Detailansicht einer Motoreinlaßkrümmeranordnung gezeigt. Insbesondere wird eine Detailansicht des Einlaßteils der unteren Einlaßkrümmerschale 204 gezeigt.
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Der Drosselkörperflansch 216 bildet den Einlaß zu der in 2 gezeigten Einlaßkrümmeranordnung 200. Rippen sind in der unteren Einlaßkrümmerschale 204 gebildet und erstrecken sich in den Halsbereich der unteren Einlaßkrümmerschale 204, die dem Drosselklappengehäuseflansch 216 in Richtung des Luftstroms in den Einlaßkrümmer folgt. Die Länge der Rippen kann von 5–95 mm variieren. Die Kraftstoffspülkanalrampe 606 und die Bremskraftverstärkungskanalrampe 608 (nicht gezeigt) sind in einem Winkel B eingestellt, der zwischen 5° und 65° (zum Beispiel 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°) bezüglich des Winkels des Einlaßkrümmerhalses 1002 variieren kann. Die Höhe der Spülwand 604 variiert für verschiedene Anwendungen in einem Bereich von 5–15 mm. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen keine Kraftstoffspülkanalrampe 606 enthalten ist, kann die Höhe der Spülwand 604 reduziert (zum Beispiel 3–8 mm) sein. Bei Ausführungsformen, bei denen die Kraftstoffspülkanalrampe 606 enthalten ist, erstreckt sich die Kraftstoffspülkanalwand 604 an der Höhe der Kraftstoffspülkanalrampe 606 vorbei. Wenn Luft in den Einlaßkrümmer eintritt, strömt sie somit über die Kraftstoffspülkanalrampe 606 und trifft unter Erzeugung von Turbulenzen auf die Spülwand 604, wodurch Kraftstoffdämpfe mit in den Motor eintretender Frischluft vermischt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Ausführungsform der PCV-Kanal 214 keine PCV-Rampe zwischen dem Drosselklappengehäusebefestigigungsflansch 216 und dem PCV-Kanal 214 enthält; und zwischen dem PCV-Kanal und dem Einlaßfächerrohreinlaßkanal 302 wird auch keine PCV-Wand gezeigt. Bei anderen Ausführungsformen können jedoch eine PCV-Rampe und eine PCV-Wand enthalten sein. Die PCV-Wand kann zwischen dem PCV-Kanal und den Einlaßfächerrohreinlaßkanälen 302 positioniert sein. Darüber hinaus ist bei anderen Ausführungsformen möglicherweise nur eine PCV-Rampe enthalten, während bei anderen Ausführungsformen eine PCV-Wand ohne PCV-Rampe enthalten sein kann. Die PCV-Rampe und die PCV-Wand können mit Einschränkungen ähnlich der Kraftstoffspülwand 604 und der Kraftstoffspülkanalrampe 606 ausgeführt sein.
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Somit stellen die 2–10 einen Einlaßkrümmer bereit, der Folgendes umfaßt: einen nicht unterteilten Einlaßkrümmer, der mit einem Motor verbunden ist und einen gemeinsamen Sammler enthält, mit dem mehrere Einlaßfächerrohre verbunden sind; einen ersten Kanal, der in dem Einlaßkrümmer und in einem Luftstromweg stromabwärts des Drosselkörpers und stromaufwärts der mehreren Einlaßfächerrohre positioniert ist; und einen Vorsprung in den Einlaßkrümmer stromabwärts des Kanals und stromaufwärts der mehreren Einlaßfächerrohre. Der Vorsprung kann länglich sein, wobei eine lange Seite des Vorsprungs senkrecht zur Strömung von Gasen aus dem Kanal verläuft. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer eine Rampe bereit, die in dem Einlaßkrümmer stromaufwärts des ersten Kanals und des Vorsprungs positioniert ist, wobei sich die Rampe in einem Winkel zwischen 5 und 65 Grad befindet. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen ersten Kanal bereit, der in einem Hals eines zweiten Kanals positioniert ist, wobei der zweite Kanal einen größeren Durchmesser als der erste Kanal aufweist, wobei sich Rippen in den Hals des zweiten Kanals erstrecken. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen Vorsprung bereit, der als Teil des Einlaßkrümmers ausgebildet ist, wobei der Einlaßkrümmer aus mindestens drei miteinander verbundenen Abschnitten besteht, wobei die Einlaßfächerrohre den gemeinsamen Sammler mit zwei Motorzylinderköpfen verbinden, wobei der Vorsprung im Oberteil des gemeinsamen Sammlers an einer Stelle mit einer Mischzone mit einer Länge von mindestens 2 cm von dem Vorsprung zu einem ersten Einlaßkrümmereinlaß ausgebildet ist. Des Weiteren kann der Einlaßkrümmer derart konfiguriert sein, der ersten und der zweiten Zylinderbank Luft zuzuführen, wobei der Einlaßkrümmer Befestigungsstutzen für ein Spülventil bereitstellt, das mit dem ersten Kanal zusammenwirkt, wobei der erste Kanal in der oberen Hälfte eines Halses des Einlaßkrümmers positioniert ist, wobei Einlaßfächerrohre in einer ersten Reihe und in einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Reihe parallel ausgerichtet sind, und wobei der erste Kanal zwischen der ersten und der zweiten Reihe positioniert ist. Des Weiteren kann der Einlaßkrümmer mehrere Aufweitungen enthalten, die zu den mehreren Einlaßfächerrohren führen, wobei der Vorsprung eine Längsseite enthält, die senkrecht zu der ersten und zweiten Reihe der Einlaßfächerrohreinlässe verläuft.
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Somit stellen die 2–10 einen Motoreinlaßkrümmer bereit, der Folgendes umfaßt: einen ersten Kanal, der in dem Einlaßkrümmer und in einem Luftstromweg stromabwärts des Drosselkörpers und stromaufwärts der mehreren Fächerrohre positioniert ist; und einen Vorsprung von einer Wand des Einlaßkrümmers, wobei eine Länge des Vorsprungs kleiner als ein Durchmesser des Einlaßkrümmers ist, wobei der Vorsprung stromabwärts des ersten Kanals und stromaufwärts der mehreren Fächerrohre positioniert ist. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen Vorsprung in einem Dach des Einlaßkrümmers bereit und sind die Fächerrohre Einlaßkrümmerrohre. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer ein Dach bereit, dass ein oberes Drittel des Einlaßkrümmers bezüglich einer Position eines Fahrzeugs ist, wobei eine Rampe in dem Einlaßkrümmer stromaufwärts des ersten Kanals und des Vorsprungs positioniert ist, wobei die Rampe in einem Winkel zwischen 5 und 65 Grad verläuft. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen länglichen Vorsprung bereit, wobei eine Längsseite des Vorsprungs senkrecht zu einer Strömung von Gasen aus dem Kanal verläuft. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen ersten Kanal, der in einem Hals eines zweiten Kanals positioniert ist, bereit, wobei der zweite Kanal einen größeren Durchmesser als der erste Kanal hat, wobei sich Flügel in den Hals des zweiten Kanals erstrecken. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen Kanal bereit, der mittig zwischen Enden des Vorsprungs positioniert ist, wobei der Einlaßkrümmer dazu konfiguriert ist, die Luft der ersten und der zweiten Zylinderbank zuzuführen, wobei der Einlaßkrümmer Befestigungsstutzen für ein Spülventil bereitstellt, das mit dem ersten Kanal zusammenwirkt, wobei der erste Kanal in der oberen Hälfte eines Halses des Einlaßkrümmers positioniert ist, wobei Einlaßfächerrohre in einer ersten Reihe und einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Reihe parallel ausgerichtet sind und wobei der erste Kanal zwischen der ersten und der zweiten Reihe positioniert ist. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen zweiten Vorsprung bereit, der stromaufwärts des Kanals positioniert ist. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen ersten Kanal bereit, der zur Zuführung von Gasen zu dem Einlaßkrümmer konfiguriert ist, wobei der Einlaßkrümmer mehrere Aufweitungen enthält, die zu den mehreren Einlaßfächerrohren führen, und wobei der Vorsprung eine Längsseite enthält, die senkrecht zu der ersten und der zweiten Reihe der Einlaßfächerrohreinlässe verläuft. Des Weiteren stellt der Einlaßkrümmer einen zweiten Kanal bereit, wobei der zweite Kanal zur Zuführung von Unterdruck zu einer Vorrichtung außerhalb des Einlaßkrümmers konfiguriert ist.
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Nunmehr auf 11 Bezug nehmend, wird ein Verfahren zum Einleiten von Gasen in einen Motoreinlaßkrümmer gezeigt. Die Routine 1100 beginnt bei 1102, wo entschieden wird, ob Kohlenwasserstoffdämpfe in den Motor gespült werden sollen.
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Bei einer Ausführungsform können Kohlenwasserstoffe von einem Kraftstoffvorratstank stammen. Bei einer anderen Ausführungsform können Kohlenwasserstoffe vom Motorkurbelgehäuse oder von einem Kohlebehälter stammen. Die Routine 1100 kann entscheiden, Kohlenwasserstoff zu spülen, wenn die geschätzte Speicherkapazität eines Kohlenwasserstoffspeichergefäßes eine vorbestimmte Höhe erreicht. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Routine 1100 entscheiden, Kohlenwasserstoffe als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen zu spülen. Die Routine 1100 kann zum Beispiel entscheiden, Kohlenwasserstoffe zu spülen, wenn die Motorlast größer als ein erster Schwellwert und kleiner als ein zweiter Schwellwert ist. Wenn entschieden wird, Kohlenwasserstoffe zu spülen, geht die Routine 1100 zu 1104 über. Ansonsten endet die Routine 1100.
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Bei 1104 öffnet die Routine 1100 ein Ventil, das einen Kohlenwasserstoffstrom von einer Quelle zum Motoreinlaßkrümmer strömen läßt. Beispielsweise kann das Ventil einen Kohlenwasserstoffstrom aus einem Behälter zulassen. In einem anderen Beispiel kann das Ventil den Strom von Motorkurbelgehäusedämpfen vom Motorkurbelgehäuse zum Motoreinlaßkrümmer (zum Beispiel dem PCV-Ventil) gestatten. Bei noch einer anderen Ausführungsform können Kohlenwasserstoffe aus einem Kraftstoffvorratstank zu dem Motoreinlaßkrümmer (zum Beispiel einem Kraftstoffdampfspülventil) strömen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Stellung des Ventils als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen gesteuert. Die Ventilstellung kann zum Beispiel als Reaktion auf Motordrehzahl und Motorlast gesteuert werden. Des Weiteren kann die Ventilstellung als Reaktion auf die Konzentration von in einem Speicherbehälter gespeicherten Kohlenwasserstoffen sowie Motordrehzahl und Motorlast gesteuert werden. Die Routine 1100 geht nach Einstellung des Ventils zu 1106 über.
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Bei 1106 leitet die Routine 1100 ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Luft durch einen Einlaßkrümmer (zum Beispiel den Einlaßkrümmer der 2–10). Insbesondere wird mindestens ein Teil der in einen Einlaßkrümmer eintretenden Luft und Kohlenwasserstoffe zu einem Vorsprung im Einlaßkrümmer (zum Beispiel 604 von 6) geleitet. In einem Beispiel werden die Luft und die Kohlenwasserstoffe an einem länglichen Vorsprung geleitet. Insbesondere verläuft die Richtung des Luftstroms und des Kohlenwasserstoffstroms senkrecht zu der Längsseite des länglichen Vorsprungs. Wenn die Luft und die Kohlenwasserstoffe auf den Vorsprung treffen, wird mindestens ein Teil der Luft und der Kohlenwasserstoffe um den Vorsprung herum geleitet. Ein anderer Teil der Luft und der Kohlenwasserstoffe kann über den Vorsprung geleitet werden. Luft und Kohlenwasserstoffe werden durch Plazieren des Vorsprungs in den Strömungsweg am Vorsprung geleitet. Natürlich kann die längliche Form, falls gewünscht, durch verschiedene Formen ersetzt werden. Zum Beispiel kann ein V in dem Einlaßkrümmer eingesetzt werden, wobei die Spitze des V in eine Spül- oder PCV-Kanal-Richtung weist. In einem anderen Beispiel kann ein kreisförmiger Vorsprung anstelle des länglichen Vorsprungs verwendet werden, um Luftwiderstand in dem Einlaßkrümmer zu reduzieren. Zum Beispiel kann sich ein Zylinderstift oder ein Vorsprung ähnlicher Form von dem Einlaßkrümmer in den Kohlenwasserstoff- oder Luftströmungsweg erstrecken.
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Bei 1108 leitet die Routine 1100 Turbulenzen um den Vorsprung ein, um das Vermischen von Kohlenwasserstoff und Luft zu verbessern. Die Größe und die Art der Turbulenzen kann in Abhängigkeit von der Motorkonfiguration variiert werden. Zum Beispiel kann bei einem Motor ein länglicher Vorsprung in den Einlaßkrümmer einen gewünschten Turbulenzgrad bei akzeptablem Luftwiderstand bereitstellen. In einem anderen Beispiel kann ein kreisförmiger Vorsprung etwas weniger Turbulenzen erzeugen, aber auch den Luftwiderstand am Einlaßkrümmer reduzieren. In Abhängigkeit von Konstruktionszielen können somit verschiedene Strukturen für verschiedene Anwendungen ausgewählt werden.
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Bei 1110 entscheidet die Routine 1100, ob Kohlenwasserstoffe gespült werden oder nicht. In einem Beispiel kann durch Erfassen einer Abgassauerstoffkonzentrationshöhe entschieden werden, dass Kohlenwasserstoffe gespült werden. In einem anderen Beispiel kann das Spülen von Kohlenwasserstoffen entschieden werden, wenn ein Druck eines Kohlenwasserstoffspeichergefäßes kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn ein Spülen von Kohlenwasserstoffen entschieden wird, geht die Routine 1100 zu 1112 über. Ansonsten kehrt die Routine 1100 zu 1106 zurück.
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Bei 1112 schließt die Routine 1100 das Ventil und hält das Spülen von Kohlenwasserstoffen an. In einigen Beispielen kann das Ventil schrittweise geschlossen werden. In anderen Beispielen kann das Ventil allmählich geschlossen werden, um die Änderungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches des Motors zu reduzieren. Nachdem das Ventil geschlossen und ein Spülen von Kohlenwasserstoffen angehalten ist, endet die Routine 1100.
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Somit stellt das Verfahren von 11 ein Verfahren zum Verteilen von Gasen in einem Einlaßkrümmer bereit, das Folgendes umfaßt: gezieltes Einleiten von Gasen in den Einlaßkrümmer über einen Kanal; Leiten der Gase über oder um einen länglichen Vorsprung in dem Einlaßkrümmer, wobei eine Länge einer längeren Seite des länglichen Vorsprungs kleiner ist als ein Durchmesser des Einlaßkrümmers, wo der längliche Vorsprung positioniert ist; und Verstärken von Turbulenzen der Gase zur Verbesserung der Verteilung der Gase im Einlaßkrümmer. Das Verfahren stellt einen länglichen Vorsprung bereit, der stromabwärts des Kanals und stromaufwärts mindestens eines Fächerrohrs des Einlaßkrümmers positioniert ist. Das Verfahren gewährleistet, dass eine längere Seite des länglichen Vorsprungs senkrecht zu einem Strömungsweg von aus dem Kanal strömenden Gasen verläuft. Das Verfahren stellt Gase bereit, die aus Kraftstoffdämpfen bestehen.
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Für einen Durchschnittsfachmann versteht sich, dass die in 11 beschriebene Routine eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen kann. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso muß die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise die hier beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Obgleich dies nicht explizit dargestellt wird, liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass eine oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden können.
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Dies schließt die Beschreibung ab. Ihre Lektüre durch den Durchschnittsfachmann würde viele Änderungen und Modifikationen ohne Verlassen des Gedankens und Schutzbereichs der Beschreibung erkennen lassen. Zum Beispiel könnten I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10- und V12-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder mit alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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