-
Erfindungsgebiet
-
Die vorliegende Beschreibung betrifft ein System zum Zuführen von Druckluft zu einem Verbrennungsmotor. Das System kann sich dafür eignen, den Motorausgleich zu verbessern und Motormontagekosten zu reduzieren.
-
Allgemeiner Stand der Technik und kurze Darstellung der Erfindung
-
Motoren können aufgeladen werden, um die Motorleistung zu verbessern und den dynamischen Arbeitsbereich des Motors zu vergrößern. Auflader setzen in den Motor eintretende Luft über einen Verdichter unter Druck, wodurch die dem Motor zur Verfügung stehende Luftmenge vergrößert wird. Der Verdichter eines Aufladers kann mit kämmenden Erhebungen oder einer Zentrifugalpumpe konfiguriert sein. Im
US-Patent 6,227,179 ist ein Auflader an Motorzylinderköpfe über Einlasspassagen gekoppelt, denen Luft von einem Zwischenkühler zugeführt wird, der sich hinter dem Auflader befindet. Der beschriebene Auflader soll eine leichte Montage, kleine Packung und flinke Antwort liefern. Das Anschrauben eines Aufladers an der Oberseite eines Motors kann jedoch zu Ausrichtungsproblemen zwischen der Verdichterriemenscheibe und der Motorantriebsriemenscheibe führen. Als solches kann der Verdichter den Motorausgleich verschlechtern. Das Koppeln des Verdichters über dem Motor und von diesem beabstandet kann zudem die Motordrehzahl begrenzen, da die effektive Motorträgheit dadurch erhöht wird, dass sich die drehende Masse von der Kurbelwelle weg bewegt wird. Noch weiter erscheint es, dass Schläuche erforderlich sind, um Kühlmittel einem Zwischenkühler zu liefern, wodurch die Möglichkeit für die Entstehung eines Kühlmittellecks steigt.
-
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat die oben erwähnten Nachteile erkannt und hat ein System zum Verbessern eines aufgeladenen Motors entwickelt.
-
Eine Ausführungsform der vorliegenden Beschreibung beinhaltet ein System, das Folgendes umfasst: einen Motorblock mit mehreren Zylindern zum Aufnehmen von mehreren Kolben, wobei der Motorblock mit mindestens einem Abschnitt eines Aufladerluftverdichtergehäuses zusammenhängt, wobei das Aufladerluftverdichtergehäuse einen Einlass für Frischluft und einen Auslass, der verdichtete Luft an Zylinder in dem Zylinderblock liefert, aufweist, und einen Zylinderkopf, der Luft von dem Aufladerluftverdichtergehäuse empfängt.
-
Durch Ausbilden mindestens eines Abschnitts eines Aufladerluftverdichtergehäuses aus einem Motorblock kann es möglich sein, den Motorausgleich zu verbessern, die Motorträgheit zu reduzieren und die Möglichkeit von Kühlmittellecks zu senken. Beispielsweise kann ein in der Mulde eines V-Motors konstruierter Auflader das Motordrehmoment reduzieren, die Motormontagekosten senken, den Motorausgleich verbessern und die Anzahl von Motorschlauchverbindungen reduzieren. Bei einem Beispiel können die Rotoren oder Spiralen („scrolls”) eines Aufladers in der Mulde eines V-Motors zwischen Motorzylindern platziert werden. Indem die Verdichterspiralen näher an die Motorkurbelwelle bewegt werden, können die Motorträgheit reduziert und der Motorausgleich verbessert werden, da die Verdichterspiralmasse sich näher an der Rotationsmasse der Kurbelwelle befindet. Wenn ein an das Verdichtergehäuse gekoppelter Zwischenkühler Kühlmittel von dem Motorblock oder von Zylinderköpfen erhält, kann außerdem die Anzahl von Schlauchverbindungen des Motors reduziert werden, wodurch die Möglichkeit von Kühlmittellecks reduziert wird.
-
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile liefern. Beispielsweise kann der Ansatz die Motorträgheit reduzieren und den Motorausgleich verbessern. Weiterhin kann der Ansatz die Möglichkeit von Kühlmittellecks reduzieren. Noch weiter kann der Ansatz die Motorkosten reduzieren, da der Auflader zu der gleichen Zeit hergestellt werden kann, zu der der Motorblock hergestellt wird.
-
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung ergeben sich ohne weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn sie alleine oder in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
-
Es versteht sich, dass die obige kurze Darstellung vorgelegt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine wichtigen oder essentiellen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzbereich einzig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die ausführliche Beschreibung folgen. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die etwaige oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile lösen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die hierin beschriebenen Vorteile lassen sich durch die Lektüre eines Beispiels einer Ausführungsform umfassender verstehen, hierin als die ausführliche Beschreibung bezeichnet, wenn es alleine oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gelesen wird. Es zeigen:
-
1 ein Schemadiagramm eines Motors;
-
2 eine Vorderansicht eines Acht-Zylinder-Motorblocks;
-
3 eine Draufsicht auf einen Acht-Zylinder-Motorblock;
-
4 eine Draufsicht auf einen Zwischenkühler für einen Verdichter, der in einen Motorblock integriert ist;
-
5 einen Querschnitt durch einen Zwischenkühler für einen Verdichter, der in einen Motorblock integriert ist;
-
6 eine Vorderansicht eines Einlasskrümmers zum Liefern von Luft an Motorzylinder;
-
7 eine Draufsicht auf den Boden eines Einlasskrümmers zum Liefern von Luft an Motorzylinder und
-
8 ein Flussdiagramm zum Liefern von Luft an Zylinder eines Motors mit einem Verdichtergehäuse, das mindestens teilweise in einen Motorblock integriert ist.
-
Ausführliche Beschreibung
-
Die vorliegende Beschreibung betrifft einen Motorblock mit einem Verdichtergehäuse. Bei einem nicht beschränkenden Beispiel kann der Motorblock wie in 1–3 dargestellt konfiguriert sein. Weiterhin kann der Verdichter verdichtete Luft an einen Zwischenkühler und Einlasskrümmer liefern, wie in 4–7 gezeigt. Schließlich wird von 8 ein Verfahren zum Liefern verdichteter Luft an einen Motorblock mit einem Verdichtergehäuse beschrieben.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Motorsystems 100 mit einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor 110 mit einem integrierten Verdichtergehäuse 36. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann das Motorsystem 100 als Teil eines Antriebssystems für ein Personenfahrzeug enthalten sein. Das Motorsystem 100 kann Einlassluft über eine Einlasspassage 140 erhalten. Die Einlasspassage 140 kann einen Luftfilter 156 enthalten.
-
Luft bewegt sich durch die Einlasspassage 140 und trifft auf ein Drosselventil 149, bevor sie in die Einlasspassage 149 eintritt. Bei einigen Beispielen kann die Einlasspassage 149 Teil des Motorblocks 101 sein. In die Einlasspassage 149 eintretende Luft wird in den Boden des Verdichtergehäuses 36 gelenkt. Mindestens ein Abschnitt des Verdichtergehäuses 36 ist ein integraler Abschnitt des Motorblocks 101. Verdichtererhebungen oder -spiralen 35 verdichten Luft, bevor die Luft zum Zwischenkühler 55 gelenkt wird. Verdichtererhebungen trennen eine obere Sektion des Verdichters 37 von einer unteren Sektion des Verdichters 37. Die untere Sektion des Verdichters 37 enthält unverdichtete Luft zum Versorgen von Motorzylindern. Die obere Sektion des Verdichters 37 kann von Spiralen 35 verdichtete Luft enthalten. Luft vom Verdichter 37 wird zum Zwischenkühler 55 und dann zum Einlasskrümmer 160 gelenkt, bevor sie in die Motorzylinder 20A und 20B eintritt. Der Einlasskrümmer 58 kann einen nicht gezeigten Anlasskrümmerdrucksensor und/oder einen nicht gezeigten Einlasskrümmertemperatursensor enthalten, die jeweils mit einem Steuersystem 190 in Kommunikation stehen. Die Einlasspassage 149 kann ebenfalls einen Drucksensor enthalten. Die Position des Drosselventils 158 kann über das Steuersystem 190 von einem Drosselventilaktuator 157 verstellt werden, der kommunikativ an das Steuersystem 190 gekoppelt ist. Ein Bypassventil kann zwischen der Einlasspassage 149 und dem Einlasskrümmer 160 enthalten sein, um den Verdichter 37 zu umgehen. Somit ist das Drosselventil 158 vor dem Verdichter 37 positioniert. Weiterhin ist der Verdichter 37 vor dem Zwischenkühler 55 angeordnet, und der Zwischenkühler 55 ist vor dem Einlasskrümmer 58 angeordnet.
-
Der Motor 110 kann mehrere Zylinder enthalten, von denen zwei in 1 als 20A und 20B in Zylinderblock 101 gezeigt sind. Man beachte, dass bei einigen Beispielen der Motor 110 mehr als zwei Zylinder enthalten kann, wie etwa 4, 5, 6, 8, 10 oder mehr Zylinder. Diese verschiedenen Zylinder können gleichmäßig aufgeteilt und in einer V-Konfiguration in einer Linie mit einem der Zylinder 20A und 20B angeordnet sein. Die Zylinder 20A und 20B können unter anderen Zylindern des Motors bei einigen Beispielen identisch sein und identische Komponenten enthalten. Als solches wird nur der Zylinder 20A ausführlich beschrieben. Der Zylinder 20A enthält eine durch Verbrennungskammerwände 24A definierte Verbrennungskammer 22A. Ein Kolben 30A ist innerhalb der Verbrennungskammer 22A angeordnet und ist über eine Kurbelwange 32A an eine Kurbelwelle 34 gekoppelt. Die Kurbelwelle 34 kann einen Motordrehzahlsensor 181 enthalten, der die Drehzahl der Kurbelwelle 34 identifizieren kann. Der Motordrehzahlsensor 181 kann mit dem Steuersystem 190 kommunizieren, um eine Bestimmung der Motordrehzahl zu ermöglichen. Der Zylinder 20A kann eine Zündkerze 70A enthalten, um einen Zündfunken an die Verbrennungskammer 22A zu liefern. Bei einigen Beispielen jedoch kann die Zündkerze 70A entfallen, wenn beispielsweise der Motor 110 konfiguriert ist, eine Verbrennung über Verdichtungszündung zu liefern. Die Verbrennungskammer 22A kann eine Kraftstoffeinspritzdüse 60A enthalten, die in diesem Fall als eine kanalbasierte Kraftstoffeinspritzdüse konfiguriert ist. Bei anderen Beispielen jedoch kann die Kraftstoffeinspritzdüse 60A als eine direkte Einspritzungs-Einspritzdüse konfiguriert sein.
-
Der Zylinder 20A kann weiterhin mindestens ein Einlassventil 40A enthalten, das über einen Einlassventilaktuator 42A betätigt wird, und mindestens ein Auslassventil 50A, das über einen Auslassventilaktuator 52A betätigt wird als Teil des Zylinderkopfs 105. Der Zylinder 20A kann zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile zusammen mit assoziierten Ventilaktuatoren enthalten. Bei diesem besonderen Beispiel sind die Aktuatoren 42A und 52A als Nockenaktuatoren konfiguriert, doch können bei anderen Beispielen elektromagnetische Ventilaktuatoren (EVA) verwendet werden. Der Einlassventilaktuator 42A kann dahingehend betätigt werden, das Einlassventil 40A zu öffnen und zu schließen, um über den Einlasskrümmer 58 Einlassluft in die Verbrennungskammer 22A zu lassen. Analog kann der Auslassventilaktuator 52A dahingehend betätigt werden, das Auslassventil 50A zu öffnen und zu schließen, um Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer 22A in die Auslasspassage 166 auszustoßen. Auf diese Weise können der Verbrennungskammer 22A über den Einlasskrümmer 58 Einlassluft zugeführt werden und Verbrennungsprodukte über die Auslasspassage 166 aus der Verbrennungskammer 22A ausgestoßen werden.
-
Es versteht sich, dass der Zylinder 20B oder andere Zylinder des Motors 110 die gleichen oder ähnliche Komponenten des Zylinders 20A wie oben beschrieben enthalten können. Beispielsweise die Kraftstoffeinspritzdüse 60B, den Einlassventilaktuator 42B und den Auslassventilaktuator 52B. Somit können Einlassluft über den Einlasskrümmer 58 der Verbrennungskammer 22B zugeführt und Verbrennungsprodukte über die Auslasspassage 168 aus dem Verbrennungszylinder 20B ausgestoßen werden. Man beachte, dass bei einigen Beispielen eine erste Bank von Zylindern einschließlich Zylinder 20A sowie andere Zylinder Verbrennungsprodukte über eine gemeinsame Auslasspassage 166 ausstoßen und eine zweite Bank von Zylindern einschließlich Zylinder 20B sowie andere Zylinder Verbrennungsprodukte über eine gemeinsame Auslasspassage 168 ausstoßen können. Weiterhin ist eine Ölwanne 103 an den Motorblock 101 gekoppelt, um Öl zu halten, das zugeführt wird, um die Zylinder 20A und 20B zu schmieren.
-
Verbrennungsprodukte, die vom Motor 110 über die Auslasspassage 166 ausgestoßen werden, können über die Auslasspassage 166 zur Atmosphäre gelenkt werden. Die Auslasspassage 166 kann eine Abgasnachbehandlungseinrichtung wie etwa einen Katalysator 174 und beispielsweise einen oder mehrere bei 184 und 185 angezeigte Abgassensoren enthalten. Analog können von einem oder mehreren Zylindern über die Auslasspassage 168 ausgestoßene Verbrennungsprodukte in die Umgebung gelenkt werden. Die Auslasspassage 168 kann eine Abgasnachbehandlungseinrichtung wie etwa einen Katalysator 176 und beispielweise einen oder mehrere bei 186 und 187 angezeigte Abgassensoren enthalten. Die Abgassensoren 184, 185, 186 und/oder 187 können mit dem Steuersystem 190 kommunizieren.
-
Das Motorsystem 100 kann verschiedene andere Sensoren enthalten. Beispielsweise kann mindestens eine der Einlasspassagen 140 einen nicht gezeigten Luftmassensensor enthalten. Ein Luftmassensensor kann als ein Beispiel ein Heißdraht-Anemometer oder eine andere geeignete Einrichtung zum Messen einer Massenstromrate der Einlassluft enthalten.
-
Das Steuersystem 190 kann einen oder mehrere Controller enthalten, die konfiguriert sind, mit den verschiedenen hierin beschriebenen Sensoren und Aktuatoren zu kommunizieren. Als ein Beispiel kann das Steuersystem 190 mindestens einen Elektronikcontroller enthalten, der mindestens eines der Folgenden enthält: eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle zum Senden und Empfangen elektronischer Signale mit den verschiedenen Sensoren und Aktuatoren, eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Speicher wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM) einen Festwertspeicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (KAM), die jeweils über einen Datenbus kommunizieren können. Das Steuersystem 190 kann bei einigen Beispielen einen Proportional-Integral-Differenzial-Controller (PID-Controller) enthalten. Es versteht sich jedoch, dass andere geeignete Controller verwendet werden können, wie der Fachmann angesichts der vorliegenden Offenbarung versteht.
-
Das Steuersystem 190 kann konfiguriert sein, einen oder mehrere Arbeitsparameter des Motors auf einer individuellen Zylinderbasis zu variieren. Beispielsweise kann das Steuersystem die Ventilsteuerung durch Verwenden eines VCT-Aktuators (Variable Cam Timing – variable Nockensteuerung) verstellen, die Zündsteuerung durch Variieren der Zeit, zu der das Zündsignal an die Zündkerze geliefert wird, und/oder die Kraftstoffeinspritzsteuerung und das Ausmaß durch Variieren der Impulsbreite des Kraftstoffeinspritzsignals, das von dem Steuersystem an die Kraftstoffeinspritzdüse geliefert wird. Somit können von dem Steuersystem mindestens die Zündsteuerung, die Ventilsteuerung und die Kraftstoffeinspritzsteuerung betätigt werden.
-
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2 wird eine Vorderansicht eines nicht beschränkenden Acht-Zylinder-V-8-Motorblocks gezeigt. Der Zylinderblock 101 enthält die Zylinder 202 und 204. Der Zylinder 202 ist einer von mehreren Zylindern in einer ersten Bank von Zylindern. Gleichermaßen ist der Zylinder 204 einer von mehreren Zylindern in einer zweiten Bank von Zylindern. Der Zylinderblock 101 ist ein durchgehendes Materialstück und kann Gusseisen, Aluminium, Keramik oder ein anderes geeignetes Material umfassen.
-
Eine erste Seite der Motorblockwand 206 besteht aus einem Material, das mit dem Material zusammenhängt, das den Motorzylinder 202 und den Kurbelwellenzapfenlagerflansch 230 umfasst. Eine zweite Seite der Motorblockwand 206 enthält einen Abschnitt der Wand, der mindestens ein Abschnitt einer Innenwand des Luftverdichters 37 ist. Somit ist die Motorblockwand 206 mindestens ein Abschnitt eines Gehäuses des Luftverdichters 37. Die Motorblockwand 206 erstreckt sich von dem Boden der Kreuzung von Motorzylinderbänken (zum Beispiel dem Boden des V zwischen Motorzylindern) zum Zylinderdeck 220. Somit teilt sich der Verdichter 37 einen Abschnitt der Motorblockwand 206 mit dem Motorblockmaterial, das eine Wand des Zylinders 202 stützt. Ein nicht gezeigter Zylinderkopf ist an das Zylinderdeck 220 gekoppelt.
-
Analog besteht eine erste Seite der Motorblockwand 208 aus einem Material, das mit dem Motorzylinder 204 umfassenden Material zusammenhängt. Eine zweite Seite der Motorblockwand 208 ist mindestens ein Abschnitt einer Innenwand des Luftverdichters 37. Somit ist die Motorblockwand 208 mindestens ein Abschnitt eines Gehäuses des Luftverdichters 37. Außerdem sind die Motorblockwand 206 und die Motorblockwand 208 Teil eines zusammenhängenden Materialstücks, das den Motorblock 101 bildet. Somit ist die Motorblockwand 208 mindestens ein Abschnitt eines Gehäuses des Luftverdichters 37. Die Motorblockwand 208 erstreckt sich auch von dem Boden der Kreuzung von Motorzylinderbänken (z. B. dem Boden des V zwischen Motorzylindern) zum Zylinderdeck 222. Ein nicht gezeigter Zylinderkopf ist an das Zylinderdeck 220 gekoppelt.
-
Der Motorblock 208 kann auch eine bearbeitete Oberfläche 212 auf der Innenseite des Verdichters 37 enthalten, um eine untere Sektion des Verdichtergehäuses gegenüber einer oberen Sektion des Verdichtergehäuses abzudichten. Verdichtererhebungen, -spiralen oder -rotoren (nicht gezeigt) und die bearbeitete Oberfläche 212 dichten eine untere Kammer eines Gehäuses des Verdichters 37 gegenüber einem oberen Gehäuse des Verdichters 37 ab, das Druckluft enthalten kann.
-
Bei diesem Beispiel enthält das Gehäuse des Verdichters 37 eine Brücke 218, die einen Bereich des Motorblocks 101 zwischen Motorblockwand 206 und Motorblockwand 208 verbindet. Die Brücke 218 ist aus einem Material hergestellt, das mit dem Material der Motorblockwand 206 und der Motorblockwand 208 zusammenhängt. Die Brücke 218 umschließt einen Bereich zwischen der Motorblockwand 206 und der Motorblockwand 208, einen Bereich umschließend, der durch einen Teil eines Gehäuses des Verdichters 37 gebildet wird. Die Brücke 218 enthält auch eine Auslassöffnung 210 zum Übertragen von Druckluft vom Verdichter 37 zu einem nicht gezeigten Zwischenkühler.
-
Wenn der Verdichter vollständig montiert ist, können ein oder mehrere Rotoren oder Spiralen (nicht gezeigt) als Teil des Verdichters 37 enthalten sein. Weiterhin können eine Frontplatte und eine Rückplatte an dem Motorblock 101 gekoppelt sein, um ein Gehäuse des Verdichters 37 abzudichten. Bei einer alternativen Ausführungsform können eine Front- und Rücksektion ein durchgehender Teil des Motorblocks 101 sein. Die Rotoren oder Spiralen können derart an der Front- und Rückplatte montiert sein, dass sich die Rotoren innerhalb des Verdichters 37 drehen und Luft aus einer unteren Sektion des Verdichters 37 (zum Beispiel einem Bereich unter den Verdichterspiralen) zu einer oberen Sektion des Verdichters 37 (zum Beispiel einem Bereich über den Verdichterspiralen) bewegen können. Die Rotoren können von einer Kette von der Kurbelwelle oder durch einen Zahnradsatz, der die Rotoren mit der Kurbelwelle koppelt, angetrieben werden. Weiterhin kann die maschinelle Bearbeitung der Oberflächen 212 und 216 sowie der Rotormontagezapfenstutzen von Motorblockbezugspunkten aus referenziert werden.
-
Der Motorblock 101 enthält auch einen Kanal 232 zum Evakuieren von Gasen aus dem Motorkurbelgehäuse. Der Strom aus dem Motorkurbelgehäuse wird durch ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil 234 geregelt. Somit kann das Motorkurbelgehäuse direkt zu dem Verdichter entlüftet werden, ohne dass die Gase die Grenze des Motors verlassen. Das Entlüftungsventil 234 kann mechanisch oder durch einen Controller gesteuert werden.
-
Nunmehr unter Bezugnahme auf 3 wird eine Draufsicht auf die Oberseite eines Motorblocks gezeigt. Insbesondere ist die Oberseite des in 2 gezeigten Motorblocks 101 gezeigt. Der Motorblock 101 enthält einen Zylinder 202 und Zylinder 308 auf der linken Seite des Motorblocks 101. Der Motorblock 101 enthält auch einen Zylinder 202 und Zylinder 306. Der Motorblock 101 enthält auch Kühlmittelkanäle 304 für Kühlluft, die durch einen nicht gezeigten Zwischenkühler hindurch tritt, der an den Motorblock 101 gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform kann das Motorkühlmittel von einer Seite des Motorblocks zu der anderen Seite des Motorblocks durch den Zwischenkühler 55 strömen. Bei einer weiteren Ausführungsform strömt Motorkühlmittel von dem V-Bereich des Motorblocks zu dem Zwischenkühler. Der Verdichter 37 enthält auch einen Einlass 302 und einen Auslass 210. Luft tritt in den Verdichter 37 durch den Einlass 302 ein, und verdichtete Luft tritt aus dem Auslass 210 aus, bevor sie in einen nicht gezeigten Zwischenkühler eintritt. Der Motorblock 101 und das Material, das den Verdichtereinlass 302, den Verdichterauslass 210, den Zylinder 202, die Zylinder 308, den Zylinder 204, die Zylinder 306 und Kühlmittelkanäle 304 umgibt, ist ein einzelnes durchgehendes Materialstück. Bei voller Montage enthält der Verdichter 37 Spiralen oder Erhebungen zum Verdichten von in das Verdichtergehäuse eintretender Luft. Bei einem nicht beschränkenden Beispiel kann das den Motorblock bildende Material durch ein Gussteil geformt werden.
-
Nunmehr unter Bezugnahme auf 4 wird eine Draufsicht auf einen Zwischenkühler für Kühlluft gezeigt, die von einem Verdichter geliefert wird, der Teil eines Zylinderblocks ist. Insbesondere wird eine detaillierte Ansicht des Zwischenkühlers 55 von 1 gezeigt. Kühlmittelröhren 406 haften ein Kühlmittel, das von einer ersten Zylinderbank zu einer zweiten Zylinderbank strömt. Das Kühlmittel reduziert die Temperatur von vom Verdichter 37 von 1–3 verdichteter Luft. Metallische Lamellen 404 verbinden und stützen die Kühlmittelröhren 406. Weiterhin vergrößern Lamellen 404 den Oberflächenkontakt zwischen verdichteter Luft und Zwischenkühler 55, wodurch die Wärmeübertragung zwischen verdichteter Luft und Motorkühlmittel verbessert wird. Der Zwischenkühler 55 ist am Auslass 210 des Verdichters 37 an den Motorblock 101 gekoppelt. 4 zeigt auch den Ort von Schnitt A, der in 5 dargestellt ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der Zwischenkühler 55, falls gewünscht, entfallen.
-
Nunmehr unter Bezugnahme auf 5 wird ein Querschnitt durch einen Zwischenkühler gezeigt. Insbesondere wird der Querschnitt A des in 4 gezeigten Zwischenkühlers 55 dargestellt. Der Zwischenkühler 55 enthält Lamellen 404 und Kühlmittelröhren 406. Die Einlässe und Auslässe von mehreren Kühlmittelröhren 406 sind an einem Einlasskrümmer 502 und an einem Auslasskrümmer 504 vereinigt. Der Einlasskrümmer 502 und der Auslasskrümmer 504 stehen in Kommunikation mit Kühlmittelpassagen 304 von 3.
-
Nunmehr unter Bezugnahme auf 6 wird eine Frontansicht eines Einlasskrümmers gezeigt. Insbesondere wird ein Eingabekrümmer gezeigt, der Luft von einem in einen Motorblock integrierten Verdichter zu Motorzylindern lenkt, wie in 1 dargestellt. Luft tritt von dem Boden 600 des Einlasskrümmers 58 ein und verlässt die Krümmerseiten bei 602. Der Einlasskrümmer 58 ist an den Motorblock 101 und den Zwischenkühler 55 von 1 gekoppelt. Der Einlasskrümmer 58 lenkt verdichtete Luft von einem Zwischenkühler (zum Beispiel Zwischenkühler 55 von 1, 4–5) zu Motorzylindern, um die Motorluftmenge zu vergrößern.
-
Es sollte auch erwähnt werden, dass der Motorblock von 1–3 Teil eines selbstansaugenden Motors ist, wobei Verdichterspiralen und andere Verdichterkomponenten aus dem Verdichtergehäuse weggelassen sind. Somit kann ein einzelner Block mit einem integrierten Verdichtergehäuse sowohl für aufgeladene als auch selbstansaugende Motoren verwendet werden.
-
Nunmehr unter Bezugnahme auf 7 wird eine Draufsicht auf einen Boden eines Einlasskrümmers gezeigt. Insbesondere wird ein Boden des in 1 und 6 gezeigten Einlasskrümmers gezeigt. Der Einlasskrümmer 58 enthält einen Einlass 702 und Auslässe 706 und 708. Luft tritt in den Einlasskrümmer 58 beim Lufteinlass 702 von einem Zwischenkühler ein (zum Beispiel dem Zwischenkühler von 1, 4–5) und verlässt den Einlasskrümmer 702 an den Auslässen 706 und 708. Der Einlasskrümmer 58 enthält auch einen Bypasskanal 704 zum Umleiten von Luft von einem Einlasssystem zu Motorzylindern. Beispielsweise kann der Bypasskanal 704 Luft von der Einlasspassage 149 von 1 zu Motorzylindern lenken. Somit kann der Kanal 704 Luft von einer Einlasspassage aus derart lenken, dass die Luft den Verdichter 37 und den Zwischenkühler 55 von 1 umgeht.
-
Somit sorgt die vorliegende Beschreibung für ein System, das Folgendes umfasst: einen Motorblock mit mehreren Zylindern zum Aufnehmen von mehreren Kolben, wobei der Motorblock mit mindestens einem Abschnitt eines Aufladerluftverdichtergehäuses zusammenhängt, wobei das Aufladerluftverdichtergehäuse einen Einlass für Frischluft und einen Auslass, der verdichtete Luft an Zylinder in dem Motorblock liefert, aufweist; und einen Zylinderkopf, der Luft von dem Aufladerluftverdichtergehäuse empfängt. Das System, wobei der Motorzylinderblock mindestens einen Vorsprung enthält zum Koppeln einer Verdichterspirale oder eines Verdichterrotors zu dem Motorzylinderblock, und wobei der Zylinderkopf mindestens ein an den Motorblock gekoppelter Zylinderkopf ist. Das System, weiterhin umfassend einen an den Motorzylinderblock gekoppelten Zwischenkühler, wobei sich der Zwischenkühler über der Verdichterspirale oder dem Verdichterrotor befindet. Das System, wobei der Motorzylinderblock ein Motorblock vom V-Typ ist. Das System, wobei der mindestens eine Abschnitt des Verdichtergehäuses sich zwischen dem Zylinder in der Mulde des V-Motors befindet. Das System, wobei das Aufladerluftverdichtergehäuse eine an den Motorblock gekoppelte Frontabdeckung enthält, wobei die Frontabdeckung bezüglich einer Position des Motorblocks in einem Fahrzeug in einer vertikalen Orientierung positioniert ist.
-
Die vorliegende Beschreibung sorgt auch für ein System, das Folgendes umfasst: einen Motorzylinderblock mit mehreren Zylindern zum Aufnehmen von mehreren Kolben, wobei der Motorzylinderblock mit mindestens einem Abschnitt eines Aufladerluftverdichtergehäuses zusammenhängt, wobei das Luftverdichtergehäuse mindestens eine mindestens teilweise bearbeitete Oberfläche zum Aufnehmen eines Verdichterrotors oder einer Verdichterspirale enthält; und mindestens einen an den Motorzylinderblock gekoppelten Zylinderkopf. Das System, wobei die mindestens eine mindestens teilweise bearbeitete Oberfläche sich in dem Verdichtergehäuse befindet und wobei der mindestens eine Verdichterrotor oder die mindestens eine Verdichterspirale von einer Kurbelwelle angetrieben wird, wobei die Kurbelwelle an den Motorzylinderblock gekoppelt ist. Das System, weiterhin umfassend einen Kanal zum Einleiten von Gasen von einem Kurbelgehäuse zu dem Luftverdichtergehäuse, wobei das Kurbelgehäuse mindestens teilweise von dem Motorblock gebildet wird, und einen entlang dem Kanal positionierten Ölabscheider. Das System, weiterhin umfassend eine an den Motorblock gekoppelte Frontabdeckung, wobei die Frontabdeckung bezüglich einer Montageposition des Motorblocks in einem Fahrzeug in einer vertikalen Orientierung positioniert ist. Das System, weiterhin umfassend einen an den Motorblock gekoppelten Zwischenkühler, wobei sich der Zwischenkühler über der Verdichterspirale oder dem Verdichterrotor befindet, wobei der Zwischenkühler mit mindestens einer Kühlmittelpassage des Motorzylinderblocks oder mit einem an den Zylinderblock gekoppelten Zylinderkopf in Kommunikation steht. Das System, wobei die mindestens eine mindestens teilweise bearbeitete Oberfläche zu einem Bezugspunkt des Motorzylinderblocks referenziert wird. Das System, weiterhin mit einem Krümmer, der verdichtete Luft von dem Zwischenkühler zu dem Zylinderkopf lenkt.
-
Die vorliegende Erfindung sorgt weiterhin für ein System, das Folgendes umfasst: einen Motorzylinderblock mit mehreren Zylindern zum Aufnehmen von mehreren Kolben, wobei der Motorzylinderblock mit mindestens einem Abschnitt eines Aufladerluftverdichtergehäuses zusammenhängt; einen Einlasskrümmer in Kommunikation mit dem Aufladerluftverdichtergehäuse und einen in einem Luftweg hinter dem Aufladerluftverdichtergehäuse und vor dem Einlasskrümmer positionierten Zwischenkühler. Das System, wobei der Zwischenkühler an den Motorzylinderblock und den Einlasskrümmer gekoppelt ist. Das System, wobei der Motorzylinderblock ein Zylinderblock vom V-Typ ist. Das System, wobei der Zwischenkühler in der Mulde des Zylinderblocks vom V-Typ positioniert ist. Das System, wobei mindestens ein Verdichterrotor oder mindestens eine Verdichterspirale innerhalb des Aufladerverdichtergehäuses positioniert ist und wobei der mindestens ein Verdichterrotor oder die mindestens eine Verdichterspirale von einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle angetrieben wird, wobei die Kurbelwelle an den Motorzylinderblock gekoppelt ist und die Nockenwelle an einen Zylinderkopf gekoppelt ist. Das System, wobei der Zwischenkühler mit mindestens einer Kühlmittelpassage des Motorzylinderblocks in Kommunikation steht. Das System, wobei der Einlasskrümmer einen Kanal zum Umgehen des Aufladerluftverdichtergehäuses und des Zwischenkühlers enthält.
-
Es versteht sich, dass die von 1–7 dargestellten Motorkonfigurationen von beispielhafter Natur sind und dass andere Konfigurationen durch diese Beschreibung in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann ein Luftverdichter in die V-Sektion eines Motorblocks integriert sein, wobei ein Abschnitt des Verdichtergehäuses derart an die V-Sektion des Motorblocks gekoppelt ist, dass ein Abschnitt des Verdichtergehäuses durch den Motorblock gebildet wird und ein anderer Abschnitt des Verdichtergehäuses durch ein separates Materialstück gebildet wird.
-
Nunmehr unter Bezugnahme auf 8 wird ein Flussdiagramm zum Liefern von Luft zu Zylindern eines Motors mit einem Verdichtergehäuse gezeigt, das mindestens teilweise in einen Motorblock integriert ist. Bei 802 leitet die Routine Luft zu einem Bereich eines Motorblocks zur Druckbeaufschlagung ein. Bei einem Beispiel wird Frischluft in die Mulde eines Motors einer Konfiguration vom V-Typ eingeleitet, wo das Verdichtergehäuse ein durchgehender Teil des Motorblocks ist.
-
Bei 804 beurteilt die Routine 800, ob Frischluft um den in den Zylinderblock integrierten Verdichter gelenkt werden soll oder nicht. Luft kann den Verdichter umgehen, indem Luft von einem vor dem Verdichter angeordneten Luftkanal zu dem Einlasskrümmer gelenkt wird. Die Routine 800 beurteilt als Reaktion auf Betriebsbedingungen des Motors, ob der Verdichter umgangen werden soll oder nicht. Bei einem Beispiel kann Luft den Verdichter umgehen, wenn die Position eines Drosselventils unter einem vorbestimmten Ausmaß ist oder wenn die Motorlast unter einem vorbestimmten Ausmaß liegt. Die Routine 800 geht zu 806 weiter, wenn es als wünschenswert beurteilt wird, in dem Motor eintretende Frischluft mit Druck zu beaufschlagen. Ansonsten geht die Routine 800 weiter zum Ausgang.
-
Bei 806 beurteilt die Routine 800, ob das Kurbelgehäuse von Gasen evakuiert werden soll oder nicht. Kurbelgehäusegase können eine Mischung aus Luft und Kohlenwasserstoffen enthalten. Luft kann in das Motorkurbelgehäuse eintreten, wenn kleine Mengen von Zylinderladung die Motorkolben und -ringe passieren. Kohlenwasserstoffe in dem Motorkurbelgehäuse können von Motoröl oder von Abschnitten der Zylinderladung kommen, die die Motorkolben passieren. Bei einem Beispiel werden Gase von dem Kurbelgehäuse von dem Kurbelgehäuse zu dem Verdichter geleitet, wenn die Motorlast ein vorbestimmtes Schwellwertlastausmaß übersteigt. Da der Verdichter ein zusammenhängender Abschnitt des Motorblocks ist, können Kurbelgehäusegase evakuiert werden, ohne dass die Gase aus dem Motorblock austreten. Die Routine 800 geht weiter zu 808, falls beurteilt wird, keine Gase aus dem Motorkurbelgehäuse zu evakuieren. Die Routine 800 geht weiter zu 816, falls beurteilt wird, Gase aus dem Motorkurbelgehäuse zu evakuieren.
-
Bei 816 zieht die Routine Gase aus dem Motorkurbelgehäuse. Bei einem Beispiel wird ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil geöffnet, sodass Gase durch eine Wand eines Motorblocks hindurch treten, die das Motorkurbelgehäuse und die Verdichterniederdruckkammer trennt. Weiterhin ist bei einem Beispiel die Verdichterniederdruckkammer ein Teil eines zusammenhängenden Motorblocks. Die Routine 800 geht weiter zu 808, nachdem die Evakuierung von Kurbelgehäusegasen beginnt.
-
Bei 808 verdichtet die Routine 800 Luft aus innerhalb des Motorblocks. Bei einem Beispiel wird in einem Muldenbereich eines Motors vom V-Typ enthaltene Luft von einem Verdichter mit einem Gehäuse verdichtet, das mindestens teilweise Teil eines zusammenhängenden Motorblocks ist. Der Verdichter enthält Spiralen oder Erhebungen zur Druckbeaufschlagung von Luft, die in den Motorblock eintritt. Die Routine 800 geht weiter zu 810 nach der Druckbeaufschlagung von Luft von dem Motorblock.
-
Bei 810 leitet die Routine verdichtete Luft durch einen Zwischenkühler. Bei einem Beispiel kann der Zwischenkühler an die Seite eines Motorblocks und über einem Verdichter gekoppelt sein, wobei sich der Verdichter in der Mulde des Motors befindet. Die Routine 800 geht weiter zu 812, nachdem Frischluft zu dem Zwischenkühler gelenkt wird.
-
Bei 812 kühlt die Routine 800 verdichtete Luft mit Motorkühlmittel von dem Motorblock. Bei einem Beispiel wird Kühlmittel direkt von dem Motorblock zu dem Zwischenkühler ohne irgendwelche dazwischen liegenden Schläuche oder Verbindungen geleitet, indem der Zwischenkühler an den Motorblock gekoppelt und Motorblockkühlmittelkanäle auf Kühlmittelkanäle ausgerichtet werden, die sich an dem Zwischenkühler befinden. Die Routine 800 geht weiter zu 814, nachdem verdichtete Luft mit Motorkühlmittel gekühlt ist.
-
Bei 814 werden die Motorzylinder mit gekühlter verdichteter Luft versorgt. Bei einem Beispiel lenkt ein Einlasskrümmer Luft von einem Zwischenkühler zu Motorzylindern. Insbesondere ist ein Auslasskanal eines Zwischenkühlers an einen Einlasskanal eines Einlasskrümmers angepasst, und die Einlasskrümmer-Auslasskanäle sind an Einlasskanäle eines Zylinderkopfs angepasst. Auf diese Weise wird gekühlte verdichtete Luft von einem Zwischenkühler zu Motorzylindern gelenkt. Außerdem kann sich der Einlasskrümmer in der gleichen Ebene wie die Zylinderkopflufteinlässe befinden, sodass die Einlassrohre des Einlasskrümmers horizontal verlaufen. Die Routine 800 geht weiter zum Ausgang.
-
Wie der Durchschnittsfachmann versteht, können in 8 beschriebene Routinen eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgetrieben, Interruptgetrieben, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Als solches können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Sequenz oder parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen entfallen. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hierin beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erreichen, wird aber zur Erleichterung der Darstellung und der Beschreibung vorgelegt. Wenngleich nicht explizit dargestellt, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass eine oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen je nach der verwendeten jeweiligen Strategie wiederholt durchgeführt werden können.
-
Dies beendet die Beschreibung. Ihre Lektüre durch den Fachmann würde zu vielen Abänderungen und Modifikationen führen, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Beschreibung abzuweichen. Beispielsweise könnten I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10- und V12-Motoren, die in Konfigurationen mit Erdgas, Benzin, Diesel oder einem alternativen Kraftstoff arbeiten, vorteilhafterweise die vorliegende Beschreibung verwenden.
-
Ein erfindungsgemäßes aufgeladenes Motorsystem umfasst bevorzugt: einen Motorzylinderblock mit mehreren Zylindern zum Aufnehmen von mehreren Kolben, wobei der Motorzylinderblock mit mindestens einem Abschnitt eines Aufladerluftverdichtergehäuses zusammenhängt, wobei das Luftverdichtergehäuse mindestens eine mindestens teilweise bearbeitete Oberfläche zum Aufnehmen eines Verdichterrotors oder einer Verdichterspirale enthält; und mindestens einen an den Motorzylinderblock gekoppelten Zylinderkopf, wobei die mindestens eine mindestens teilweise bearbeitete Oberfläche sich in dem Verdichtergehäuse befindet und wobei der mindestens eine Verdichterrotor oder die mindestens eine Verdichterspirale von einer Kurbelwelle angetrieben wird, wobei die Kurbelwelle an den Motorzylinderblock gekoppelt ist.
-
Bevorzugt umfasst das System weiterhin einen Kanal zum Einleiten von Gasen von einem Kurbelgehäuse zu dem Luftverdichtergehäuse, wobei das Kurbelgehäuse mindestens teilweise von dem Motorblock gebildet wird, und einen entlang dem Kanal positionierten Ölabscheider.
-
Weiter bevorzugt umfasst das System eine an den Motorblock gekoppelte Frontabdeckung, wobei die Frontabdeckung bezüglich einer Montageposition des Motorblocks in einem Fahrzeug in einer vertikalen Orientierung positioniert ist.
-
Ferner bevorzugt umfasst das System einen an den Motorzylinderblock gekoppelten Zwischenkühler, wobei sich der Zwischenkühler über der Verdichterspirale oder dem Verdichterrotor befindet, wobei der Zwischenkühler mit mindestens einer Kühlmittelpassage des Motorzylinderblocks oder mit einem an den Zylinderblock gekoppelten Zylinderkopf in Kommunikation steht.
-
Dabei wird bevorzugt die mindestens eine mindestens teilweise bearbeitete Oberfläche zu einem Bezugspunkt des Motorzylinderblocks referenziert bearbeitet. Weiter bevorzugt ist ein Krümmer vorgesehen, der verdichtete Luft von dem Zwischenkühler zu dem Zylinderkopf lenkt.
-
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Motorsystem: einen Motorzylinderblock mit mehreren Zylindern zum Aufnehmen von mehreren Kolben, wobei der Motorzylinderblock mit mindestens einem Abschnitt eines Aufladerluftverdichtergehäuses zusammenhängt; einen Einlasskrümmer in Kommunikation mit dem Aufladerluftverdichtergehäuse; und einen in einem Luftweg hinter dem Aufladerluftverdichtergehäuse und vor dem Einlasskrümmer positionierten Zwischenkühler, wobei der Zwischenkühler an den Motorzylinderblock und den Einlasskrümmer gekoppelt ist, wobei insbesondere der Motorzylinderblock ein Zylinderblock vom V-Typ ist. Dabei ist bevorzugt der Zwischenkühler in der Mulde des Zylinderblocks vom V-Typ positioniert.
-
Dabei ist bevorzugt mindestens ein Verdichterrotor oder mindestens eine Verdichterspirale innerhalb des Aufladerverdichtergehäuses positioniert und dabei ist ferner der mindestens eine Verdichterrotor oder die mindestens eine Verdichterspirale von einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle angetrieben, wobei die Kurbelwelle an den Motorzylinderblock gekoppelt ist und die Nockenwelle an einen Zylinderkopf gekoppelt ist.
-
Bevorzugt steht dabei der Zwischenkühler mit mindestens einer Kühlmittelpassage des Motorzylinderblocks in Kommunikation. Weiter bevorzugt enthält dabei der Einlasskrümmer einen Kanal zum Umgehen des Aufladerluftverdichtergehäuses und des Zwischenkühlers.
-
Bezugszeichenliste
-
Fig. 8
- 802
- FRISCHLUFT IN MOTORBLOCK EINLEITEN
- 804
- VERDICHTER UMGEHEN?
- N
- NEIN
- 806
- GASE AUS MOTORBLOCK EVAKUIEREN?
- 808
- LUFT VON MOTORBLOCK VERDICHTEN
- 810
- VERDICHTETE LUFT DURCH ZWISCHENKÜHLER LENKEN
- 812
- VERDICHTETE LUFT MIT MOTORKÜHLMITTEL VON MOTORBLOCK KÜHLEN
- 814
- MOTORZYLINDER MIT VERDICHTETER GEKÜHLTER LUFT VERSORGEN
- 816
- GASE AUS KURBELGEHÄUSE ZUM MULDENBEREICH DES MOTORBLOCKS ABZIEHEN
- EXIT
- AUSGANG
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-