DE102011013029A1

DE102011013029A1 - Abgasrückführungsvorrichtung für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102011013029A1
Application number: DE102011013029A
Authority: DE
Inventors: Masashi Miyagawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2011-09-15

Abstract

Ein AGR-Durchgang (51) führt Abgas von einem Abgassystem an ein Ansaugsystem zurück. Ein primärer Gaskühler (53) kühlt das Abgas, das den AGR-Durchgang (51) durchläuft, durch den Wärmeaustausch mit Kühlmittel, das durch den primären Gaskühler (53) zirkuliert wird. Ein AGR-Ventil (52) ist geeignet, den AGR-Durchgang (51) zu öffnen und zu schließen. Ein ESG (80) kann das AGR-Ventil (52) steuern, so dass das AGR-Ventil (52) den AGR-Durchgang (51) schließt, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, das durch einen Zwischenkühler (23) zirkuliert wird, oder eines sekundären Kühlmitteldurchgangs (71) niedriger als eine Frostbestimmungstemperatur ist. Außerdem kann ein sekundärer Gaskühler (54) auf einer stromabwärtigen Seite des primären Gaskühlers (53) in dem AGR-Durchgang (51) angeordnet sein, um das Abgas zu kühlen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasrückführungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, die Abgas aus einem Abgassystem an ein Ansaugsystem zurück führt.
Um den Brennstoffverbrauch zu verbessern, wurde in letzter Zeit die Verkleinerung des Motors verlangt. In einem Fall wird die Verkleinerung des Motors durch ein Aufladungsverfahren möglich gemacht. Jedoch wird in einem derartigen Fall die Temperatur der Ansaugluft zur Zeit des Aufladens erhöht, und dadurch ist es wahrscheinlich, dass in dem Hochlastbetriebszustand des Motors ein Klopfen des Motors auftritt. Daher wird ein Zwischenkühler, der die Ansaugluft kühlt benötigt.
Es gibt zwei Arten von Zwischenkühlern, d. h. einen luftgekühlten Zwischenkühler und einen wassergekühlten Zwischenkühler. Insbesondere in dem Fall des wassergekühlten Zwischenkühlers kann der wassergekühlte Zwischenkühler in dem Ansaugkrümmer angeordnet werden. Daher ist der wassergekühlte Zwischenkühler im Sinne des Ausgangsverhaltens des Motors vorteilhaft. Um die Ansaugluft außerdem, wie zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2008-38891A (entspricht US2009/0314266A1 ) angeführt, weiter zu kühlen, ist neben einem primären Strahler ein sekundärer Strahler bereitgestellt. Das Kühlmittel, das durch den primären Strahler gekühlt wird, wird durch den sekundären Strahler weiter gekühlt. Dann wird das Kühlmittel, das auf die Temperatur gekühlt ist, die im Allgemeinen die gleiche wie die Temperatur der Außenluft ist, zu dem Zwischenkühler geleitet.
Um den Brennstoffverbrauch zu verbessern, kann außerdem eine große Menge des Abgases durch die externe AGR in das Ansaugsystem rückgeführt werden. Auf diese Weise kann ein Pumpverlust des Motors verringert werden, und das Klopfen des Motors kann begrenzt werden. Um in einem derartigen Fall die große Menge des AGR-Gases zuverlässig zu kühlen, wird das AGR-Gas von dem wassergekühlten Gaskühler gekühlt. Auf das Abgas, das durch die externe AGR an das Ansaugsystem rückgeführt wird, wird hier im Weiteren als AGR-Gas Bezug genommen.
Es gibt zwei Arten von Rückführungsverfahren, d. h. das Verfahren zum Rückführen des AGR-Gases an das Ansaugsystem auf der stromaufwärtigen Seite des Zwischenkühlers und das Verfahren zum Rückführen des AGR-Gases an das Ansaugsystem auf der stromabwärtigen Seite des Zwischenkühlers. In dem letzteren Verfahren, wie zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2002-89376A angeführt, wird eine AGR-Verteilungsleitung, die mehrere Zweigleitungen umfasst, deren Anzahl gleich wie die Anzahl der Zylinder des Motors ist, bereitgestellt. Zweigleitungen des Ansaugkrümmers sind jeweils mit Zweigleitungen der AGR-Gasverteilungsleitung verbunden, um das AGR-Gas an jeden der Zylinder zu verteilen.
Wenn jedoch der Kühlbetrieb der Ansaugluft durch den wassergekühlten Zwischenkühler und den AGR-Betrieb gleichzeitig durchgeführt werden, kann man auf die folgenden Nachteile stoßen.
Zuallererst, wenn das AGR-Gas mit der Ansaugluft vermischt wird, wird der Wasserinhalt des AGR-Gases auf seine Kondensationstemperatur oder darunter gekühlt. Daher wird eine große Menge des kondensierten Wassers erzeugt. Wenn das AGR-Gas an der Stelle, die auf der stromaufwärtigen Seite des wassergekühlten Zwischenkühlers ist, an das Ansaugsystem rückgeführt wird, kann das kondensierte Wasser an einer Kerneinheit des Zwischenkühlers in dem Zustand, in dem die Temperatur des Kühlmittels unmittelbar nach dem Starten des Motors gleich oder unter null Grad Celsius ist, in dem Fall, in dem die Außentemperatur sehr niedrig ist, gefroren werden. Wenn der Durchgang der Ansaugluft in dem Zwischenkühler verstopft ist, d. h. durch das gefrorene Kondenswasser geschlossen ist, kann der Motor möglicherweise gestoppt werden.
Um den vorstehenden Nachteil zu vermeiden, kann das AGR-Gas auf der stromabwärtigen Seite des Zwischenkühlers an das Ansaugsystem rückgeführt werden. Selbst in einem derartigen Fall ist jedoch die Temperatur der Luft, die von dem Zwischenkühler gekühlt wird, sehr niedrig. Daher wird die AGR-Verteilungsleitung gekühlt, und das kondensierte Wasser kann in der AGR-Verteilungsleitung gefroren werden.
Außerdem ist die Temperatur des Kühlmittels an dem Einlass des sekundären Strahlers in dem Fall der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2008-38891A (entspricht US2009/0314266A1 ) die Temperatur des Kühlmittels an dem Auslass des primären Strahlers und ist normalerweise etwa 90 Grad Celsius. Diese Temperatur variiert abhängig von der Last des Motors. Das heißt, wenn der Motor in dem Hochlastbetriebszustand angetrieben wird, wird die Temperatur dieses Kühlmittels weiter erhöht. Wenn der Motor daher in dem Hochlastbetriebszustand angetrieben wird, wird die Temperatur des Kühlmittels an dem Auslass des sekundären Strahlers hoch. Somit werden die Kühlleistung des Zwischenkühlers und die Kühlleistung des Gaskühlers verringert, und dabei können die Ansaugluft und das AGR-Gas nicht ausreichend gekühlt werden.
Als ein Ergebnis wird die Temperatur der Ansaugluft in dem Hochlastbetriebszustand des Motors aufgrund der verringerten Kühlleistung des Zwischenkühlers hoch. Auch wird die Ansaugluft durch das immer noch heiße AGR-Gas, das nicht ausreichend gekühlt wurde, geheizt, um eine weitere Erhöhung in der Temperatur der Ansaugluft zu bewirken. Dadurch muss die Brennstoffeinspritzmenge erhöht werden, um das Klopfen des Motors zu begrenzen. Folglich kann der Brennstoffverbrauch nicht verbessert werden. Auch wird die Temperatur des AGR-Gases hoch, wenn der Motor in dem Hochlastbetriebszustand angetrieben wird. Daher können ein AGR-Ventil und ein Ansaugkrümmer, die aus Harz gefertigt sind, möglicherweise ein Problem in Form der Wärmebeständigkeit haben, so dass das AGR-Gas nicht ausreichend rückgeführt werden kann. Hier sollte bemerkt werden, dass die Wärmebeständigkeitstemperatur (tolerierbare obere Grenztemperatur) des AGR-Ventils etwa 200 Grad Celsius ist und die Wärmebeständigkeitstemperatur des aus dem Harz gefertigten Ansaugkrümmers etwa 130 Grad Celsius ist.
Außerdem strömt das Kühlmittel nicht zu dem sekundären Strahler und dem Gaskühler, bis ein Thermostat des primären Strahlers bei der vorgegebenen Temperatur (z. B. etwa 80 Grad Celsius) geöffnet wird. Daher können die Ansaugluft und das AGR-Gas nicht ausreichend gekühlt werden, bis der Thermostat geöffnet wird. Als ein Ergebnis kann die externe AGR aufgrund der niedrigen Wärmebeständigkeit zum Beispiel des AGR-Ventils nicht eingesetzt werden, bis der Thermostat des primären Strahlers geöffnet wird. Daher kann der Pumpverlust nicht verringert werden, und dadurch kann der Brennstoffverbrauch nicht verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung behandelt die vorstehenden Nachteile. Dabei ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasrückführungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die wenigstens einen der vorstehenden Nachteile behandeln kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Abgasrückführungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, die versehen ist mit: einem Turbolader, der geeignet ist, um in ein Ansaugsystem angesaugte Luft unter Druck zu setzen; und einem Zwischenkühler, der geeignet ist, die unter Druck gesetzte Ansaugluft durch den Wärmeaustausch mit Kühlmittel, das durch den Zwischenkühler zirkuliert wird, zu kühlen. Die Abgasrückführungsvorrichtung umfasst einen Abgasrückführungs-(AGR-)Durchgang, einen Gaskühler, ein AGR-Ventil und Frostbegrenzungsmittel. Der AGR-Durchgang ist geeignet, Abgas von einem Abgassystem zu dem Ansaugsystem rückzuführen. Der Gaskühler ist geeignet, das Abgas, das den AGR-Durchgang durchläuft, durch den Wärmeaustausch mit Kühlmittel, das durch den Gaskühler zirkuliert wird, zu kühlen. Das AGR-Ventil ist geeignet, den AGR-Durchgang zu öffnen oder zu schließen. Das Frostbegrenzungsmittel dient dazu, das AGR-Ventil derart zu steuern, dass das AGR-Ventil den AGR-Durchgang schließt, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, das durch den Zwischenkühler zirkuliert wird, niedriger als eine Frostbestimmungstemperatur ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Abgasrückführungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, die versehen ist mit: einem primären Strahler, der geeignet ist, Kühlmittel zu kühlen; einem primären Kühlmitteldurchgang, der geeignet ist, das Kühlmittel zwischen dem Verbrennungsmotor und dem primären Strahler zu zirkulieren; einem sekundären Kühlmitteldurchgang, der unabhängig von dem primären Kühlmitteldurchgang bereitgestellt ist und geeignet ist, Kühlmittel zu zirkulieren; einem sekundären Strahler, der in dem sekundären Kühlmitteldurchgang angeordnet ist, um das Kühlmittel in dem sekundären Kühlmitteldurchgang zu kühlen; einem Turbolader, der geeignet ist, um in ein Ansaugsystem eingesaugte Ansaugluft unter Druck zu setzen; und einem Zwischenkühler, der geeignet ist, die unter Druck stehende Ansaugluft durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das durch den sekundären Strahler gekühlt wird, zu kühlen. Die Abgasrückführungsvorrichtung umfasst einen Abgasrückführungs-(AGR-)Durchgang, einen Gaskühler, ein AGR-Ventil und ein Frostbegrenzungsmittel. Der AGR-Durchgang ist geeignet, Abgas von einem Abgassystem zu dem Ansaugsystem rückzuführen. Der Gaskühler ist geeignet, das Abgas, das den AGR-Durchgang durchläuft, durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das durch den primären Strahler gekühlt wird, zu kühlen. Das AGR-Ventil ist geeignet, den AGR-Durchgang zu öffnen und zu schließen. Das Frostbegrenzungsmittel dient zur Steuerung des AGR-Ventils derart, dass das AGR-Ventil den AGR-Durchgang schließt, wenn eine Temperatur des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang niedriger als eine Frostbestimmungstemperatur ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Abgasrückführungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, die versehen ist mit: einem Turbolader, der geeignet ist, in ein Ansaugsystem eingesaugte Ansaugluft unter Druck zu setzen; einem Zwischenkühler, der geeignet ist, die unter Druck gesetzte Ansaugluft zu kühlen; einem primären Strahler, der geeignet ist, Kühlmittel zu kühlen; einem primären Kühlmitteldurchgang, der geeignet ist, das Kühlmittel zwischen dem Verbrennungsmotor und dem primären Strahler zu zirkulieren; und einer primären Wasserpumpe, die in dem primären Kühlmitteldurchgang angeordnet ist und geeignet ist, eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen. Die Abgasrückführungsvorrichtung umfasst einen Abgasrückführungs-(AGR-)Durchgang, einen primären Gaskühler, einen sekundären Kühlmitteldurchgang, einen sekundären Strahler, eine sekundäre Wasserpumpe und einen sekundären Gaskühler. Der AGR-Durchgang ist geeignet, Abgas von einem Abgassystem zu dem Ansaugsystem rückzuführen. Der primäre Gaskühler ist in dem AGR-Durchgang angeordnet und ist geeignet, das Abgas zu kühlen. Der sekundäre Kühlmitteldurchgang ist unabhängig von dem primären Kühlmitteldurchgang bereitgestellt und ist geeignet, das Kühlmittel zu zirkulieren. Der sekundäre Strahler ist in dem sekundären Kühlmitteldurchgang angeordnet, um das Kühlmittel in dem sekundären Kühlmitteldurchgang zu kühlen. Die sekundäre Wasserpumpe ist in dem sekundären Kühlmitteldurchgang angeordnet und ist geeignet, eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen. Der sekundäre Gaskühler ist auf einer stromabwärtigen Seite des primären Gaskühlers in dem AGR-Durchgang angeordnet und ist geeignet, das Abgas bei Aufnahme des Kühlmittels aus dem sekundären Kühlmitteldurchgang zu kühlen.
Die Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am besten aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Patentansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstanden, wobei:
1 ein Schemadiagramm ist, das eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, in dem eine Abgasrückführungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
2A ein Diagramm ist, das einen Betriebszustand eines in 1 gezeigten Thermostaten in einem Niedertemperatur-Betriebszustand zeigt;
2B ein Diagramm ist, das einen Betriebszustand eines in 1 gezeigten Thermostaten in einem Hochtemperatur-Betriebszustand zeigt;
3 ein Flussdiagramm ist, das einen Steuerbetrieb eines AGR-Systems der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Schemadiagramm ist, das eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, in dem eine Abgasrückführungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
5 ein Flussdiagramm ist, das einen Steuerbetrieb eines AGR-Systems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Schemadiagramm ist, das eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, in dem eine Abgasrückführungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
7 eine Perspektivansicht eines Zwischenkühlers und eines sekundären Gaskühlers, die in 6 gezeigt sind, ist;
8 ein Schemadiagramm ist, das eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, in dem eine Abgasrückführungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird; und
9 eine Perspektivansicht eines primären Gaskühlers und eines sekundären Gaskühlers, die in 8 gezeigt sind, ist;

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen werden gleichartige Komponenten mit den gleichen Bezugsnummern angezeigt.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. 1 ist ein Schemadiagramm, das eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, in dem eine Abgasrückführungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angewendet wird. 2A ist ein Schemadiagramm, das einen Niedertemperatur-Betriebszustand einer in 1 gezeigten Struktur A zeigt. 2B ist ein Schemadiagramm, das einen Hochtemperatur-Betriebszustand der in 1 gezeigten Struktur A zeigt.
Ein wassergekühlter Mehrzylinderverbrennungsmotor (auf den hier nachstehend als ein Verbrennungsmotor oder einfach als ein Motor Bezug genommen wird) 10 ist in einem Fahrzeug (genauer einem Auto) installiert und ist mit einer Ansaugleitung 21 und einem Ansaugkrümmer 22, die aus Harz gefertigt sind und Luft zu dem Motor 10 (genauer den Zylindern des Motors 10) leiten, versehen. Der Motor 10 ist auch mit einem Abgaskrümmer 31 und einer Abgasleitung 32 versehen, die Abgas von dem Motor 10 (genauer den Zylindern des Motors 10) in die Atmosphäre freigeben. Die Wärmebeständigkeitstemperatur (tolerierbare obere Grenztemperatur) der Ansaugleitung 21 und des Ansaugkrümmers 22, die aus Harz gefertigt sind, ist etwa 130 Grad Celsius.
Der Motor 10 ist mit einem Turbolader 40 versehen, der die Ansaugluft unter Druck setzt. Der Turbolader 40 umfasst einen Kompressor 41, der in der Ansaugleitung 21 angeordnet ist, und eine Turbine 42, die in der Abgasleitung 32 angeordnet ist. Die Turbine 42 wird durch die Energie von Abgas gedreht, und der Kompressor 41 wird durch die Turbine 42 gedreht, um die Ansaugluft unter Druck zu setzen.
Ein wassergekühlter Zwischenkühler 23 ist zwischen der Ansaugleitung 21 und dem Ansaugkrümmer 22 angeordnet. Der Zwischenkühler 23 kühlt heiße Ansaugluft, die von dem Kompressor 41 komprimiert wird, und wird dabei durch den Wärmeaustausch mit Kühlmittel (Wasser) heiß.
Der Motor 10 ist ferner mit einem AGR-Durchgang 51 versehen, der das Abgas von dem Abgassystem in das Ansaugsystem rückführt. Insbesondere verzweigt der AGR-Durchgang 51 von der Abgasleitung 32 an einer Stelle, die in der Strömungsrichtung des Abgases auf der stromaufwärtigen Seite der Turbine 42 ist, und ist mit der Ansaugleitung 21 an einer Stelle verbunden, die in der Strömungsrichtung der Ansaugluft auf der stromabwärtigen Seite des Kompressors 41 ist und in der Strömungsrichtung der Ansaugluft auf der stromaufwärtigen Seite des Zwischenkühlers 23 ist. Auf das rückgeführte Abgas, das durch den AGR-Durchgang 51 in das Ansaugsystem rückgeführt wird, wird hier nachstehend als AGR-Gas Bezug genommen.
Der AGR-Durchgang 51 ist mit einem AGR-Ventil 52 und einem primären Gaskühler 53 versehen. Das AGR-Ventil 52 ist in dem AGR-Durchgang 51 angeordnet und stellt eine Durchgangsschnittfläche des AGR-Durchgangs 51 ein, um eine Menge (Durchfluss) des an die Ansaugpumpe 21 rückgeführten AGR-Gases zu steuern. Der primäre Gaskühler 53 ist vom wassergekühlten Typ, der das AGR-Gas durch den Wärmeaustausch zwischen dem AGR-Gas und dem Kühlmittel kühlt. Das AGR-Ventil 52 ist in der Strömungsrichtung des AGR-Gases auf einer stromabwärtigen Seite des primären Gaskühlers 53 angeordnet. Das AGR-Ventil 52 ist ein elektrisches Ventil und wird zum Beispiel von einem Schrittmotor angetrieben. Die Wärmebeständigkeitstemperatur (tolerierbare obere Grenztemperatur) des AGR-Ventils 52 ist etwa 200 Grad Celsius.
Der Motor 10 ist ferner mit einem primären Kühlmitteldurchgang 61 und einem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 versehen, durch welche jeweils Kühlmittel zirkuliert wird. Der primäre Kühlmitteldurchgang 61 und der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 sind unabhängig voneinander, d. h. getrennt, bereitgestellt.
Der primäre Gaskühler 53, ein primärer Strahler 62 und eine primäre Wasserpumpe 63 sind in dem primären Kühlmitteldurchgang 61 bereitgestellt. Der primäre Strahler 62 kühlt das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft. Die primäre Wasserpumpe 63 wird von dem Motor 10 angetrieben, um eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen. Wenn die primäre Wasserpumpe 63 angetrieben wird, wird das Kühlmittel durch den Motor 10, den primären Gaskühler 53 und den primären Strahler 62 zirkuliert.
Ein primärer Thermostat 164 ist in dem primären Kühlmitteldurchgang 61 bereitgestellt, um den primären Kühlmitteldurchgang 61 basierend auf der Temperatur des Kühlmittels in dem primären Kühlmitteldurchgang 61 zu öffnen oder zu schließen. Der primäre Thermostat 164 schließt den primären Kühlmitteldurchgang 61, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem primären Kühlmitteldurchgang 61 niedrig ist. Im Gegensatz dazu öffnet der primäre Thermostat 164 den primären Kühlmitteldurchgang 61, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem primären Kühlmitteldurchgang 61 hoch ist.
Der Zwischenkühler 23, ein sekundärer Strahler 72 und eine sekundäre Wasserpumpe 73 sind in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 bereitgestellt. Der sekundäre Strahler 72 kühlt das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft. Die sekundäre Wasserpumpe 73 wird von einem Elektromotor angetrieben, um eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen. Wenn die sekundäre Wasserpumpe 73 angetrieben wird, wird das Kühlmittel zwischen dem Zwischenkühler 23 und dem sekundären Strahler 72 zirkuliert.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 durch einen Verbindungsabschnitt 65, der in dem Inneren des Motors 10 ausgebildet ist, mit einem primären Kühlmitteldurchgang 61 verbindbar. Ein sekundärer Thermostat 74 ist in einem Vereinigungsabschnitt (Verbindung) angeordnet, an dem sich der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 mit dem Verbindungsabschnitt 65 vereinigt bzw. mit ihm verbindet. Der sekundäre Thermostat 74 dient als ein Verbindungsabschnitts-Ein-Aus-Ventil (auf das auch einfach als ein Ein-Aus-Ventil Bezug genommen wird), das den Verbindungsabschnitt 65 basierend auf der Temperatur des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 öffnet und schließt.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 niedrig ist, wird ein Ventilelement 741 des sekundären Thermostats 74 in einer Öffnungsposition (d. h. einer Position, in der das Ventilelement 741 von einem Ventilsitz weg angehoben wird), angeordnet, um den Verbindungsabschnitt 65 zu öffnen, so dass der primäre Kühlmitteldurchgang 61 und der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 miteinander in Verbindung stehen (siehe 2A). Wenn im Gegensatz dazu die Temperatur des Kühlmittels des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 hoch ist, wird das Ventilelement 741 des sekundären Thermostats 74 in einer Schließposition (d. h. einer Position, in der das Ventilelement 741 an dem Ventilsitz anliegt) angeordnet, um den Verbindungsabschnitt 65 zu schließen, so dass der primäre Kühlmitteldurchgang 61 und der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 nicht mehr miteinander verbunden sind (siehe 2B).
Eine elektronische Steuereinheit (ESG) 80 umfasst einen bekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen EEPROM und einen RAM (nicht gezeigt) hat. Das ESG 80 führt gemäß einem in dem Mikrocomputer gespeicherten Programm arithmetische Prozesse aus. Signale verschiedener (nicht gezeigter) Sensoren werden an das ESG 80 geliefert. Diese Signale umfassen zum Beispiel Signale einer Fahrzeugfahrgeschwindigkeit (auf die auch einfach als Fahrzeuggeschwindigkeit Bezug genommen wird), eine Drehzahl des Motors 10, einen Drosselventilöffnungsgrad, der einem Betrag des Herunterdrückens eines Gaspedals entspricht, eine Temperatur des Kühlmittels des primären Kühlmitteldurchgangs 61 und eine Temperatur des Kühlmittels des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71. Das ESG 80 steuert das AGR-Ventil 52 basierend auf einem Ergebnis der Berechnungen.
Als nächstes wird ein Betrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Während des Betriebs des Motors 10 wird die Ansaugluft, die von dem Turbolader 40 unter Druck gesetzt wird, an den Motor 10 geliefert. Wenn das AGR-Ventil 52 basierend auf einem Antriebssignal von dem ESG 80 geöffnet wird, wird das AGR-Gas, das aus dem Abgassystem genommen wird, durch den AGR-Durchgang 51 in das Ansaugsystem rückgeführt. Dann wird das AGR-Gas mit der aufgeladenen Luft vermischt und wird an den Motor 10 geliefert.
Außerdem wird die primäre Wasserpumpe 63 während des Betriebs des Motors 10 von dem Motor 10 angetrieben. Wenn die Temperatur des Kühlmittels des primären Kühlmitteldurchgangs 61 hoch ist, öffnet der primäre Thermostat 164 den primären Kühlmitteldurchgang 61. Daher wird das Kühlmittel, das durch den primären Strahler 62 gekühlt wird, durch den Motor 10 zirkuliert, und dadurch wird der Motor 10 gekühlt. Außerdem wird das Kühlmittel, das durch den primären Strahler 62 gekühlt wird, durch den primären Gaskühler 53 zirkuliert, und dadurch wird das AGR-Gas durch den primären Gaskühler 53 gekühlt.
Außerdem wird während des Betriebs des Motors 10 die sekundäre Wasserpumpe 73 von dem Elektromotor angetrieben. Das Kühlmittel, das durch den sekundären Strahler 72 gekühlt wird, wird durch den Zwischenkühler 23 zirkuliert, und dabei wird die Ansaugluft durch den Zwischenkühler 23 gekühlt.
Als nächstes wird der Betrieb des AGR-Systems unter Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das den Steuerbetrieb des AGR-Systems anzeigt, der von dem ESG 80 ausgeführt wird. Dieser Steuerbetrieb wird während des Betriebs des Motors 10 kontinuierlich ausgeführt.
Zuallererst wird basierend auf einem Verbrennungszustand des Motors 10 durch eine andere Routine ein erforderlicher Wert θv des Öffnungsgrads des AGR-Ventils 52 (auf den erforderlichen Wert θv wird hier nachstehend als ein erforderlicher Ventilöffnungsgrad Bezug genommen) erhalten, und der erforderliche Öffnungsgrad θv wird bei Schritt S1 eingegeben.
Dann wird bei Schritt S2 bestimmt, ob die Temperatur Tw1 des Kühlmittels des primären Kühlmitteldurchgangs 61 (auf diese Temperatur Tw1 wird hier nachstehend als eine primäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw1 Bezug genommen) gleich oder höher als eine erste vorgegebene Temperatur Ts1 (z. B. 40 Grad Celsius) ist und niedriger als eine zweite vorgegebene Temperatur Ts2 (z. B. 105 Grad Celsius) ist, die als eine Siedebestimmungstemperatur dient. Wenn bei Schritt S2 bestimmt wird, dass die primäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw1 gleich oder höher als die erste vorgegebene Temperatur Ts1 ist und niedriger als die zweite vorgegebene Temperatur Ts2 ist, geht der Betrieb weiter zu Schritt S3.
Bei Schritt S3 wird bestimmt, ob die Temperatur Tw2 des Kühlmittels des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 (auf diese Temperatur Tw2 wird hier nachstehend als eine sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 Bezug genommen) gleich oder höher als eine dritte vorgegebene Temperatur Ts3 (z. B. 15 Grad Celsius) ist, die als eine Frostbestimmungstemperatur dient. Wenn bei Schritt S3 bestimmt wird, dass die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 gleich oder höher als die dritte vorgegebene Temperatur Tw2 ist, geht der Betrieb weiter zu Schritt S4.
Bei Schritt S4 steuert das ESG 80 das AGR-Ventil 52 derart, dass der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 52 mit dem erforderlichen Ventilöffnungsgrad θv zusammenfällt.
Wenn bei Schritt S2 NEIN zurückgegeben wird, d. h. wenn die primäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw1 niedriger als die erste vorgegebene Temperatur Ts1 ist oder gleich oder höher als die zweite vorgegebene Temperatur Ts2 ist, geht der Betrieb weiter zu Schritt S5. Bei Schritt S5 wird der erforderliche Ventilöffnungsgrad θv auf null (0) festgelegt, d. h. wird auf den Öffnungsgrad festgelegt, bei dem der AGR-Durchgang 51 ganz geschlossen ist. Danach geht der Betrieb weiter von Schritt S5 zu Schritt S4, und das ESG 80 steuert das AGR-Ventil 52 derart, dass das AGR-Ventil 52 den AGR-Durchgang 51 ganz schließt. In der vorliegenden Ausführungsform dienen der Schritt S2 und der Schritt S5 als ein Siedebegrenzungsmittel.
Wenn eine große Menge an Hochtemperaturabgas durch den AGR-Durchgang 51 in dem Zustand rückgeführt wird, in dem die Temperatur des durch den Gaskühler 53 zirkulierten Kühlmittels (d. h. die primäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw1) hoch ist, wird das Kühlmittel in dem Gaskühler 53 geheizt und wird durch die Wärme des AGR-Gases gesiedet. Daher kann an dem Gaskühler 53 kein ausreichender Wärmeaustausch durchgeführt werden. Somit erreicht das immer noch heiße AGR-Gas die thermisch verwundbaren Komponenten (z. B. den Harzansaugkrümmer 22), die die niedrige Wärmebeständigkeit haben, d. h. die nicht konzipiert sind, um die hohe Wärmebeständigkeit zu haben, und daher werden die Komponenten mit der niedrigen Wärmebeständigkeit wahrscheinlich beschädigt.
Wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform die primäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw1 die Temperatur (d. h. die Temperatur gleich oder höher als die zweite vorgegebene Temperatur Ts2) wird, was wahrscheinlich das Sieden des Kühlmittels in dem Gaskühler 53 bewirken wird, wird bei Schritt S2 NEIN zurückgegeben. Somit betreibt das ESG 80 das AGR-Ventil 52, um den AGR-Durchgang 51 vollständig zu schließen und dadurch die AGR, d. h. die Abgasrückführung, zu beenden. Auf diese Weise wird das Sieden des Kühlmittels in dem Gaskühler 53 begrenzt, und dadurch kann der Schaden der Komponenten mit der niedrigen Wärmebeständigkeit (d. h. der Komponenten, die nicht mit der hohen Wärmebeständigkeit ausgelegt sind) begrenzt werden.
Wenn bei Schritt S3 NEIN zurückgegeben wird, d. h. wenn die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 niedriger als die dritte vorgegebene Temperatur Ts3 ist, geht das Verfahren außerdem weiter zu Schritt S5. Danach geht der Betrieb weiter von Schritt S5 zu Schritt S4, und das ESG 80 steuert das AGR-Ventil 52 derart, dass das AGR-Ventil 52 den AGR-Durchgang 51 vollständig schließt. In der vorliegenden Ausführungsform dienen Schritt S3 und Schritt S5 als Frostbegrenzungsmittel.
In einem Niedertemperaturzustand (z. B. einem kalten Zustand in der Winterjahreszeit), wenn der Wassergehalt (Wasserdampf) des AGR-Gases als das kondensierte Wasser kondensiert wird, kann das kondensierte Wasser möglicherweise durch die Ansaugluft gekühlt werden, die von dem Zwischenkühler 23 gekühlt wird, um das Einfrieren des kondensierten Wassers zu bewirken. Wenn in einem derartigen Fall gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur (d. h. die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2) des Kühlmittels, das durch den Zwischenkühler 23, zirkuliert wird, niedriger als die dritte vorgegebene Temperatur Ts3 ist, wird das AGR-Gas nicht in das Ansaugsystem rückgeführt. Daher ist es möglich, die Verstopfung (Blockierung) des Durchgangs der Ansaugluft in dem Zwischenkühler 23, die durch das Eifrieren des kondensierten Wassers bewirkt wird, zu begrenzen.
Als nächstes wird der Betrieb des sekundären Thermostats 74 unter Bezug auf 1 bis 2B beschrieben. In einem Fall, in dem die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 niedriger als eine vierte vorgegebene Temperatur Ts4 (z. B. 15 Grad Celsius ist), die als eine Aufwärmbestimmungstemperatur dient und im Allgemeinen gleich der dritten vorgegebenen Temperatur Ts3 ist, wird das Ventilelement 741 in der Öffnungsposition angeordnet, um den Verbindungsabschnitt 65, wie in 2A gezeigt, zu öffnen. Somit sind der primäre Kühlmitteldurchgang 61 und der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 miteinander verbunden, und dadurch wird das Kühlmittel des primären Kühlmitteldurchgangs 61 an den sekundären Kühlmitteldurchgang 71 geliefert.
Wenn hier der Motor 10 in dem Zustand gestartet wird, in dem die Temperatur außerhalb des Fahrzeugs zum Beispiel in der Winterjahreszeit niedrig ist, wird die Temperatur des Kühlmittels in dem primären Kühlmitteldurchgang 61 durch die von dem Motor 10 erzeugte Wärme schnell erhöht. Jedoch kann die Temperatur des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 nicht schnell erhöht werden. Daher gibt es einen verlängerten Zustand, in dem die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 niedriger als die dritte vorgegebene Temperatur Ts3 gehalten wird.
In diesem Zustand, in dem die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 niedriger als die dritte vorgegebene Temperatur Ts3 ist, wird die AGR gestoppt (siehe Schritt S3 und Schritt S5 von 3). Daher ist dieser verlängerte Zustand im Sinne der Verringerung des Pumpverlusts des Motors 10 durch die AGR nicht wünschenswert.
Wenn daher, wie vorstehend diskutiert, die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 niedriger als die vierte vorgegebene Temperatur Ts4 ist, wird das Kühlmittel des primären Kühlmitteldurchgangs 61, das von der Wärme des Motors 10 geheizt wird, zu dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 zirkuliert, und dadurch wird die Temperatur des Kühlmittels des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 schnell erhöht. Wenn dann die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 die vierte vorgegebene Temperatur Ts4, die im Allgemeinen die gleiche wie die dritte vorgegebene Temperatur Ts3 ist, erreicht, wird bei Schritt S3 von 3 JA zurückgegeben, und dabei wird die AGR gestartet. Das heißt, die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 wird schnell erhöht, und dadurch kann die AGR früher gestartet werden.
Wenn die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 gleich oder höher als die vierte vorgegebene Temperatur Ts4 ist, wird das Ventilelement 741 in der Schließposition angeordnet, um den Verbindungsabschnitt 65, wie in 2B gezeigt, zu schließen, so dass der primäre Kühlmitteldurchgang 61 und der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 voneinander getrennt werden. Dadurch wird die Strömung des Kühlmittels von dem primären Kühlmitteldurchgang 61 zu dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 begrenzt. Auf diese Weise wird die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 nicht länger durch die primäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw1 beeinflusst, und dadurch kann die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 auf der niedrigen Temperatur gehalten werden. Insbesondere ist die primäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw1 normalerweise etwa 90 Grad Celsius, und die sekundäre Kühlmittelsystemtemperatur Tw2 kann normalerweise bei etwa 30 bis 40 Grad Celsius gehalten werden. Daher kann die Ansaugluft durch den Zwischenkühler 23 in einer zuverlässigeren Weise auf eine niedrigere Temperatur gekühlt werden, auf der das Kühlmittel des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 geliefert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. 4 ist ein Schemadiagramm, das eine Gesamtstruktur des Motors 10 zeigt, auf den eine Abgasrückführungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform angewendet wird. In der folgenden Beschreibung wird die zweite Ausführungsform nur unter Bezug auf einen unterschiedlichen Teil, der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet, beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, sind ein wassergekühlter sekundärer Gaskühler 54 und ein Gastemperatursensor 55 in dem AGR-Durchgang 51 angeordnet. Der wassergekühlte sekundäre Gaskühler 54 kühlt das AGR-Gas durch den Wärmeaustausch mit Kühlmittel. Der Gastemperatursensor 55 tastet die Temperatur Tg1 des AGR-Gases ab, das den primären Gaskühler 53 und den sekundären Gaskühler 54 durchlaufen hat. Auf die Temperatur Tg1 wird hier nachstehend als eine Nachkühler-Gastemperatur Tg1 Bezug genommen. Insbesondere ist der sekundäre Gaskühler 54 in der Luftströmungsrichtung des AGR-Gases 51 auf der stromabwärtigen Seite des primären Gaskühlers 53 in dem AGR-Durchgang 51 angeordnet, und der Gastemperatursensor 55 ist zwischen dem sekundären Gaskühler 54 und dem AGR-Ventil 52 in dem AGR-Durchgang 51 angeordnet.
Der sekundäre Gaskühler 54 ist in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 angeordnet. Das Kühlmittel, das von dem sekundären Strahler 72 ausgegeben wird, strömt in dieser Reihenfolge durch den Zwischenkühler 23 und den sekundären Gaskühler 54. Außerdem wird ein Messsignal des Gastemperatursensors 55 an das ESG 80 geliefert.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der sekundäre Thermostat 74 und der Verbindungsabschnitt 65 der ersten Ausführungsform beseitigt.
Als nächstes wird ein Betrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wenn das AGR-Ventil 52 basierend auf dem Antriebssignal des ESG 80 geöffnet wird, wird das AGR-Gas durch den AGR-Durchgang 51 rückgeführt. Dann wird das AGR-Gas durch den primären Gaskühler 53 und den sekundären Gaskühler 54 gekühlt. Wie vorstehend diskutiert, kann das AGR-Gas selbst in dem Fall, in dem die Temperatur des AGR-Gases in dem Hochlastbetriebszustand des Motors 10 sehr hoch ist, zuverlässig auf zum Beispiel 60 Grad Celsius gekühlt werden, indem das AGR-Gas mit dem primären Gaskühler 53 und dem sekundären Gaskühler 54 gekühlt wird.
Als nächstes wird der Steuerbetrieb des AGR-Systems unter Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das den Steuerbetrieb des AGR-Systems anzeigt, der von dem ESG 80 ausgeführt wird. Dieser Steuerbetrieb wird während des Betriebs des Motors 10 kontinuierlich ausgeführt.
Bei Schritt S1 wird der erforderliche Ventilöffnungsgrad θv eingegeben. Dann wird bei Schritt S6 bestimmt, ob die Nachkühler-Gastemperatur Tg1, die mit dem Gastemperatursensor 55 abgetastet wird, niedriger als eine fünfte vorgegebene Temperatur Ts5 (z. B. 120 Grad Celsius) ist, die als ein Unregelmäßigkeitsbestimmungswert dient. Wenn bei Schritt S6 bestimmt wird, dass die Nachkühler-Gastemperatur Tg1 niedriger als die fünfte vorgegebene Temperatur Ts5 ist, geht der Betrieb weiter zu Schritt S2. In einem derartigen Fall wird der Steuerbetreib ähnlich dem der ersten Ausführungsform ausgeführt (siehe Schritte S2–S5 in der ersten Ausführungsform).
Wenn im Gegensatz dazu bei Schritt S6 bestimmt wird, dass die Nachkühler-Gastemperatur Tg1 gleich oder höher als die fünfte vorgegebene Temperatur Ts5 ist, geht der Betrieb weiter zu Schritt S7. In einem derartigen Fall wird ausgesagt, dass der primäre Gaskühler 53 und/oder der sekundäre Gaskühler 54 in einem anomalen Zustand sind/ist, in dem der primäre Gaskühler 53 und/oder der sekundäre Gaskühler 54 das AGR-Gas zum Beispiel aufgrund des Auslaufens des Kühlmittels nicht ausreichend kühlen können/kann. Daher wird bei Schritt S7 eine (nicht gezeigte) Warnleuchte eingeschaltet, um den Benutzer über die Unregelmäßigkeit zu benachrichtigen, so dass der Benutzer das Fahrzeug zu einer Fahrzeugwerkstatt oder einem Autohändler bringen kann, um die Unregelmäßigkeit zu reparieren. In der vorliegenden Ausführungsform dienen der Schritt S6 und der Schritt S7 als ein Benachrichtigungsmittel.
Wenn außerdem bei Schritt S6 bestimmt wird, dass die Nachkühler-Gastemperatur Tg1 gleich oder höher als die fünfte vorgegebene Temperatur Ts5 ist, geht der Betrieb von Schritt S7 weiter zu Schritt S4. Bei Schritt S4 steuert das ESG 80 das AGR-Ventil 52 derart, dass der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 52 mit dem erforderlichen Öffnungsgrad θv zusammenfällt, d. h. das ESG 80 steuert das AGR-Ventil 52 derart, dass es den AGR-Durchgang 51 vollständig schließt. Wenn die AGR auf diese Weise gestoppt wird, ist es möglich, den Schaden der Ansaugleitung 21 und des Ansaugkrümmers 22, die aus dem Harz gefertigt sind, zu begrenzen. In der vorliegenden Ausführungsform dienen der Schritt S5 und der Schritt S7 als ein Gegenmaßnahmemittel zur Zeit einer Unregelmäßigkeit (d. h. eine Gegenmaßnahme gegen die Unregelmäßigkeit).
Auch wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel, das von dem sekundären Strahler 72 ausgegeben wird, in den Zwischenkühler 23 geleitet und wird dann in den sekundären Gaskühler 54 geleitet. Auf diese Weise wird die Temperatur der Ansaugluft hinreichend niedriger als die Temperatur des AGR-Gases, und die wesentliche Temperaturzunahme des Kühlmittels zur Zeit des Leitens des Kühlmittels durch den Zwischenkühler 23 findet nicht statt. Daher ist es möglich, die ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels, das in den sekundären Gaskühler 54 geleitet wird, und der Temperatur des AGR-Gases, das in den sekundären Gaskühler 54 geleitet wird, zu implementieren. Folglich können gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl die Ansaugluft als auch das AGR-Gas im Vergleich zu dem Fall, in dem das Kühlmittel, das von dem sekundären Strahler 72 ausgegeben wird, in den sekundären Gaskühler 54 gleitet wird und dann in den Zwischenkühler 23 geleitet wird, effektiv gekühlt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 6 und 7 beschrieben. 6 ist ein Schemadiagramm, das eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, in dem eine Abgasrückführungs-(Turbolader-)Vorrichtung der dritten Ausführungsform angewendet wird. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Zwischenkühlers und eines sekundären Gaskühlers, die in 6 gezeigt sind.
Ähnlich der zweiten Ausführungsform ist der Motor 10 mit dem Turbolader 40, dem Zwischenkühler 23 und dem AGR-Durchgang 51 versehen. Der AGR-Durchgang 51 umfasst das AGR-Ventil 52, den primären Gaskühler 53 und den sekundären Gaskühler 54. Das AGR-Ventil 52 ist in dem AGR-Durchgang 51 angeordnet und stellt eine Durchgangsquerschnittfläche des AGR-Durchgangs 51 ein, um eine Menge (Durchfluss) des in die Ansaugleitung 21 rückgeführten AGR-Gases zu steuern. Der primäre Gaskühler 53 und der sekundäre Gaskühler 54 sind vom wassergekühlten Typ. Das heißt, der primäre Gaskühler 53 und der sekundäre Gaskühler 54 kühlen das AGR-Gas durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel. Außerdem ist der sekundäre Gaskühler 54 in der Strömungsrichtung des AGR-Gases auf der stromabwärtigen Seite des primären Gaskühlers 53 angeordnet. Das AGR-Ventil 52 ist in der Strömungsrichtung des AGR-Gases auf der stromabwärtigen Seite des sekundären Gaskühlers 54 angeordnet.
Der Motor 10 ist ferner mit dem primären Kühlmitteldurchgang 61 und dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 versehen, durch den das Kühlmittel zirkuliert wird. Der primäre Kühlmitteldurchgang 61 und der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 sind unabhängig voneinander, d. h. getrennt bereitgestellt.
Der primäre Strahler 62 ist in dem primären Kühlmitteldurchgang 61 bereitgestellt. Der primäre Strahler 62 kühlt das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft. Der primäre Kühlmitteldurchgang 61 verzweigt an einer Stelle, die auf der stromabwärtigen Seite des primären Strahlers 62 ist, in einen ersten primären Kühlmitteldurchgang 61a und einen zweiten primären Kühlmitteldurchgang 61b.
Eine erste primäre Wasserpumpe 63 ist in dem ersten primären Kühlmitteldurchgang 61a bereitgestellt. Die erste primäre Wasserpumpe 63 wird von dem Motor 10 angetrieben, um die Strömung des Kühlmittels zu erzeugen. Wenn die erste primäre Wasserpumpe 53 angetrieben wird, wird das Kühlmittel zwischen dem Motor 10 und dem primären Strahler 62 zirkuliert.
Der primäre Gaskühler 53 und eine zweite primäre Wasserpumpe 64 sind in dem zweiten primären Kühlmitteldurchgang 61b bereitgestellt. Die zweite primäre Wasserpumpe 64 wird von einem (nicht gezeigten) Elektromotor angetrieben, um eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen. Wenn die zweite primäre Wasserpumpe 64 angetrieben wird, strömt das Kühlmittel, das von dem primären Strahler 62 ausgegeben wird, durch den primären Gaskühler 53 und den Motor 10. Zu dieser Zeit ist die Temperatur des AGR-Gases, das durch den primären Gaskühler 53 strömt, sehr hoch. Daher ist es wünschenswert, dass ein Kühlmitteleinlass des primären Gaskühlers 53 auf einer Seite angeordnet wird, wo ein AGR-Gaseinlass des primären Gaskühlers 53 bereitgestellt ist, um eine Strömung des AGR-Gases und eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen, die parallel zueinander sind und in eine gemeinsame Richtung gerichtet sind, wodurch eine parallele Strömung (d. h. der primäre Gaskühler 53 dient als ein Parallelströmungs-Wärmetauscher) gebildet wird.
Ein sekundärer Strahler 72 ist in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 bereitgestellt. Der sekundäre Strahler 72 kühlt das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft. Der Zwischenkühler 23 und der sekundäre Gaskühler 54 sind in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 bereitgestellt. Auch ist eine sekundäre Wasserpumpe 73 in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 bereitgestellt. Die sekundäre Wasserpumpe 73 wird von einem (nicht gezeigten) Elektromotor angetrieben, um eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen. Wenn die sekundäre Wasserpumpe 73 angetrieben wird, strömt das Kühlmittel, das von dem sekundären Strahler 72 ausgegeben wird, durch den Zwischenkühler 23 und den sekundären Gaskühler 54.
Eine elektronische Steuereinheit (ESG) 80, die als eine Steuereinrichtung dient, umfasst einen bekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen EEPROM und einen RAM (nicht gezeigt) hat. Das ESG 80 führt die arithmetische Verarbeitung gemäß einem in dem Mikrocomputer gespeicherten Programm durch. Signale verschiedener (nicht gezeigter) Sensoren werden an das ESG 80 zugeführt. Diese Signale umfassen zum Beispiel Signale einer Fahrzeugfahrgeschwindigkeit (auf die einfach als eine Fahrzeuggeschwindigkeit Bezug genommen wird), eine Drehzahl des Motors 10, einen Betrag des Herunterdrückens eines Gaspedals (auf den hier als Gaspedalöffnungsgrad Bezug genommen wird), eine Kühlmitteltemperatur an dem Auslass des primären Strahlers 62 und eine Kühlmitteltemperatur an dem Auslass des sekundären Strahlers 72. Das ESG 80 steuert einen Öffnungsgrad das AGR-Ventil 52, einen Durchfluss der zweiten primären Wasserpumpe 64 und einen Durchfluss der sekundären Wasserpumpe 73 basierend auf einem Ergebnis der Berechnungen.
In 7 zeigt ein Pfeil A eine Strömungsrichtung der Ansaugluft an, und ein Pfeil B zeigt eine Strömungsrichtung des AGR-Gases an. Auch zeigen die Pfeile C1–C8 eine Strömungsrichtung des Kühlmittels an. Das Kühlmittel strömt in einer Reihenfolge der Pfeile C1, C2, ... C8.
Wie in 7 gezeigt, umfasst der Zwischenkühler 23 eine Kerneinheit 231, bei der der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Ansaugluft stattfindet. Die Kerneinheit 231 umfasst zwei Reihen von Kernen, die in der Strömungsrichtung der Ansaugluft, die durch den Pfeil A angezeigt ist, hintereinander angeordnet sind, so dass die Strömung des Kühlmittels in der Kerneinheit 231 eine Kehrtwende macht (siehe den Pfeil C4). Der sekundäre Gaskühler 54 ist ein Gegenstromwärmetauscher, in dem die Strömungsrichtung des AGR-Gases und die Strömungsrichtung des Kühlmittels entgegengesetzt zueinander sind, um eine Gegenströmung zu erzeugen.
Der Zwischenkühler 23 und der sekundäre Gaskühler 54 sind miteinander derart integriert, dass der Kühlmittelauslass des Zwischenkühlers 23 und der Kühlmitteleinlass des sekundären Gaskühlers 54 miteinander verbunden sind (insbesondere direkt miteinander verbunden sind). Das Kühlmittel, das von dem sekundären Strahler 72 eingeführt wird (siehe 6), wird in den Zwischenkühler 23 geleitet und wird dann in den sekundären Gaskühler 54 geleitet.
Insbesondere strömt das Kühlmittel (siehe den Pfeil C1), das von dem sekundären Strahler 72 durch den zweiten Kühlmitteldurchgang 71 geleitet wird (siehe 6), in einen Einlassbehälter des Zwischenkühlers 23 (siehe den Pfeil C2). Dann strömt das Kühlmittel von dem Einlassbehälter durch einen (siehe den Pfeil C3) der zwei Kerne der Kerneinheit 231, der sich auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Ansaugluft, die durch den Pfeil A angezeigt ist, befindet. Danach macht die Kühlmittelströmung eine Kehrtwendung (siehe den Pfeil C4) und wird durch den anderen (siehe den Pfeil C5) der zwei Kerne, der sich in der Strömungsrichtung der Ansaugluft, die durch den Pfeil A angezeigt wird, auf der stromaufwärtigen Seite befindet, geleitet. Als nächstes wird das Kühlmittel in einen Auslassbehälter des Zwischenkühlers 23 geleitet und wird dann in den sekundären Gaskühler 54 geleitet (siehe den Pfeil C6). Danach durchläuft das Kühlmittel das Innere des sekundären Gaskühlers 54 (siehe den Pfeil C7) und wird dann durch den sekundären Kühlmitteldurchgang 71 zu dem sekundären Strahler 72 rückgeführt (siehe den Pfeil C8).
Als nächstes wird ein Betrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Während des Betriebs des Motors 10 wird die Ansaugluft, die von dem Turbolader 40 unter Druck gesetzt wird, an den Motor 10 geliefert. Wenn das AGR-Ventil 52 basierend auf einem Antriebssignal des ESG 80 geöffnet wird, wird das AGR-Gas, das von dem Abgassystem genommen wird, durch den AGR-Durchgang 51 in das Ansaugsystem rückgeführt. Dann wird das AGR-Gas mit der aufgeladenen Luft vermischt und an den Motor 10 geliefert.
Außerdem wird während des Betriebs des Motors 10 die erste primäre Wasserpumpe 63 von dem Motor 10 angetrieben, um das Kühlmittel zwischen dem primären Strahler 62 und dem Motor 10 zu zirkulieren, um dadurch den Motor 10 zu kühlen. Wenn die zweite primäre Wasserpumpe 64 gemäß dem Antriebssignal des ESG 80 angetrieben wird, wird das Kühlmittel zwischen dem primären Strahler 62 und dem primären Gaskühler 53 zirkuliert. Daher wird das AGR-Gas von dem primären Gaskühler 53 gekühlt, und der Motor 10 wird gekühlt.
Wenn die sekundäre Wasserpumpe 73 gemäß dem Antriebssignal des ESG 80 angetrieben wird, wird das Kühlmittel zwischen dem sekundären Strahler 72, dem Zwischenkühler 23 und dem sekundären Gaskühler 54 zirkuliert. Dadurch wird die aufgeladene Luft von dem Zwischenkühler 23 gekühlt, und das AGR-Gas wird von dem sekundären Gaskühler 54 gekühlt.
Das ESG 80 steuert den Durchfluss des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 durch Steuern des Betriebs der sekundären Wasserpumpe 73, so dass die Temperatur des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 gesteuert wird, und die Temperatur des AGR-Gases und die Temperatur der Ansaugluft, die an den Motor 10 zugeführt werden, ebenfalls gesteuert werden.
Grundsätzlich schätzt das ESG 80 die aktuelle Last des Motors 10 basierend auf der Fahrzeugfahrgeschwindigkeit, der Drehzahl des Motors 10 und dem Gaspedalöffnungsgrad. Dann berechnet das ESG 80 eine Zielkühlmitteltemperatur an dem Auslass des sekundären Strahlers 72 basierend auf der geschätzten Last des Motors 10 und steuert den Betrieb der sekundären Wasserpumpe 73, um die Temperatur des Kühlmittels auf die Zielkühlmitteltemperatur einzustellen. Insbesondere, wenn die geschätzte Last des Motors 10 erhöht wird, wird die Zielkühlmitteltemperatur an dem Auslass des sekundären Strahlers 72 verringert.
Wenn außerdem der Betriebszustand des Motors 10 von dem Zustand in dem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastfahrzustand des Fahrzeugs (d. h. dem Zustand, in dem das Fahrzeug mit der hohen Geschwindigkeit fährt, und der Motor in dem Hochlastbereich angetrieben wird) auf einen Niedergeschwindigkeitsbetriebszustand des Fahrzeugs (d. h. den Zustand, in dem das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt) gewechselt wird, steuert das ESG 80 den Betrieb der sekundären Wasserpumpe 73, so dass der Durchfluss des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 verringert wird. Wenn in einem derartigen Fall der Durchfluss des Kühlmittels klein ist, kann das Kühlmittel selbst in dem Niedergeschwindigkeitsfahrzustand des Fahrzeugs, in dem eine Menge des auf das fahrende Fahrzeug angewendeten Winds klein ist, hinreichend gekühlt werden. Wenn daher der Fahrzustand des Fahrzeugs von dem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastfahrzustand auf den Niedergeschwindigkeitsfahrzustand gewechselt wird, ist es möglich, das Kühlmittel des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71, dessen Temperatur in dem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastfahrzustand des Fahrzeugs erhöht wurde, schnell zu kühlen.
Außerdem stoppt das ESG 80 die sekundäre Wasserpumpe 73 oder treibt sie intermittierend an, um den Kühlvorgang des Kühlmittels an dem sekundären Strahler 72 zur Zeit des Niederlastbetriebszustands des Motors 10 unmittelbar nach dem Starten (Anlassen) des Motors 10 oder der Zeit des Niederlastbetriebszustands des Motors 10 bei dem Zustand niedriger Außentemperatur (z. B. kalte Winterjahreszeit) zu stoppen. In einem derartigen Fall wird die Wärme aus dem AGR-Gas durch den sekundären Gaskühler 54 in das Kühlmittel des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 rückgewonnen, und die rückgewonnene Wärme kann verwendet werden, um die Ansaugluft des Zwischenkühlers 23 zu heizen, um die Temperatur der Ansaugluft, die an den Motor 10 geliefert wird, zu erhöhen. Daher ist es möglich, das Aufwärmen des Motors 10 unmittelbar nach dem Starten des Motors 10 zu fördern oder die Temperatur der an den Motor 10 gelieferten Ansaugluft bei dem Zustand niedriger Außentemperatur (z. B. kalte Winterjahreszeit) zu erhöhen, um den Brennstoffverbrauch in dem Niederlastbetriebszustand des Motors zu verbessern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 unabhängig, d. h. getrennt, von dem primären Kühlmitteldurchgang 61. Daher wird die Temperatur des Kühlmittels des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 nicht wesentlich von der Temperatur des Kühlmittels des primären Kühlmitteldurchgangs 61 beeinflusst, so dass die Temperatur des Kühlmittels des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 niedrig gehalten werden kann. Obwohl die Temperatur des Kühlmittels an dem Auslass des primären Strahlers 62 normalerweise insbesondere etwa 90 Grad Celsius ist, kann die Temperatur des Kühlmittels an dem Auslass des sekundären Strahlers 72 in einem Bereich von etwa 30 bis 40 Grad Celsius gehalten werden.
Wie vorstehend diskutiert, kann die Temperatur des Kühlmittels an dem sekundären Kühlmitteldurchgang 71 niedrig gehalten werden, und das AGR-Gas kann von dem primären Gaskühler 53 und dem sekundären Gaskühler 54 gekühlt werden. Dabei kann das AGR-Gas, selbst wenn die Temperatur des AGR-Gases zum Beispiel in dem Hochlastbetriebszustand des Motors 10 sehr hoch ist, zuverlässig auf zum Beispiel etwa 60 Grad Celsius gekühlt werden.
Somit ist es möglich, die Zunahme in der Temperatur der an den Motor 10 gelieferten Ansaugluft, die durch das AGR-Gas in dem Hochlastbetriebszustand des Motors 10 bewirkt würde, zu begrenzen, und es ist möglich, die Zunahme im Brennstoffverbruch zu begrenzen, die erforderlich wäre, um das Klopfen des Motors 10 zu begrenzen. Außerdem kann die ausreichende Menge des AGR-Gases in dem Hochlastbetriebszustand des Motors 10, selbst in dem Fall, in dem die Wärmebeständigkeit des AGR-Ventils 52 niedrig ist, oder in dem Fall, in dem der Ansaugkrümmer 22 aus Harz gefertigt ist, effektiv rückgeführt werden.
Auch ist der sekundäre Kühlmitteldurchgang 71 unabhängig, d. h. getrennt, von dem primären Kühlmitteldurchgang 61, so dass das AGR-Gas von dem sekundären Gaskühler 54 ungeachtet des Betriebszustands des Thermostaten des primären Strahlers 62 gekühlt werden kann. Daher kann das AGR-Gas selbst vor dem Öffnen des Thermostats des primären Strahlers 62 durch die äußere AGR rückgeführt werden. Dadurch kann der Brennstoffverbrauch verbessert werden, indem der Pumpverlust verringert wird.
Auch in der vorliegenden Ausführungsform kann die Temperatur des Kühlmittels des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71, wie vorstehend diskutiert, niedrig gehalten werden, und das Kühlmittel des sekundären Kühlmitteldurchgangs 71 wird in den Zwischenkühler 23 geleitet. Selbst in dem Hochlastbetriebszustand des Motors 10 kann daher die an den Motor 10 gelieferte Ansaugluft ausreichend gekühlt werden. Folglich ist es möglich, die Zunahme der Temperatur der an den Motor 10 gelieferten Ansaugluft in dem Hochlastbetriebszustand des Motors 10 zu begrenzen, und es ist möglich, die Zunahme in dem Brennstoffverbrauch, die benötigt würde, um das Klopfen des Motors 10 zu begrenzen, zu begrenzen.
Auch wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel, das von dem sekundären Strahler 72 ausgegeben wird, in den Zwischenkühler 23 geleitet und wird dann in den sekundären Gaskühler 54 geleitet. Auf diese Weise wird die Temperatur der Ansaugluft hinreichend niedriger als die Temperatur des AGR-Gases, und die wesentliche Temperaturzunahme des Kühlmittels zur Zeit des Leitens des Kühlmittels durch den Zwischenkühler 23 tritt nicht auf. Daher ist es möglich, die ausreichende Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels, das in den sekundären Gaskühler 54 geleitet wird, und der Temperatur des AGR-Gases, das in den sekundären Gaskühler 54 geleitet wird, zu implementieren. Folglich können gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl die Ansaugluft als auch das AGR-Gas im Vergleich zu dem Fall, in dem das Kühlmittel, das von dem sekundären Strahler 72 ausgegeben wird, in den sekundären Gaskühler 54 geleitet wird und dann in den Zwischenkühler 23 geleitet wird, effektiver gekühlt werden.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 8 und 9 beschrieben. 8 ist ein Schemadiagramm, das eine Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors zeigt, in dem eine Abgasrückführungs-(Turbolader-)Vorrichtung der vierten Ausführungsform angewendet wird. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines primären Gaskühlers und eines sekundären Gaskühlers, die in 8 gezeigt sind. In der folgenden Beschreibung wird die vierte Ausführungsform nur in Bezug auf einen unterschiedlichen Teil beschrieben, der sich von der dritten Ausführungsform unterscheidet.
Wie in 8 gezeigt, wird das AGR-Gas in der vorliegenden Ausführungsform in der Strömungsrichtung der Ansaugluft auf der stromabwärtigen Seite des Zwischenkühlers 22 an das Ansaugsystem rückgeführt. Insbesondere ist eine AGR-Gasverteilungsleitung 55 bereitgestellt, die mehrere Verzweigungsleitungen umfasst, deren Anzahl gleich wie die Anzahl der Zylinder des Motors 10 ist. Verzweigungsleitungen des Ansaugkrümmers 22 sind jeweils mit den Verzweigungsleitungen der AGR-Verteilungsleitung 55 verbunden, um das AGR-Gas gleichmäßig an jeden der Zylinder zu verteilen.
Außerdem sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 9 gezeigt, der primäre Gaskühler 53 und der sekundäre Gaskühler 54 integral ausgebildet. Das Kühlmittel, das von dem primären Strahler 62 ausgegeben wird, wird in dem primären Gaskühler 53 zirkuliert. Außerdem wird das Kühlmittel, das von dem sekundären Strahler 72 ausgegeben wird, durch den zweiten Gaskühler 54 zirkuliert.
Hier befindet sich der primäre Gaskühler 53 in der Strömungsrichtung des AGR-Gases entlang des AGR-Durchgangs 51 auf der stromaufwärtigen Seite des sekundären Gaskühlers 54. Daher ist die Temperatur des AGR-Gases, das an den primären Gaskühler 53 geliefert wird, sehr hoch. Als ein Ergebnis kann das Kühlmittel zu der Zeit des Betriebs des Motors 10 in dem Hochlastbetriebszustands möglicherweise in dem primären Gaskühler 53 gesiedet werden. Daher ist der Kühlmitteleinlass des primären Gaskühlers 53 in der vorliegenden Ausführungsform auf der Seite bereitgestellt, wo sich der AGR-Gaseinlass des primären Gaskühlers 52 befindet, so dass die Strömung des AGR-Gases und die Strömung des Kühlmittels parallel zueinander sind und in eine gemeinsame Richtung ausgerichtet sind, wodurch die parallele Strömung (d. h. der primäre Gaskühler 53 dient als ein Parallelstromwärmetauscher) erzeugt wird.
Im Gegensatz dazu sind die Strömungsrichtung des AGR-Gases und die Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem sekundären Gaskühler 54, an den das in dem primären Gaskühler 53 gekühlte AGR-Gas geliefert wird, entgegengesetzt zueinander, um den Gegenstrom zu bilden (d. h. der sekundäre Gaskühler 54 dient als ein Gegenstromwärmetauscher).
Nun werden Modifikationen der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben.
In den ersten bis dritten Ausführungsformen wird das AGR-Gas an das Ansaugsystem auf der stromaufwärtigen Seite des Zwischenkühlers 23 rückgeführt. Alternativ kann in diesen Ausführungsformen das AGR-Gas auf der stromabwärtigen Seite des Zwischenkühlers 23 an das Ansaugsystem rückgeführt werden.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen sind sowohl der Zwischenkühler 23 als auch der primäre Gaskühler 53 vom wassergekühlten Typ. Alternativ können der Zwischenkühler 23 und der primäre Gaskühler 53 vom luftgekühlten Typ sein (d. h. der die Ansaugluft oder das AGR-Gas durch den Wärmeaustausch mit Außenluft anstelle der Verwendung des Kühlmittels oder von Wasser kühlt). Außerdem können die Komponenten der vorstehenden Ausführungsformen in jeder geeigneten Weise innerhalb des Geists und Bereichs der vorliegenden Erfindung kombiniert werden.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten der Technik ohne weiteres einfallen. Die Erfindung ist in ihrem weiteren Sinn daher nicht auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und erläuternde Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt.
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

JP 2008-38891 A [0003, 0009]
US 2009/0314266 A1 [0003, 0009]
JP 2002-89376 A [0005]

Claims

Abgasrückführungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), die versehen ist mit: einem Turbolader (40), der geeignet ist, um in ein Ansaugsystem angesaugte Luft unter Druck zu setzen; und einem Zwischenkühler (23), der geeignet ist, die unter Druck gesetzte Ansaugluft durch den Wärmeaustausch mit Kühlmittel, das durch den Zwischenkühler (23) zirkuliert wird, zu kühlen, wobei die Abgasrückführungsvorrichtung umfasst: einen Abgasrückführungs-(AGR-)Durchgang (51), der geeignet ist, Abgas von einem Abgassystem zu dem Ansaugsystem rückzuführen; einen Gaskühler (53, 54), der geeignet ist, das Abgas, das den AGR-Durchgang (51) durchläuft, durch den Wärmeaustausch mit Kühlmittel, das durch den Gaskühler (53, 054) zirkuliert wird, zu kühlen; ein AGR-Ventil (52), das geeignet ist, den AGR-Durchgang (51) zu öffnen oder zu schließen; und ein Frostbegrenzungsmittel (S3, S5) zum Steuern des AGR-Ventils (52), so dass das AGR-Ventil (52) den AGR-Durchgang (51) schließt, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, das durch den Zwischenkühler (23) zirkuliert wird, niedriger als eine Frostbestimmungstemperatur ist.
Abgasrückführungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), die versehen ist mit: einem primären Strahler (62), der geeignet ist, Kühlmittel zu kühlen; einem primären Kühlmitteldurchgang (61), der geeignet ist, das Kühlmittel zwischen dem Verbrennungsmotor (10) und dem primären Strahler (62) zu zirkulieren; einem sekundären Kühlmitteldurchgang (71), der unabhängig von dem primären Kühlmitteldurchgang (61) bereitgestellt ist und geeignet ist, Kühlmittel zu zirkulieren; einem sekundären Strahler (72), der in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) angeordnet ist, um das Kühlmittel in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) zu kühlen; einem Turbolader (40), der geeignet ist, um in ein Ansaugsystem eingesaugte Ansaugluft unter Druck zu setzen; und einem Zwischenkühler (23), der geeignet ist, die unter Druck stehende Ansaugluft durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das durch den sekundären Strahler gekühlt wird (72), zu kühlen, wobei die Abgasrückführungsvorrichtung umfasst: einen Abgasrückführungs-(AGR-)Durchgang (51), der geeignet ist, Abgas von einem Abgassystem zu dem Ansaugsystem rückzuführen; einen Gaskühler (53), der geeignet ist, das Abgas, das den AGR-Durchgang (51) durchläuft, durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das durch den primären Strahler (62) gekühlt wird, zu kühlen; ein AGR-Ventil (52), das geeignet ist, den AGR-Durchgang (51) zu öffnen oder zu schließen; und ein Frostbegrenzungsmittel (S3, S5) zum Steuern des AGR-Ventils (52), so dass das AGR-Ventil (52) den AGR-Durchgang (51) schließt, wenn eine Temperatur des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) niedriger als eine Frostbestimmungstemperatur ist.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, die ferner umfasst: einen Verbindungsabschnitt (65), der zwischen dem primären Kühlmitteldurchgang (61) und dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) verbindet; und ein Ein-Aus-Ventil (74), das geeignet ist, den Verbindungsabschnitt (65) zu öffnen oder zu schließen, wobei: das Ein-Aus-Ventil (74) den Verbindungsabschnitt (65) öffnet, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) niedriger als eine Aufwärmbestimmungstemperatur ist; und das Ein-Aus-Ventil (74) den Verbindungsabschnitt (65) schließt, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) gleich oder höher als die Aufwärmbestimmungstemperatur ist.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner ein Siedebegrenzungsmittel (S2, S5) umfasst, um das AGR-Ventil (52) zu steuern, so dass das AGR-Ventil (52) den AGR-Durchgang (51) schließt, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, das durch den Gaskühler (53, 54) zirkuliert wird, gleich oder höher als eine Siedebestimmungstemperatur ist, die höher als die Frostbestimmungstemperatur ist.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner ein Gegenmaßnahmemittel (S5, S7) zur Zeit einer Unregelmäßigkeit umfasst, um das AGR-Ventil (52) derart zu steuern, dass das AGR-Ventil (52) den AGR-Durchgang (51) schließt, wenn eine Temperatur des Abgases nach dem Durchlaufen des Gaskühlers (53, 54) gleich oder höher als eine Unregelmäßigkeitsbestimmungstemperatur ist.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, das ferner ein Benachrichtigungsmittel (S6, S7) umfasst, um eine Unregelmäßigkeit zu melden, wenn die Temperatur des Abgases nach dem Durchlaufen des Gaskühlers (53, 54) gleich oder höher als die Unregelmäßigkeitsbestimmungstemperatur ist.
Abgasrückführungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), die versehen ist mit: einem Turbolader (40), der geeignet ist, in ein Ansaugsystem eingesaugte Ansaugluft unter Druck zu setzen; einem Zwischenkühler (23), der geeignet ist, die unter Druck gesetzte Ansaugluft zu kühlen; einem primären Strahler (62), der geeignet ist, Kühlmittel zu kühlen; einem primären Kühlmitteldurchgang (61), der geeignet ist, das Kühlmittel zwischen dem Verbrennungsmotor (10) und dem primären Strahler (62) zu zirkulieren; und einer primären Wasserpumpe (63, 64), die in dem primären Kühlmitteldurchgang (61) angeordnet ist und geeignet ist, eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen, wobei die Abgasrückführungsvorrichtung umfasst: einen Abgasrückführungs-(AGR-)Durchgang (51), der geeignet ist, Abgas von einem Abgassystem zu dem Ansaugsystem rückzuführen; einen primären Gaskühler (53), der in dem AGR-Durchgang (51) angeordnet und geeignet ist, das Abgas zu kühlen; einen sekundären Kühlmitteldurchgang (71), der unabhängig von dem primären Kühlmitteldurchgang (61) bereitgestellt ist und geeignet ist, das Kühlmittel zu zirkulieren; einen sekundären Strahler (72), der in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) angeordnet ist, um das Kühlmittel in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) zu kühlen; eine sekundäre Wasserpumpe (73), die in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) angeordnet ist und geeignet ist, eine Strömung des Kühlmittels zu erzeugen; und einen sekundären Gaskühler (54), der auf einer stromabwärtigen Seite des primären Gaskühlers (53) in dem AGR-Durchgang (51) angeordnet ist und geeignet ist, das Abgas bei Aufnahme des Kühlmittels aus dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) zu kühlen.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, die ferner eine Steuereinrichtung (80) zum Steuern des Betriebs der sekundären Wasserpumpe (73) umfasst, um einen Durchfluss des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) zu steuern.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei: der Verbrennungsmotor (10) von einem Fahrzeug ist; der sekundäre Strahler (72) geeignet ist, das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und Außenluft zu kühlen; und die Steuereinrichtung (80) den Betrieb der sekundären Wasserpumpe (73) derart steuert, dass der Durchfluss des Kühlmittels in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) verringert wird, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs von einem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastfahrzustand zu einem Niedergeschwindigkeitsfahrzustand gewechselt wird.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Zwischenkühler (23) in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) angeordnet ist und geeignet ist, das Kühlmittel des sekundären Kühlmitteldurchgangs (71) aufzunehmen.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei: der Zwischenkühler (23) in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) angeordnet ist und geeignet ist, das Kühlmittel des sekundären Kühlmitteldurchgangs (71) aufzunehmen; die Steuereinrichtung (80) den Betrieb der sekundären Wasserpumpe (73) derart steuert, dass die sekundäre Wasserpumpe (73) die Strömung des Kühlmittels durch den sekundären Strahler (72) in einen Niederlastbetriebszustand des Verbrennungsmotors (10) stoppt oder die Strömung des Kühlmittels durch den sekundären Strahler (72) intermittierend erzeugt und stoppt.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der sekundäre Strahler (72), der Zwischenkühler (23) und der sekundäre Gaskühler (54) in dieser Reihenfolge hintereinander in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) angeordnet sind, um das Kühlmittel in dieser Reihenfolge in dem sekundären Kühlmitteldurchgang (71) zu leiten.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Zwischenkühler (23) und der sekundäre Gaskühler (54) miteinander integriert sind und ein Kühlmittelauslass des Zwischenkühlers (23) mit einem Kühlmitteleinlass des sekundären Gaskühlers (54) verbunden ist.
Abgasrückführungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der primäre Gaskühler (53) geeignet ist, das Kühlmittel aufzunehmen, das durch den primären Strahler (62) gekühlt wird.