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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft allgemein eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs und insbesondere eine Krümmerbaugruppe zum selektiven Rückführen eines Abgases von dedizierten AGR-Zylindern des Verbrennungsmotors zu einem Ansaugkrümmer.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren können Abgas von einem oder mehreren dedizierten Zylindern zu einem Ansaugkrümmer rückführen, was typischerweise als Abgasrückführung (AGR) bezeichnet wird, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs zu verbessern und/oder Motoremissionen zu reduzieren. Wenn das Abgas von einer vorbestimmten Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors für AGR-Zwecke zu dem Ansaugkrümmer gelenkt wird, wird die maximale Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors reduziert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird eine Abgaskrümmerbaugruppe für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Die Abgaskrümmerbaugruppe umfasst ein erstes Krümmerelement und ein zweites Krümmerelement. Das erste Krümmerelement bildet mehrere Durchgänge aus, wobei jeder Durchgang zum Aufnehmen von Abgas von einem jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors ausgelegt ist. Die mehreren Durchgänge umfassen eine erste Gruppe von Durchgängen und eine zweite Gruppe von Durchgängen. Alle aus der ersten Gruppe von Durchgängen vereinen sich, um einen Abgasbehandlungsauslass auszubilden. Alle aus der zweiten Gruppe von Durchgängen enden an einem Auslass. Das erste Krümmerelement bildet einen Bypassdurchlass in Fluidverbindung mit mindestens einem Durchgang der ersten Gruppe von Durchgängen aus. Das zweite Krümmerelement ist an dem ersten Krümmerelement angebracht. Das zweite Krümmerelement umfasst einen primären Durchlass und einen Einlassdurchgang, der benachbart zu dem Auslass jedes aus der zweiten Gruppe von Durchgängen angeordnet ist und mit diesem in Fluidverbindung steht. Jeder der Einlassdurchgänge steht mit dem primären Durchlass in Fluidverbindung. Der primäre Durchlass bildet einen AGR-Auslass aus und steht mit dem Bypassdurchlass in Fluidverbindung. Ein Bypass-Steuerventil verbindet den primären Durchlass und den Bypassdurchlass miteinander. Das Bypass-Steuerventil ist zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar. Wenn sich das Bypass-Steuerventil in der offenen Stellung befindet, öffnet es eine Fluidverbindung zwischen dem primären Durchlass und dem Bypassdurchlass, um Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen zu der ersten Gruppe von Durchgängen und aus dem Abgasbehandlungsausgang heraus strömen zu lassen. Wenn sich das Bypass-Steuerventil in der geschlossenen Stellung befindet, schließt es die Fluidverbindung zwischen dem primären Durchlass und dem Bypassdurchlass, um Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen aus dem AGR-Auslass herauszuleiten.
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Es wird auch eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs vorgesehen. Die Abgasanlage umfasst ein erstes Krümmerelement und ein zweites Krümmerelement. Das erste Krümmerelement bildet mehrere Durchgänge aus, wobei jeder Durchgang zum Aufnehmen von Abgas von einem jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors ausgelegt ist. Die mehreren Durchgänge umfassen eine erste Gruppe von Durchgängen und eine zweite Gruppe von Durchgängen. Alle aus der ersten Gruppe von Durchgängen vereinen sich, um einen Abgasbehandlungsauslass auszubilden. Jeder aus der zweiten Gruppe von Durchgängen endet an einem Auslass. Das erste Krümmerelement bildet einen Bypassdurchlass in Fluidverbindung mit mindestens einem Durchgang der ersten Gruppe von Durchgängen aus. Das zweite Krümmerelement ist an dem ersten Krümmerelement angebracht. Das zweite Krümmerelement umfasst einen primären Durchlass und einen Einlassdurchgang, der benachbart zu dem Auslass jedes aus der zweiten Gruppe von Durchgängen angeordnet ist und mit diesem in Fluidverbindung steht. Jeder der Einlassdurchgänge steht mit dem primären Durchlass in Fluidverbindung. Der primäre Durchlass bildet einen AGR-Auslass aus und steht mit dem Bypassdurchlass in Fluidverbindung. Der Bypassdurchlass bildet einen Bypassflansch aus. Die Auslässe jedes Durchgangs der zweiten Gruppe von Durchgängen bildet einen Auslassflansch aus. Der Bypassflansch und der Auslassflansch jedes der Auslässe der zweiten Gruppe von Durchgängen sind in einer komplanaren Beziehung angeordnet. Ein Bypass-Steuerventil verbindet den primären Durchlass und den Bypassdurchlass miteinander. Das Bypass-Steuerventil ist zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar. Wenn sich das Bypass-Steuerventil in der offenen Stellung befindet, öffnet es die Fluidverbindung zwischen dem primären Durchlass und dem Bypassdurchlass, um Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen zu der ersten Gruppe von Durchgängen und aus dem Abgasbehandlungsausgang heraus strömen zu lassen. Wenn sich das Bypass-Steuerventil in der geschlossenen Stellung befindet, schließt es die Fluidverbindung zwischen dem primären Durchlass und dem Bypassdurchlass, um Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen aus dem AGR-Auslass herauszuleiten. An dem zweiten Krümmerelement ist ein AGR-Durchlass angebracht und steht mit dem AGR-Auslass in Fluidverbindung. Der AGR-Durchlass ist zum Leiten von Abgas zu einem Ansaugkrümmer ausgelegt.
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Demgemäß lässt die Krümmerbaugruppe den Verbrennungsmotor entweder in einem normalen Modus oder in einem Modus für dedizierte Abgasrückführung (AGR) arbeiten. Bei Arbeiten im normalen Modus wird das Abgas von allen Zylindern des Verbrennungsmotors zu dem Abgasbehandlungsauslass zur Behandlung und zum Ausstoß in die Umgebungsluft geleitet. Bei Arbeiten in dem dedizierten AGR-Modus wird das Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen für AGR-Zwecke zu dem Ansaugkrümmer geleitet, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert wird und die Motoremissionen reduziert werden. Wenn das Bypass-Steuerventil in der offenen Stellung angeordnet ist, arbeitet der Verbrennungsmotor in dem normalen Modus, und wenn das Bypass-Steuerventil in der geschlossenen Stellung angeordnet ist, arbeitet der Verbrennungsmotor in dem dedizierten AGR-Modus.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen genommen wird, leicht deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs.
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2 ist eine schematische Perspektivansicht einer Abgaskrümmerbaugruppe der Abgasanlage.
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3 ist eine schematische Perspektivansicht eines ersten Krümmerelements der Krümmerbaugruppe.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass Begriffe wie ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”nach oben”, ”nach unten”, ”oben”, ”unten” etc. zur Beschreibung der Figuren verwendet werden und nicht Einschränkungen des durch die beigefügten Ansprüche dargelegten Schutzumfangs der Erfindung darstellen.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren, bei denen gleiche Ziffern in den gesamten mehreren Ansichten gleiche Teile bezeichnen, ist in 1 bei 20 eine Abgasanlage allgemein gezeigt. Die Abgasanlage 20 umfasst eine in 2 gezeigte Abgaskrümmerbaugruppe 22 für einen (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor ist für ein Fahrzeug bestimmt und kann einen Dieselmotor oder einen Benzinmotor umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Wie in den Figuren gezeigt sind die Abgasanlage 20 und die Abgaskrümmerbaugruppe 22 für einen Vierzylinder-Reihenmotor ausgelegt. Es versteht sich aber, dass der Verbrennungsmotor eine beliebige geeignete Größe und/oder Konfiguration eines Motors umfassen kann, einschließlich aber nicht ausschließlich eines Sechszylinder-Reihenmotors, eines Sechszylinder-V-Motors oder eines Achtzylinder-V-Motors.
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Die Abgaskrümmerbaugruppe 22 ist zur Anbringung an einer (nicht gezeigten) Zylinderkopfbaugruppe ausgelegt, die an einem (nicht gezeigten) Motorblock angebracht ist. Wie bekannt ist, bildet der Block mehrere Zylinder aus. Die Zylinderkopfbaugruppe bildet mehrere Auslasskanäle aus, wobei einer der Auslasskanäle mit einem der Zylinder des Blocks zum Ablassen von Abgas nach der Verbrennung in Fluidverbindung steht.
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Unter Bezugnahme auf 2 und 3 umfasst die Abgaskrümmerbaugruppe 22 ein erstes Krümmerelement 24 und ein zweites Krümmerelement 26. Das erste Krümmerelement 24 bildet mehrere Durchgänge 28 aus, wobei jeder Durchgang 28 zum Aufnehmen von Abgas von einem Zylinder des Verbrennungsmotors ausgelegt ist. Die mehreren Durchgänge 28 umfassen eine erste Gruppe von Durchgängen 30 und eine zweite Gruppe von Durchgängen 32. Die erste Gruppe von Durchgängen 30 umfasst eine vorgegebene Anzahl von Durchgängen 28 und die zweite Gruppe von Durchgängen 32 umfasst eine vorgegebene Anzahl von Durchgängen 28. Vorzugsweise ist die vorgegebene Anzahl von Durchgängen 28 der ersten Gruppe von Durchgängen 30 gleich der vorgegebenen Anzahl von Durchgängen 28 der Durchgänge 28 der zweiten Gruppe. Die vorgegebene Anzahl an Durchgängen 28 der ersten Gruppe von Durchgängen 30 ist gleich zwei (2), und die vorgegebene Anzahl von Durchgängen 28 der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 ist gleich zwei (2). Es versteht sich aber, dass die vorgegebene Anzahl von Durchgängen 28 der ersten Gruppe von Durchgängen 30 von der vorgegebenen Anzahl von Durchgängen 28 der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 abweichen kann. Zum Beispiel kann die erste Gruppe von Durchgängen 30 drei (3) Durchgänge 28 umfassen und die zweite Gruppe von Durchgängen 32 kann einen (1) Durchgang umfassen.
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Wie in 1 und 3 gezeigt ist, vereinen sich alle Durchgänge der ersten Gruppe von Durchgängen 30, um einen Abgasbehandlungsauslass 34 auszubilden. Der Abgasbehandlungsauslass 34 steht mit einer (nicht gezeigten) Abgasbehandlungsanlage in Fluidverbindung. Die Abgasbehandlungsanlage behandelt das Abgas von dem Verbrennungsmotor, um wie bekannt schädliche Emissionen von dem Abgas vor dem Ausstoßen in die Luft zu reduzieren und/oder zu beseitigen. Jeder Durchgang der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 endet an einem Auslass 36, und stehen nicht direkt in Fluidverbindung mit dem von dem ersten Krümmerelement 24 ausgebildeten Abgasbehandlungsauslass 34.
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Unter Bezugnahme auf 3 bildet das erste Krümmerelement 24 weiterhin einen Bypassdurchlass 38 aus. Der Bypassdurchlass 38 steht mit mindestens einem Durchgang der ersten Gruppe von Durchgängen 30 und/oder dem Abgasbehandlungsauslass 34 in Fluidverbindung. Der Bypassdurchlass 38 verbindet das zweite Krümmerelement 26 und das erste Krümmerelement 24 miteinander in Fluidverbindung.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist das zweite Krümmerelement 26 an dem ersten Krümmerelement 24 angebracht. Das zweite Krümmerelement 26 kann in jeder geeigneten Weise an dem ersten Krümmerelement 24 angebracht werden. Zum Beispiel und wie gezeigt können mehrere Befestigungsmittel 40 das zweite Krümmerelement 26 mit dem ersten Krümmerelement 24 verbinden.
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Das zweite Krümmerelement 26 umfasst einen primären Durchlass 42 und einen Einlassdurchgang 44, der benachbart zu dem Auslass 36 jedes aus der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 angeordnet ist und mit diesem in Fluidverbindung steht. Jeder der Einlassdurchgänge 44 steht mit dem primären Durchlass 42 in Fluidverbindung. Demgemäß strömt Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 in den primären Durchlass 42. Der primäre Durchlass 42 bildet an einem ersten Ende einen Abgasrückführungsauslass (AGR-Auslass) 46 aus und bildet an einem gegenüberliegenden Ende des primären Durchlasses 42 eine Ventilkammer 48 aus. Die Ventilkammer 48 steht mit dem Bypassdurchlass 38 des ersten Krümmerelements 24 in Fluidverbindung.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Bypass-Steuerventil 50 in der durch den primären Durchlass 42 ausgebildeten Ventilkammer 48 angeordnet. Das Bypass-Steuerventil 50 verbindet den primären Durchlass 42 und den Bypassdurchlass 38 miteinander in Fluidverbindung. Das Bypass-Steuerventil 50 ist zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar. Das Bypass-Steuerventil 50 öffnet die Fluidverbindung zwischen dem primären Durchlass 42 und dem Bypassdurchlass 38, wenn es sich in der offenen Stellung befindet. Wenn es sich in der offenen Stellung befindet, lässt das Bypass-Steuerventil 50 Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 durch den primären Durchlass 42 zu der ersten Gruppe von Durchgängen 30 und aus dem Abgasbehandlungsausgang heraus strömen. Das Bypass-Steuerventil 50 schließt die Fluidverbindung zwischen dem primären Durchlass 42 und dem Bypassdurchlass 38, wenn es sich in der geschlossenen Stellung befindet. Wenn es sich in der geschlossenen Stellung befindet, leitet das Bypass-Steuerventil 50 Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 aus dem AGR-Auslass 46 des zweiten Krümmerelements 26 heraus.
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An dem zweiten Krümmerelement 26 ist ein AGR-Durchlass 52 angebracht und steht mit dem AGR-Auslass 46 in Fluidverbindung. Der AGR-Durchlass 52 ist zum Leiten von Abgas zu einem (nicht gezeigten) Ansaugkrümmer ausgelegt, um ein dediziertes AGR-System herzustellen. Wenn der Verbrennungsmotor in dem dedizierten AGR-System arbeitet, können bis zu einhundert Prozent (100%) des Abgases von der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 und dadurch von den Zylindern des Verbrennungsmotors, die mit der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 in Fluidverbindung stehen, dem Ansaugkrümmer geliefert werden, um Emissionen des Verbrennungsmotors zu reduzieren und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu steigern.
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Wie in 1 gezeigt kann das dedizierte AGR-System weiterhin ein AGR-Steuerventil 54 umfassen. Das AGR-Steuerventil 54 ist in dem AGR-Durchlass 52 angeordnet und ist zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar. Wenn es sich in der offenen Stellung befindet, ist das AGR-Steuerventil 54 ausgelegt, um eine Fluidverbindung durch den AGR-Durchlass 52 zu öffnen, um eine Strömung von Abgas durch den AGR-Durchlass 52 zu ermöglichen. Wenn es sich in der geschlossenen Stellung befindet, ist das AGR-Steuerventil 54 ausgelegt, um eine Fluidverbindung durch den AGR-Durchlass 52 zu schließen, um die Strömung von Abgas durch den AGR-Durchlass 52 zu sperren.
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Das AGR-Steuerventil 54 arbeitet zusammenwirkend mit dem Bypass-Steuerventil 50, um die Strömung des Abgases durch die Abgasanlage 20 zu steuern. Demgemäß ist das AGR-Steuerventil 54 in der offenen Stellung angeordnet, wenn das Bypassventil in der geschlossenen Stellung angeordnet ist. Das Bypass-Steuerventil 50 ist in der geschlossenen Stellung angeordnet, um Abgas durch den AGR-Durchlass 52 zu zwingen, um das dedizierte AGR-System herzustellen. Das AGR-Steuerventil 54 ist offen, um das Abgas dadurch strömen zu lassen. Um den Verbrennungsmotor in einem normalen Betriebsmodus zu betreiben, wodurch das gesamte Abgas sowohl von der ersten Gruppe von Durchgängen 30 als auch der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 durch den Abgasbehandlungsauslass 34 geleitet wird, ist das AGR-Steuerventil 54 in der geschlossenen Stellung angeordnet und das Bypass-Steuerventil 50 in der offenen Stellung angeordnet. Das Bypass-Steuerventil 50 ist offen, um Abgas von dem primären Durchlass 42 in den Bypassdurchlass 38 strömen zu lassen, und das AGR-Steuerventil 54 ist geschlossen, um ein Strömen des Abgases durch den AGR-Durchlass 52 und in den Ansaugkrümmer zu verhindern, wodurch das Abgas durch das Bypass-Steuerventil 50 in die erste Gruppe von Durchgängen 30 und aus dem Abgasbehandlungsauslass 34 heraus gezwungen wird.
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Das Bypass-Steuerventil 50 kann eine variable Zwischenstellung umfassen. Die variable Zwischenstellung kann eine beliebige Stellung des Bypass-Steuerventils 50 umfassen, die zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung des Bypass-Steuerventils 50 angeordnet ist. Die variable Zwischenstellung ist einstellbar, um eine Strömung von Abgas zwischen sowohl dem Bypassdurchlass 38 als auch dem AGR-Bypassdurchlass 38 zu regeln. Wenn das Bypass-Steuerventil 50 in der Zwischenstellung positioniert ist, wird demgemäß ein Teil des Abgases von der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 in den Bypassdurchlass 38 geleitet, während der Rest des Abgases von der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 durch den AGR-Durchlass 52 geleitet wird, um das dedizierte AGR-System herzustellen. Die Menge an Abgas von der zweiten Gruppe von Durchgängen 32, die zwischen den Bypassdurchlass 38 und den AGR-Durchlass 52 geleitet wird, ist durch Ändern der Stellung des Bypass-Steuerventils 50, d. h. durch Einstellen der variablen Zwischenstellung, einstellbar.
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Unter Bezugnahme auf 3 bildet der Bypassdurchlass 38 einen Bypassflansch 56 aus, und die Auslässe 36 jedes Durchgangs 28 der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 bilden einen Auslassflansch 58 aus. Der Bypassflansch 56 und der Auslassflansch 58 jedes der Auslässe 36 der zweiten Gruppe von Durchgängen 32 können in einer komplanaren Beziehung angeordnet sein, d. h. sind an der gleichen Ebene angeordnet. Diese Ausrichtung ermöglicht das einfache Gießen des ersten Krümmerelements 24 und des zweiten Krümmerelements 26 unter Verwenden bekannter Gießprozesse.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Bypass-Steuerventil 50 eine Klappe 60, die drehbar an dem zweiten Krümmerelement 26 angebracht ist. Die Klappe 60 ist um eine Drehachse drehbar, um die offene Stellung und die geschlossene Stellung des Bypass-Steuerventils 50 auszubilden. Mit der Klappe 60 ist ein Hebel 62 gekoppelt, um die Klappe 60 um die Drehachse zu drehen. Mit dem Hebel 62 ist ein Aktuator 64 gekoppelt. Der Aktuator 64 bewegt den Hebel 62, um die Klappe 60 zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung zu steuern, d. h. zu drehen. Der Aktuator 64 kann eine beliebige Art und/oder Ausführung eines Aktuators 64 umfassen, einschließlich aber nicht ausschließlich eines Unterdruckaktuators 64, eines Hydraulikaktuators 64 oder eines elektrischen Aktuators 64. Der Aktuator 64 sieht eine linere Bewegung des Hebels 62 vor, die von der Drehachse versetzt ist, wodurch der Hebel 62 veranlasst wird, um die Drehachse zu drehen, was wiederum die Klappe 60 dreht. Das AGR-Steuerventil 54 kann die gleichen Komponenten, d. h. eine Klappe 60, einen Hebel 62 und einen Aktuator 64, umfassen und kann in gleicher Weise wie das vorstehend beschriebene Bypass-Steuerventil 50 arbeiten. Es versteht sich, dass das Bypass-Steuerventil 50 und das AGR-Steuerventil 54 jeweils eine andere Art und/oder Ausführung eines Ventils umfassen können, die hierin nicht gezeigt oder beschrieben ist und die eine Fluidverbindung zwischen dem primären Durchlass 42 und dem Bypassdurchlass 38 bzw. dazwischen durch den AGR-Durchlass 52 öffnen und schließen kann.
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Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.
