DE102013209089A1

DE102013209089A1 - Motor mit einer Venturidüse in einem Ansaugluftströmungspfad zur Abgasrückführungsversorgung

Info

Publication number: DE102013209089A1
Application number: DE102013209089A
Authority: DE
Inventors: Hector Arvizu Dal Piaz
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-12-05
Also published as: CN103452708A; US20130319381A1

Abstract

Eine Motorbaugruppe weist einen Motorblock, der eine erste Zylinderbohrung definiert, einen Zylinderkopf, der mit dem Motorblock gekoppelt ist und einen ersten Ansaugdurchlass und einen ersten Abgasdurchlass in Kommunikation mit der ersten Zylinderbohrung definiert, ein erstes Ansaugventil, das in dem ersten Ansaugdurchlass angeordnet ist, ein erstes Abgasventil, das in dem ersten Abgasdurchlass angeordnet ist, einen ersten Ansaugkanal und einen ersten Abgasrückführungsdurchgang auf. Der erste Ansaugkanal definiert einen Ansaugluftlieferdurchgang in Kommunikation mit dem ersten Ansaugdurchlass und weist einen ersten Bereich mit beschränkter Strömung auf, der eine Venturidüse bildet. Der erste Abgasrückführungsdurchgang steht in Kommunikation mit dem ersten Bereich mit beschränkter Strömung und liefert Abgas von der Motorbaugruppe an den ersten Ansaugkanal an dem ersten Bereich mit beschränkter Strömung.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motorluftansaugsysteme.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformation in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung dar, die nicht unbedingt Stand der Technik bilden muss.
Verbrennungsmotoren können Abgasrückführungssysteme aufweisen, um Abgas an die Brennräume für ein nachfolgendes Verbrennungsereignis zu liefern. Um eine Abgasströmung an die Brennräume zu liefern, ist zwischen dem Abgasströmungspfad des Motors und der Stelle in dem Ansaugsystem, wo das Abgas wieder eingeführt wird, eine Druckdifferenz notwendig.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Motorbaugruppe kann einen Motorblock, der eine erste Zylinderbohrung definiert, einen Zylinderkopf, der mit dem Motorblock gekoppelt ist und einen ersten Ansaugdurchlass und einen ersten Abgasdurchlass in Kommunikation mit der ersten Zylinderbohrung definiert, ein erstes Ansaugventil, das in dem ersten Ansaugdurchlass angeordnet ist, ein erstes Abgasventil, das in dem ersten Abgasdurchlass angeordnet ist, einen ersten Ansaugkanal und einen ersten Abgasrückführungsdurchgang aufweisen. Der erste Ansaugkanal kann einen Ansaugluftversorgungsdurchgang in Kommunikation mit dem ersten Ansaugdurchlass definieren und kann einen ersten Bereich mit beschränkter Strömung, der eine Venturidüse bildet, aufweisen. Der erste Abgasrückführungsdurchgang kann in Kommunikation mit dem ersten Bereich mit beschränkter Strömung stehen und kann Abgas von der Motorbaugruppe an den ersten Ansaugkanal an dem ersten Bereich mit beschränkter Strömung liefern.
Bei einer Anordnung kann der erste Ansaugkanal in dem Zylinderkopf definiert sein. Bei einer alternativen Anordnung kann ein Ansaugkrümmer, der mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist, den ersten Ansaugkanal definieren.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorgesehenen Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise einzuschränken.
1 ist eine schematische Darstellung einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1; und
3 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Entsprechende Bezugszeichen geben über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg entsprechende Teile an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun werden Beispiele der vorliegenden Offenbarung detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken.
Es sind beispielhafte Ausführungsformen vorgesehen, sodass diese Offenbarung vollständig ist und den Schutzumfang dem Fachmann vollständig vermittelt. Es sind zahlreiche spezifische Details dargestellt, wie Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können, und nicht so ausgelegt werden sollen, dass der Schutzumfang der Offenbarung beschränkt wird. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen sind gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht detailliert beschrieben. Wie hier verwendet ist, bezeichnet der Begriff ”Modul” eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, und/oder einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt.
Wenn ein Element oder eine Schicht als ”an”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, kann sie sich direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht, in Eingriff damit, verbunden damit oder gekoppelt damit befinden oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu braucht, wenn ein Element als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Ein anderer Wortlaut, der zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet ist, sei auf eine ähnliche Weise zu interpretieren (beispielsweise ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, etc.). Der hier verwendete Begriff ”und/oder” umfasst jede und alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Objekte.
Obwohl die Begriffe erstes, zweites, drittes, etc. hier dazu verwendet sein können, verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe beschränkt sein. Diese Begriffe können nur dazu verwendet werden, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Die Begriffe, wie ”erstes”, ”zweites” und andere numerische Begriffe, wenn sie hier verwendet sind, implizieren keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern es durch den Kontext nicht deutlich angegeben ist. Somit kann ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, wie unten beschrieben ist, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt ohne Abweichung von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden.
Mit Bezugnahme auf die 1 und 2 kann eine Motorbaugruppe 10 einen Motorblock 12, einen Zylinderkopf 14, Ansaug- und Abgasventile 16, 18, Ansaug- und Abgaskrümmer 20, 22 und eine Abgasrückführungs-(AGR)-Baugruppe 24 aufweisen. Bei einigen Anordnungen kann die Motorbaugruppe 10 ein Drosselventil 26 aufweisen. Jedoch findet die vorliegende Offenbarung gleichermaßen Anwendung auf Motoren ohne Drosselventile, wie nachfolgend diskutiert ist.
Der Motorblock 12 kann Zylinderbohrungen 28 definieren. Während die vorliegende Offenbarung als eine Reihen-Vierzylinder-Anordnung gezeigt ist, sei zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf derartige Anordnungen beschränkt ist und gleichermaßen Anwendung auf eine beliebige Anzahl von Kolben-Zylinder-Anordnungen und eine Vielzahl von Hubkolbenmotorkonfigurationen findet, die V-Motoren, Reihenmotoren und Boxermotoren, wie auch Konfigurationen mit sowohl obenliegender Nockenwelle als auch Nocke im Block umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Der Zylinderkopf 14 kann mit dem Motorblock 12 gekoppelt sein und kann Ansaug- und Abgasdurchlässe 30, 32, Ansaug- und Abgaskanäle 34, 36 und AGR-Durchlässe 38 definieren. Die Ansaugventile 16 können in den Ansaugdurchlässen 30 angeordnet sein und die Abgasventile 18 können in den Abgasdurchlässen 32 angeordnet sein. Die Ansaug- und Abgaskrümmer 20, 22 können jeweils mit dem Zylinderkopf 14 gekoppelt sein, wobei der Ansaugkrümmer 20 in Kommunikation mit den Ansaugdurchlässen 30 steht und der Abgaskrümmer 22 in Kommunikation mit den Abgasdurchlässen 32 steht. Bei Anordnungen mit einem Drosselventil 26 kann das Drosselventil 26 eine Luftströmung (A) zu dem Ansaugkrümmer 20 steuern.
Die Ansaugkanäle 34 können jeweils einen Bereich 40 mit beschränkter Strömung definieren, der eine Venturidüse bildet. Die Ansaugkanäle 34 können mit dem Zylinderkopf 14 während des Gießens des Zylinderkopfs 14 geformt werden, und der Bereich 40 mit beschränkter Strömung, der die Venturidüse bildet, kann einteilig mit dem Zylinderkopf 14 während des Gießens geformt werden. Bei Anordnungen mit zwei Ansaugdurchlässen 30 pro Zylinderbohrung 28 (siehe 1) können die Ansaugkanäle 34 einen Einlassbereich 42, der sich von einem äußeren 44 des Zylinderkopfs 14 erstreckt und einen Lufteinlass zu dem Zylinderkopf 14 definiert, eine erste Verzweigung 46, die sich von einem Auslass des Einlassbereiches 42 zu einem ersten Ansaugdurchlass 30 erstreckt, und eine zweite Verzweigung 48 aufweisen, die sich von dem Auslass des Einlassbereiches 42 zu dem zweiten Ansaugdurchlass 30 erstreckt.
Der Bereich 40 mit beschränkter Strömung, der die Venturidüse bildet, kann in dem Einlassbereich 42 angeordnet sein. Der AGR-Durchlass 38 kann zusätzlich in dem Einlassbereich 42 und insbesondere in dem Bereich 40 mit beschränkter Strömung, der die Venturidüse bildet, angeordnet sein. Der AGR-Durchlass 38 kann sich durch eine Umfangswand 50 erstrecken, die die Venturidüse definiert, um eine Kommunikation zwischen dem Ansaugkanal 34 und dem Abgas von dem Motor bereitzustellen.
Die AGR-Baugruppe 24 kann AGR-Durchgänge 52, die sich von dem Abgasströmungspfad (E), der den Abgaskrümmer 22 verlässt, zu jedem der AGR-Durchlässe 38 erstrecken, und ein AGR-Ventil 54 in Kommunikation mit dem Abgasströmungspfad (E) und den AGR-Durchgängen 52 aufweisen, das eine Kommunikation zwischen dem Abgas von dem Abgasströmungspfad (E) und den AGR-Durchgängen 52 steuert. Bei dem vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel mit einer Vierzylinder-Anordnung kann sich ein erster AGR-Durchgang 52 zu einem ersten Ansaugkanal 34 in Kommunikation mit dem ersten und zweiten Ansaugdurchlass 30 für die erste Zylinderbohrung 28 erstrecken, ein zweiter AGR-Durchgang 52 kann sich zu einem zweiten Ansaugkanal 34 in Kommunikation mit dem ersten und zweiten Ansaugdurchlass 30 für die zweite Zylinderbohrung 28 erstrecken, ein dritter AGR-Durchgang 52 kann sich zu einem dritten Ansaugkanal 34 in Kommunikation mit dem ersten und zweiten Ansaugdurchlass 30 für die dritte Zylinderbohrung 28 erstrecken, und ein vierter AGR-Durchgang 52 kann sich zu einem vierten Ansaugkanal 34 in Kommunikation mit dem ersten und zweiten Ansaugdurchlass 30 für die vierte Zylinderbohrung 28 erstrecken.
Bei einer alternativen Anordnung, wie in 3 gezeigt ist, kann der Ansaugkrümmer 120 die Bereiche 140 mit beschränkter Strömung, die die Venturidüsen bilden, in jedem der Ansaugkanäle 156 (anstelle davon, dass die Venturidüsen in dem Zylinderkopf 114 angeordnet sind), definieren. Der Ansaugkrümmer 120 kann einen Ansaugkanal 156 für jede der Zylinderbohrungen 128 aufweisen. Die Bereiche 140 mit beschränkter Strömung in den Ansaugkanälen 156 in dem Ansaugkrümmer 120 können jeweils die AGR-durchlässe 138 definieren.
Ähnlich zu der Anordnung, die in den 1 und 2 gezeigt ist, kann die AGR-Baugruppe 124 AGR-Durchgänge 152, die sich von dem Abgasströmungspfad (E), der den Abgaskrümmer 122 verlässt, zu jedem der AGR-Durchlässe 138 erstrecken, und ein AGR-Ventil 154 in Kommunikation mit dem Abgasströmungspfad (E) und AGR-Durchgängen 152 aufweisen, das eine Kommunikation zwischen dem Abgas von dem Abgasströmungspfad (E) und den AGR-Durchgängen 152 steuert. Bei dem vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel mit einer Vierzylinderanordnung kann sich ein erster AGR-Durchgang 152 zu einem ersten Ansaugkanal 156 in Kommunikation mit dem ersten und zweiten Ansaugdurchlass 130 für die erste Zylinderbohrung 128 erstrecken, ein zweiter AGR-Durchgang 152 kann sich zu einem zweiten Ansaugkanal 156 in Kommunikation mit dem ersten und zweiten Ansaugdurchlass 130 für die zweite Zylinderbohrung 128 erstrecken, ein dritter AGR-Durchgang 152 kann sich zu einem dritten Ansaugkanal 156 in Kommunikation mit dem ersten und zweiten Ansaugdurchlass 130 für die dritte Zylinderbohrung 128 erstrecken und ein vierter AGR-Durchgang 152 kann sich zu einem vierten Ansaugkanal 156 in Kommunikation mit dem ersten und zweiten Ansaugdurchlass 130 für die vierte Zylinderbohrung 128 erstrecken.
Das Drosselventil 26, 126 kann allgemein einen Druckabfall in dem Ansaugkrümmer 20, 120 steuern. Während weit offener Drosselanordnungen und bei Motoren ohne ein Drosselventil kann der Ansaugkrümmer 20, 120 wenig oder keinem Druckabfall relativ zu atmosphärischem Druck ausgesetzt sein. Jedoch kann die Venturidüse, die durch die Bereiche 40, 140 mit beschränkter Strömung definiert ist, dennoch für eine Abgasströmung zu den Ansaugdurchlässen 30, 130 über die AGR-Baugruppe 24, 124 sorgen. Bei den oben diskutierten Anordnungen kann das AGR-Ventil 54, 154 vor oder nach einem Dreiwegekatalysator in dem Abgasströmungspfad (E) angeordnet sein, der in Kombination mit einem AGR-Kühler (nicht gezeigt) verwendet und/oder in Kombination mit einem Turbolader (nicht gezeigt) verwendet ist.

Claims

Motorbaugruppe, umfassend: einen Motorblock, der eine erste Zylinderbohrung definiert; einen Zylinderkopf, der mit dem Motorblock gekoppelt ist und einen ersten Ansaugdurchlass und einen ersten Abgasdurchlass in Kommunikation mit der ersten Zylinderbohrung definiert; ein erstes Ansaugventil, das in dem ersten Ansaugdurchlass angeordnet ist; ein erstes Abgasventil, das in dem ersten Abgasdurchlass angeordnet ist; einen ersten Ansaugkanal, der einen Ansaugluftversorgungsdurchgang in Kommunikation mit dem ersten Ansaugdurchlass definiert, wobei der erste Ansaugkanal einen ersten Bereich mit beschränkter Strömung, der eine Venturidüse bildet, aufweist; und einen ersten Abgasrückführungsdurchgang in Kommunikation mit dem ersten Bereich mit beschränkter Strömung, der Abgas von der Motorbaugruppe an den ersten Ansaugkanal an dem ersten Bereich mit beschränkter Strömung liefert.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Ansaugkanal in dem Zylinderkopf definiert ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der erste Bereich mit beschränkter Strömung, der die Venturidüse bildet, ein gegossenes Merkmal ist, das einteilig mit dem Zylinderkopf geformt ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 2, ferner mit einem zweiten Ansaugventil, das in einem zweiten Ansaugdurchlass, der in dem Zylinderkopf definiert ist, angeordnet ist und mit der ersten Zylinderbohrung in Kommunikation steht, wobei der erste Ansaugkanal einen Einlassbereich, der sich von einem Äußeren des Zylinderkopfes erstreckt und einen Lufteinlass zu dem Zylinderkopf und dem ersten Bereich mit beschränkter Strömung, der die Venturidüse bildet, definiert, eine erste Verzweigung, die sich von einem Auslass des Einlassbereiches zu dem ersten Ansaugdurchlass erstreckt, und eine zweite Verzweigung aufweist, die sich von dem Auslass des Einlassbereiches zu dem zweiten Ansaugdurchlass erstreckt.
Motorbaugruppe nach Anspruch 2, ferner mit einem zweiten Abgasrückführungsdurchgang in Kommunikation mit dem Abgas, wobei der Motorblock eine zweite Zylinderbohrung definiert und der Zylinderkopf einen zweiten Ansaugdurchlass in Kommunikation mit der zweiten Zylinderbohrung und einen zweiten Ansaugkanal in Kommunikation mit dem zweiten Ansaugdurchlass definiert, wobei der zweite Abgasrückführungsdurchgang in Kommunikation mit dem zweiten Ansaugkanal steht und das Abgas an den zweiten Ansaugkanal liefert.
Motorbaugruppe nach Anspruch 5, wobei der zweite Ansaugkanal einen zweiten Bereich mit beschränkter Strömung, der eine Venturidüse bildet, aufweist und der zweite Abgasrückführungsdurchgang in Kommunikation mit dem zweiten Ansaugkanal an dem zweiten Bereich mit beschränkter Strömung steht.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, ferner mit einem Ansaugkrümmer, der mit dem Zylinderkopf gekoppelt ist und den ersten Ansaugkanal definiert.
Motorbaugruppe nach Anspruch 5, wobei der Motorblock eine zweite Zylinderbohrung definiert, der Zylinderkopf einen zweiten Ansaugdurchlass in Kommunikation mit der zweiten Zylinderbohrung definiert und der Ansaugkrümmer einen zweiten Ansaugkanal in Kommunikation mit dem zweiten Ansaugdurchlass definiert, wobei der zweite Abgasrückführungsdurchgang in Kommunikation mit dem zweiten Ansaugkanal steht und das Motorabgas an den zweiten Ansaugkanal liefert.
Motorbaugruppe nach Anspruch 8, wobei der zweite Ansaugkanal einen zweiten Bereich mit beschränkter Strömung, der eine Venturidüse bildet, aufweist und der zweite Abgasrückführungsdurchgang in Kommunikation mit dem zweiten Ansaugkanal an dem zweiten Bereich mit beschränkter Strömung steht.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, ferner mit einem zweiten Ansaugkanal, der einen Ansaugluftlieferdurchgang und einen zweiten Abgasrückführungsdurchgang definiert, wobei der Motorblock eine zweite Zylinderbohrung definiert und der Zylinderkopf einen zweiten Ansaugdurchlass in Kommunikation mit der zweiten Zylinderbohrung definiert und der zweite Ansaugkanal mit dem zweiten Abgasrückführungsdurchgang eine Kommunikation zwischen dem zweiten Ansaugkanal und dem Abgas bereitstellt.
Motorbaugruppe nach Anspruch 10, wobei der zweite Ansaugkanal einen zweiten Bereich mit beschränkter Strömung, der eine Venturidüse bildet, in Kommunikation mit dem zweiten Abgasrückführungsdurchgang aufweist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, ferner mit einem Abgasrückführungsventil, das in dem ersten Abgasrückführungsdurchgang angeordnet und derart angepasst ist, eine Kommunikation zwischen dem ersten Ansaugkanal und dem Abgas zu steuern.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Bereich mit beschränkter Strömung einen Bereich mit erhöhter Geschwindigkeit in dem ersten Ansaugkanal definiert und der AGR-Durchgang in Kommunikation mit dem Bereich mit erhöhter Geschwindigkeit steht, um das Abgas in den ersten Ansaugkanal zu ziehen.
Motorbaugruppe nach Anspruch 13, ferner mit einem Drosselventil, das eine Luftströmung zu dem ersten Ansaugkanal steuert, wobei der Bereich mit erhöhter Geschwindigkeit durch den ersten Bereich mit beschränkter Strömung definiert ist, der derart angepasst ist, eine Abgasströmung an den ersten Ansaugkanal zu liefern, während das Drosselventil sich in einer vollständig offenen Position befindet.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Abgasrückführungsdurchgang in Kommunikation mit dem ersten Abgasdurchlass steht.