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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Abgasrückführung oder AGR für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor und insbesondere einen Einlasskrümmer mit einem AGR-Zuführungsrohr und einer Einlass-Führungsflügelkonfiguration zum Erreichen der gewünschten AGR-Luftströmungsverteilung.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
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Ein typischer Kraftfahrzeugmotor ist eine Vierzylinder-Verbrennungseinrichtung, die einen Motorblock mit mehreren Zylindern aufweist. Jeder Zylinder trägt einen Kolben für eine Hubbewegung. Ein Zylinderkopf ist mit einer oberen Fläche des Zylinderblocks derart gekoppelt, dass der Block, der Kopf und die Oberseite des Kolbens eine Verbrennungskammer definieren. Der Zylinderkopf weist einen Satz von Einlassöffnungen und einen Satz von Auslassöffnungen für jeden Zylinder auf, die in Kombination mit den Einlassventilen und Auslassventilen ermöglichen, dass Verbrennungsgase in die Verbrennungskammern eintreten und dass Abgase aus der Verbrennungskammer austreten. Ein Einlasskrümmer und ein Auslasskrümmer sind typischerweise mit dem Zylinderkopf gekoppelt, um die Verbrennungs- und Abgase zu den Einlass- und Auslassöffnungen und aus diesen zu leiten.
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Es ist üblich, dass ein Teil der Abgase, welche aus der Verbrennungskammer austreten, durch einen Abgasrückführungs- oder AGR-Kreis zu dem Einlasskrümmer zurückgeführt werden. Obgleich die AGR unter bestimmten Fahrbedingungen bewirkt, dass unerwünschte Motoremissionen verringert werden, kann sie die Motorleistung einschließlich der Kraftstoffeffizienz und der Leistungsausgabe negativ beeinflussen. Diese Wirkungen können minimiert werden, wenn die AGR mit Einlassluft geeignet gemischt wird und das AGR/Luft-Gemisch zu gleichen Teilen auf jeden Zylinder des Verbrennungsmotors verteilt wird. Dementsprechend besteht eine Notwendigkeit für ein verbessertes AGR-Luftströmungsverteilsystem, das leicht und auf eine kosteneffektive Weise in eine bestehende Motorstruktur eingebunden werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dieser Abschnitt liefert eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und stellt keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs oder aller ihrer Merkmale dar.
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Es ist ein Lufteinlasssystem für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Das Lufteinlasssystem umfasst einen Einlasskrümmer mit einem Lufteinlass, um Verbrennungsgase in eine Sammelkammer des Einlasskrümmers einzulassen. Der Krümmer weist auch mehrere Kanäle auf, wobei sich jeder Kanal von der Sammelkammer erstreckt und an einen Auslass endet, durch den Verbrennungsgase aus dem Krümmer in jeweilige Zylinder strömen. Der Einlasskrümmer weist einen AGR-Einlass auf, um ein Abgas einzulassen, das durch ein AGR-Ventil von der Auslassseite des Motors zurückgeführt wurde. Ein AGR-Rohr ist in dem Lufteinlasssystem angeordnet und erstreckt sich benachbart zu dem Lufteinlass teilweise in die Sammelkammer. Das AGR-Rohr weist einen Schlitz auf, der darin gebildet ist und von dem Lufteinlass abgewandt sowie zu der Sammelkammer hin ausgerichtet ist. Ein Satz von Führungsflügeln ist in der Sammelkammer angeordnet, wobei sich ein stromaufwärts gelegenes Ende in der Nähe des AGR-Rohrs befindet. Diese Führungsflügel sind gekrümmt und laufen von dem AGR-Rohr in Richtung der Kanäle auseinander, um Strömungskanäle in der Sammelkammer zu bilden. Jeder Flügel weist eine Flügellücke auf, die einen Grad an Fluidverbindung über die Strömungskanäle und zwischen diesen ermöglicht.
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Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Zwecken der Darstellung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller Implementierungen, und sie sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Vierzylinder-Verbrennungsmotors mit AGR;
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2 ist eine Draufsicht eines Einlasskrümmers mit einer teilweise aufgeschnittenen Ansicht, die einen Querschnitt durch dessen Sammelkammerbereich zeigt;
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3 ist eine Perspektivansicht des in 2 gezeigten Einlasskrümmers mit einer teilweise aufgeschnittenen Ansicht, die das Rohr und die Führungsflügel zeigt; und
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4 ist eine Draufsicht des in 2 gezeigten Einlasskrümmers mit einer teilweise aufgeschnittenen Ansicht, die das Rohr und die Führungsflügel zeigt.
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Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche Teile angeben.
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Beispielhafte Ausführungsformen sind vorgesehen, sodass diese Offenbarung sorgfältig sein wird und Fachleuten den Umfang vollständig übermitteln wird. Es werden zahlreiche spezielle Details dargelegt, wie etwa Beispiele spezieller Komponenten, Einrichtungen und Verfahren, um für ein genaues Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Fachleute werden einsehen, dass spezielle Details nicht verwendet werden müssen, dass die beispielhaften Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden können und dass keine von diesen derart ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohlbekannte Prozesse, wohlbekannte Einrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Die hierein verwendete Terminologie dient lediglich zu dem Zweck, spezielle beispielhafte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll nicht einschränkend sein. Wie hierin verwendet, können die Einzahlformen ”ein”, ”eine” sowie ”der”, ”die” und ”das” ebenso die Mehrzahlformen umfassen, wenn der Zusammenhang nicht klar etwas anderes angibt. Die Ausdrücke ”umfassen”, ”umfassend”, ”aufweisen” und ”aufweisend” sind einschließend und spezifizieren daher das Vorhandensein der angegebenen Struktur bzw. Strukturen oder des angegebenen Schritts bzw. der angegebenen Schritte; beispielsweise die angegebenen Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Vorgänge, Gruppenelemente und/oder Komponenten, sie schließen jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen einer zusätzlichen Struktur bzw. zusätzlicher Strukturen oder eines zusätzlichen Schritts bzw. zusätzlicher Schritte von diesen aus. Die Verfahren, Schritte, Prozesse und Vorgänge, die hierin beschrieben sind, sollen nicht derart interpretiert werden, dass sie notwendigerweise die Ausführung in der angegebenen oder einer beliebigen speziellen, diskutierten oder dargestellten Reihenfolge erfordern, wenn keine spezielle Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es versteht sich ebenso, dass zusätzliche, alternative oder äquivalente Schritte verwendet werden können.
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Wenn ein Element oder eine Lage als ”auf”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, kann sich dieses bzw. diese direkt auf dem anderen Element oder der anderen Lage befinden, mit dem anderen Element oder der anderen Lage in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Lagen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, können keine dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Formulierungen, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” eine beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
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Ordnungsausdrücke (z. B. erster, zweiter, dritter), die hierin verwendet werden, um verschiedene Strukturen oder Schritte zu beschreiben, sollen nicht einschränkend sein. Diese Ausdrücke werden verwendet, um eine Struktur oder einen Schritt von einer anderen Struktur oder anderen Schritten zu unterscheiden, und sie implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn dies nicht klar durch den Zusammenhang ihrer Verwendung angegeben ist. Daher kann eine erste Struktur oder ein erster Schritt auf ähnliche Weise als eine zweite Struktur oder ein zweiter Schritt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen. Auf ähnliche Weise können Ausdrücke für räumliche Beziehungen (z. B. ”innerer”, ”äußerer”, ”unterhalb”, ”unter”, ”unterer”, ”oberhalb”, ”oberer”), die hierin verwendet werden, um die spezielle relative Beziehung einer Struktur oder eines Schrittes mit einer anderen Struktur oder einem anderen Schritt bzw. anderen Schritten zu beschreiben, Ausrichtungen der Einrichtung oder deren Betriebsweise umfassen, die von denjenigen abweichen, die in den Figuren dargestellt sind. Wenn beispielsweise eine Figur umgedreht wird, wäre eine Struktur, die als ”unter” oder ”unterhalb” einer anderen Struktur beschrieben wird, anschließend ”oberhalb” der anderen Struktur ausgerichtet, ohne dass deren räumliche Beziehung oder deren Betriebsweise materiell beeinflusst wird. Die Struktur kann auf andere Weise ausgerichtet sein (z. B. um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen), und die Deskriptoren für die räumliche Beziehung, die hierin verwendet werden, sollen dementsprechend interpretiert werden.
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Unter Bezugnahme auf 1 sind ein Einlasskrümmer 10 und ein Abschnitt eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors 12 schematisch dargestellt. Der Motor 12 weist einen Motorblock mit mehreren Zylindern 14, die darin gebildet sind, und einen Zylinderkopf 16 auf, der mit der Oberseite des Motorblocks oberhalb der Zylinder 14 gekoppelt ist. Der Zylinderkopf 16 ist an dem Motorblock befestigt und weist einen Satz von Einlassöffnungen 18 und einen Satz von Auslassöffnungen 20 auf, die mit den Zylindern 14 in fluidtechnischer Verbindung stehen. Die in 1 dargestellte Ausführungsform weist vier Zylinder 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 (gemeinsam mit 14 bezeichnet) mit zwei Einlassöffnungen 18.1 18.2 (die gemeinsam mit 18 bezeichnet werden) und mit zwei Auslassöffnungen 20.1, 20.2 (die gemeinsam mit 20 bezeichnet werden) auf, die jedem Zylinder 14 zugeordnet sind.
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Der Einlasskrümmer 10 ist an der Einlassseite des Zylinderkopfs 16 angebracht, um Verbrennungsgase (in der Form von Luft oder einem Luft/Kraftstoff-Gemisch und anderen Gasen oder Verdünnungsmitteln, die Teil des Verbrennungsprozesses werden können) durch die Einlassöffnungen 18 den Zylindern 14 zuzuführen. Der Einlasskrümmer 10 weist einen Lufteinlass 22 zum Einlassen der Verbrennungsgase in einen Sammelkammerbereich 24 und mehrere Einlasskanäle 26 auf, die sich von dem Sammelkammerbereich 24 erstrecken. Jeder Einlasskanal 26.1–26.4 endet an der Einlassöffnung 18.1–18.4 eines zugeordneten Zylinders 14.1–14.4. Ein Satz von Einlassventilen (nicht gezeigt) ist an dem Zylinderkopf 16 gelagert und dient dazu, die Einlassöffnungen 18 selektiv zu öffnen und zu schließen. Ein Drosselventil 28 steht mit dem Lufteinlass 22 in fluidtechnischer Verbindung und steuert die Menge der Verbrennungsgase, die in den Einlasskrümmer 10 eintritt.
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Ein Auslasskrümmer 30 ist an einer Auslassseite des Zylinderkopfs 16 angebracht, um Abgase (in der Form von Verbrennungsnebenprodukten) aus den Zylindern 14 durch die Auslassöffnungen 20 und den Auslasskrümmer 30 zu dem Auslasssystem E auszulassen. Der Auslasskrümmer 30 weist mehrere Auslasskanäle 32 auf, die mit den Auslassöffnungen 20 in fluidtechnischer Verbindung stehen und sich zu einem Abgasauslass 34 erstrecken, der mit dem Abgassystem E gekoppelt ist. Ein Satz von Auslassventilen (nicht gezeigt) ist an dem Zylinderkopf 16 gelagert und dient dazu, die Auslassventile 20 selektiv zu öffnen und zu schließen. Der Motor 12 weist einen Abgasrückführungs- oder AGR-Kreis 36 mit einer Rückführungsleitung 38 von der Auslassseite des Motors 12 zu dem Einlasskrümmer 10 auf, um die Abgasrückführung zu ermöglichen. Ein AGR-Ventil 40, das in der Rückführungsleitung 38 angeordnet ist, öffnet und schließt selektiv, um die zeitliche Einstellung und die Menge des Abgases zu steuern, das zu dem Einlasskrümmer 10 zurückgeführt wird.
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Nun auf 2–4 Bezug nehmend, weist der Einlasskrümmer 10 einen AGR-Luftströmungsverteiler 42 auf, um die gewünschte Luftströmung und das AGR-Luft-Gemisch durch den Einlasskrümmer 10 auf jeden Zylinder 14 zu verteilen. Der AGR-Luftströmungsverteiler 42 weist eine Einlassabdeckung 44 auf, die über einem AGR-Einlass 46 angeordnet ist, der in dem Einlasskrümmer 10 gebildet ist. Die Einlassabdeckung 44 weist einen Durchgang 48 auf, der eine fluidtechnische Verbindung zwischen der Rückführungsleitung 38 und einem AGR-Rohr 50 herstellt. Das AGR-Rohr 50 ist in dem Einlasskrümmer 10 angeordnet, und erstreckt sich teilweise in einen Sammelkammerbereich 24 des Einlasskrümmers 10. Das AGR-Rohr 50 weist einen Schlitz 54 auf, der darin gebildet ist und dem Lufteinlass 22 des Einlasskrümmers 10 abgewandt sowie in Richtung des Sammelkammerbereichs 24 ausgerichtet ist. Das AGR-Rohr 50 mit Schlitz dient dazu, die AGR an einem einzigen Punkt stromabwärts des Drosselventils 28 (in 2–4 nicht gezeigt) in den Einlasskrümmer 10 zu leiten. Der AGR-Luftströmungsverteiler 42 weist auch einen Satz eines oder mehrerer Führungsflügel 56 auf, um die AGR und die Luft durch den Einlasskrümmer 10 und zu den Einlassöffnungen 18 zu leiten. Wie es in 2–4 dargestellt ist, umfasst dieser Satz von Führungsflügeln 56 einen ersten gekrümmten Führungsflügel 56.1 und einen zweiten gekrümmten Führungsflügel 56.2.
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Der erste Führungsflügel 56.1 ist in dem Sammelkammerbereich 24 angeordnet und weist ein stromaufwärts gelegenes Ende 58.1 auf, das in der Nähe des AGR-Rohrs 50 angeordnet ist. Der erste Führungsflügel 56.1 läuft von dem AGR-Rohr 50 bis zu einem stromabwärts gelegenen Ende 60.1 auseinander, welches in der Nähe des Schnittpunkts des Einlasskanals 26.1 und des Einlasskanals 26.2 endet, um einen ersten und einen zweiten Strömungskanal 62.1, 62.2 in dem Sammelkammerbereich 24 zu bilden. Der Satz von Führungsflügeln 56 umfasst einen zweiten gekrümmten Führungsflügel 56.2, der in dem Sammelkammerbereich 24 angeordnet ist und ein stromaufwärts gelegenes Ende 58.2 aufweist, das in der Nähe des stromaufwärts gelegenen Endes 58.1 des ersten Führungsflügels 56.1 angeordnet ist. Der zweite Führungsflügel 56.2 läuft von dem ersten Führungsflügel 56.1 auseinander, teilt den zweiten Strömungskanal 62.2, um einen dritten Strömungskanal 62.3 in dem Sammelkammerbereich 24 zu bilden, und endet an einem stromabwärts gelegenen Ende 60.2 in der Nähe des Schnittpunkts des Einlasskanals 26.2 und des Einlasskanals 26.3.
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Jeder der Führungsflügel 56.1, 56.2 weist eine Flügellücke 64.1, 64.2 auf, die darin gebildet ist und eine fluidtechnische Verbindung über benachbarte Strömungskanäle 62.1, 62.2 sowie 62.2, 62.3 und zwischen diesen ermöglicht. Die Flügellücke erleichtert auch, dass Abgase und Verbrennungsgase eingelassen werden. Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Führungsflügel 56.1, 56.2 einen ersten Wandabschnitt 66.1, 66.2, der sich von einer Seitenwand 70 des Einlasskrümmers 10 erstreckt, und einen zweiten Wandabschnitt 68.1, 68.2, der sich von einer entgegengesetzten Seitenwand 72 des Einlasskrümmers 10 erstreckt. Die ersten Wandabschnitte 66.1, 66.2 weisen ein freies Ende 74.1, 74.2 auf und enden in der Nähe eines freien Endes 76.1, 76.2 des zweiten Wandabschnitts 68.1, 68.2, um die Flügellücke 64.1, 64.2 zu definieren. Die Flügellücken 64.1, 64.2 können in den Führungsflügeln 56.1, 56.2 derart gebildet sein, dass sie im Wesentlichen mit dem Schlitz 54 ausgerichtet sind, der in dem AGR-Rohr 50 gebildet ist, wie es am besten in 4 zu sehen ist.
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Die Geometrie des AGR-Luftströmungsverteilers 42, wie er hierin dargestellt und beschrieben ist, weist ein Paar der gekrümmten Führungsflügel 56.1, 56.2 auf, welche die Sammelkammer in drei Strömungskanäle 62.1, 62.2, 62.3 teilen und in der Nähe des Schnittpunkts der Einlasskanäle 26.1, 26.2 und der Einlasskanäle 26.2, 26.3 enden. Ein Fachmann wird erkennen, das Modifikationen und/oder Veränderungen dieser Geometrie (z. B. bezüglich der Anzahl von Führungsflügeln und Strömungskanälen, der Lage der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Enden, der Größe und der Anordnung der Flügellücken, einschließlich anderer Veränderungen) entwickelt werden können, um die gewünschte Luftströmungs-Zylinderverteilung zu erreichen und aufrecht zu erhalten. Auf ähnliche Weise können die Anordnung des AGR-Rohrs 50 relativ zu den Führungsflügeln 56 sowie die Größe, die Geometrie und die Anordnung des Schlitzes 54, der in dem AGR-Rohr 50 gebildet ist, modifiziert und/oder abgewandelt werden, um die gewünschte Luftströmungs-Zylinderverteilung zu erreichen und aufrecht zu erhalten.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zu Zwecken der Veranschaulichung und Darstellung vorgesehen. Sie soll nicht abschließend sein oder die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer speziellen Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, sondern sie sind, wo dies anwendbar ist, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, sogar dann, wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Selbige können auch auf viele Weisen variiert werden. Solche Veränderungen sollen nicht als ein Abweichen von der Offenbarung angesehen werden, und alle solche Modifikationen sollen innerhalb des Umfangs der Offenbarung umfasst sein.
