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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbrennungsmotor-Kühlungssystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbrennungsmotor-Kühlungssystem zum effektiven Kühlen von Teilen eines Verbrennungsmotor-Systems, in denen Abgas rezirkuliert bzw. rückgeführt wird mittels der Benutzung eines Turboladers zum Verbessern der Ausgabeleistung in einem niedrigen Drehzahlbereich.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Es ist bekannt, dass ein Diesel-Verbrennungsmotor im Allgemeinen einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch und eine bessere Effizienz hat als ein Otto-Verbrennungsmotors bzw. Benzinmotor. Im allgemeinen hat der Diesel-Verbrennungsmotor wegen eines hohen Kompressionsverhältnisses des Diesel-Verbrennungsmotors eine Effizienz im Bereich von 40%.
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Momentan wird der Verbrennungsmotor zusätzlich mit einem Turbolader und einem Zwischenkühler bzw. Ladeluftkühler bereitgestellt, um eine hohe Ausgabeleistung von dem Verbrennungsmotor zu erhalten. Der Verbrennungsmotor, der mit dem Turbolader bereitgestellt ist, nimmt Abgas oder Außenluft auf durch einen Kompressor in dem Turbolader und dieser stellt die aufgeladene Luft (komprimierte Luft mit hoher Temperatur), die von diesem erzeugt ist, dem Verbrennungsmotor bereit.
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Jedoch absorbiert die komprimierte Luft schnell Wärme von dem Turbolader sowie Wärme, die beim Komprimieren erzeugt wird, was zu einer geringeren Dichte und einer deswegen verringerten Ladeeffizienz führt. Deswegen wird die aufgeladene Luft durch die Benutzung des Zwischenkühlers gekühlt, um Luft mit hoher Dichte zu erhalten, was dazu führt, dass viel Luft bzw. Luftmasse in eine Verbrennungsmotor-Brennkammer aufgenommen wird, wodurch eine hohe Ausgabeleistung ermöglicht wird.
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Zwischenzeitlich, um dem momentanen Trend bei den Abgasvorschriften, wie zum Beispiel der Euro-3- oder der Euro-4-Norm in Europa, zu entsprechen, wurden verschiedene Systeme vorgeschlagen, bei denen ein Teil des Abgases, das CO, HC, NOx usw. enthält und das von einem Turbodiesel-Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, zurückgeführt bzw. rezirkuliert wird, um den Anteil der vorgenannten Abgasbestandteile davon weiter zu verringern. Das AGR-System (Abgasrückführung-System) ist ein für diese Systeme typisches System.
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Zusätzlich wird geforscht, um ein Ausgabedrehmoment zu erhöhen während der Kraftstoffverbrauch in mittleren bis niedrigen Verbrennungsmotor-Drehzahlbereichen des Verbrennungsmotors, der den Turbolader aufweist, verringert wird, und es wird Forschung durchgeführt, um die Steuerung der Zufuhr des rückgeführten Abgases effizient zu machen.
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Zusammen mit diesen Forschungen wird auch geforscht, um ein Verbrennungsmotor-System, das einen Turbolader, einen Zwischenkühler und ein AGR-System aufweist, effektiv zu kühlen.
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DE 10 2014 215 215 A1 beschreibt Verfahren und Systeme, in welchen ein Ladedrucksteuerventil während eines Kaltstarts der Kraftmaschine geschlossen gehalten werden kann, während ein Kompressorrückführungsventil offen gehalten wird, um die Kompressionserwärmung und eine Kompressorrückführung zu verwenden, um die Erwärmung eines Ladeluftkühlers zu beschleunigen. Die Abgasrückführungszufuhr wird verzögert, bis der Ladeluftkühler ausreichend warm ist.
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DE 10 2011 055 299 A1 betrifft ein Turbolader-basiertes Motorsystem aufweisend: ein Einlass-System, welches einen Luftreiniger oder Luftfilter aufweist und Außenluft in einen Motor zuführt, ein Abgas-System, welches zumindest einen oder mehrere Filter aufweist und ein Abgas, welches von dem Motor ausgestoßen wurde, nach außen ausstößt, einen Turbolader, welcher mit dem Abgas betrieben werden kann und die Außenluft, welche in den Luftreiniger eingespeist wurde, verdichtet, einen Kompressor oder Vorverdichter, der einen weiteren Strom von Außenluft formt, welcher von einem Außenluft-Strömungsabschnitt des Einlass-Systems abzweigt, ein EGR (Abgasrückführungs)-System, welches eine EGR-Leitung aufweist, welche das Abgas-System mit einem Verdichter des Turboladers verbindet, um den AbgasStrom, welcher von dem Abgas-System abzweigt, zu dem Turbolader zu leiten, sowie eine Ventil-Einheit, welche ein Mischverhältnis von dem Abgas und dem externen Gas, welches durch den Turbolader verdichtet wird, verändert durch Ändern des Außenluft-Stroms, des weiteren Stroms von Außenluft und des Stroms von Abgas an dem vorderen Ende von dem Verdichter in dem Turbolader mittels einer Steuerung einer Motorsteuereinheit.
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WO 2010 / 059 106 A1 betrifft ein Ausdehnungsgefäß, das für die Wartung und Flüssigkeitsnachfüllung von zwei getrennten Systemen verwendet werden kann.
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DE 11 2010 004 180 T5 betrifft ein Turbinengehäuse eines Abgasturboladers mit einem Einlassstutzen, an den sich eine Spirale anschließt, mit einem Auslassstutzen, und mit einer Dämmeinrichtung.
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Die Informationen, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen nur zur Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Vorschlag verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, bilden.
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Beschreibung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbrennungsmotorsystem (z.B. für ein Kraftfahrzeug wie z.B. einen PKW) zum effizienten Kühlen eines Turboladers, eines Zwischenkühlers und eines AGR- Systems bereitzustellen. Ferner ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbrennungsmotorsystem bereitzustellen, dass aufgrund einer Vereinfachung eines Kühlpfades verringerte Herstellungskosten hat.
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Ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem (z.B. Dieselmotor-Kühlsystem) gemäß zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung weist auf eine Haupt-Einlassleitung zum Zuführen von Außenluft zu einem Einlasskrümmer (z.B. Einlass-Verteilerrohr), der an einem Verbrennungsmotor, der einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf aufweist, angebracht ist, eine Zusatz-Einlassleitung, die von einer Seite (z.B. einem ersten Längsabschnitt, z.B. Längsende) der Haupt-Einlassleitung abgezweigt ist und mit der anderen Seite (z.B. einem zweiten Längsabschnitt (z.B. Längsende), der einen Abstand in Längsrichtung der Leitung von dem ersten Längsabschnitt hat) der Haupt-Einlassleitung (z.B. fluid) verbunden ist, ein Einlassweg-Steuerventil, das in der bzw. an der Haupt-Einlassleitung bereitgestellt ist, eine Haupt-Auslassleitung (z.B. Haupt-Abgasleitung) zum Strömen bzw. Leiten von Abgas von einem Auslasskrümmer (weg), der mit dem Zylinderblock (z.B. in dem Zylinderblock) bereitgestellt ist, ein Auslassweg-Steuerventil, das in der bzw. an der Haupt-Auslassleitung bereitgestellt ist, einen Turbolader, der ein Turbinengehäuse und ein Turbinenrad, das mittels des Abgases, das in der Zusatz-Auslassleitung strömt, gedreht wird bzw. werden kann, ein Kompressorgehäuse und ein Kompressorrad, das mittels der Drehkraft des Turbinenrads gedreht wird bzw. werden kann und das Einlassluft, die in der Zusatz-Einlassleitung strömt, auflädt (d.h. z.B. komprimiert), eine Welle, die das Turbinenrad und das Kompressorrad miteinander verbindet, sowie ein Lager zum drehbaren Abstützen der Welle aufweist, einen Zwischenkühler (z.B. Ladeluftkühler), der stromabwärts von dem Turbolader (z.B. an einer Seite davon) an der (z.B. in der) Zusatz-Einlassleitung montiert ist, einen Abgasrückführung(AGR)-Kühler zum Rückführen des Abgases, der von dem Auslasskrümmer abzweigt bzw. abgezweigt ist und der in/an/bei/mit einer AGR-Leitung, die mit der Haupt-Einlassleitung (z.B. fluid) verbunden ist, bereitgestellt ist, und eine Kühlleitung bzw. einen Kühlpfad zum Strömen/Leiten eines Kühlmittels (z.B. Wasser, z.B. wässrige Lösung, z.B. anderes Kühlmittel), das von einer Kühlmittelpumpe (z.B. Wasserpumpe) zugeführt bzw. bereitgestellt wird, um den AGR-Kühler, das Auslassweg-Steuerventil und/oder das Turbinengehäuse zu kühlen.
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Das Verbrennungsmotor-Kühlsystem kann beispielsweise ferner aufweisen die Zusatz-Auslassleitung, die von dem Auslasskrümmer abgezweigt ist und die mit der Haupt-Auslassleitung (z.B. an einer Stelle (z.B. unmittelbar) stromaufwärts von einem Katalysator) fluid verbunden ist.
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Das Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe bzw. Wasserpumpe, im Folgenden auch kurz als Wasserpumpe bezeichnet, zugeführt wird, kann beispielsweise durch den Zylinderkopf passieren bzw. strömen bzw. fließen (hierin auch kurz als „strömen“ bezeichnet), und das Kühlmittel, das durch den Zylinderkopf passiert bzw. geströmt ist, kann der Kühlleitung zugeführt werden.
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Das Kühlmittel, das der Kühlleitung zugeführt wird, kann beispielsweise dem AGR-Kühler zugeführt werden, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler passiert bzw. geströmt ist, kann beispielsweise (z.B. direkt bzw. unmittelbar) dem Auslassweg-Steuerventil oder dem Turbinengehäuse zugeführt werden. Das Kühlmittel, das der Kühlleitung zugeführt wird, kann beispielsweise dem AGR-Kühler zugeführt werden, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler passiert bzw. geströmt ist, kann beispielsweise (z.B. jeweils direkt) dem Auslassweg-Steuerventil und dem Turbinengehäuse, die z.B. parallel geschaltet sein können, zugeführt werden. Das Kühlmittel, das der Kühlleitung zugeführt wird, kann beispielsweise (z.B. in Serie oder gemäß einer Parallelschaltung) dem AGR-Kühler und/oder dem Auslassweg-Steuerventil und/oder dem Turbinengehäuse zugeführt werden. Die oben-genannten Konfigurationen können mit allen Ausführungsformen der Erfindung verwendbar sein.
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Das Verbrennungsmotor-Kühlungssystem kann beispielsweise ferner aufweisen eine Kühlung-Bypassleitung (z.B. Kühlungs-Umgehungsleitung), durch die das Kühlmittel, das in den AGR-Kühler einströmt bzw. das diesen passiert hat, durch den Zylinderkopf zirkuliert (z.B. (optional direkt) zum Zylinderkopf zurückgeführt wird) wird, und ein Kühlventil, das in der Kühlleitung bereitgestellt ist und durch das das Kühlmittel, das durch das Auslassweg-Steuerventil und/oder das Turbinengehäuse passiert ist bzw. geströmt ist, zu dem Zylinderkopf ausgelassen wird. Die obengenannte Konfiguration kann mit allen Ausführungsformen der Erfindung verwendbar sein.
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Das Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe zugeführt wird, kann direkt (d.h. z.B. ohne vorher den Zylinderkopf zu kühlen) der Kühlleitung zugeführt werden.
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Das Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe/Wasserpumpe bereitgestellt/zugeführt ist bzw. wird, passiert beispielswiese durch den Zylinderblock und/oder den Zylinderkopf und strömt in ein Thermostatgehäuse ein, und das Kühlmittel, das durch das Thermostatgehäuse passiert bzw. geströmt ist, wird beispielsweise der Kühlleitung zugeführt. Insbesondere können die oben beschriebenen Konfigurationen der Kühlleitung sowie der Kühlung-Bypassleitung und des Kühlventils auch mit dieser Konfiguration kombiniert werden.
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Das Kühlmittel, das der Kühlleitung zugeführt wird, kann beispielsweise dem AGR-Kühler zugeführt werden, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler passiert bzw. geströmt ist, kann beispielsweise (z.B. direkt bzw. unmittelbar) dem Auslassweg-Steuerventil oder dem Turbinengehäuse, oder der Welle sowie dem Lager des Turboladers zugeführt werden. Das Kühlmittel, das der Kühlleitung zugeführt wird, kann beispielsweise dem AGR-Kühler zugeführt werden, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler passiert bzw. geströmt ist, kann beispielsweise (z.B. direkt bzw. unmittelbar) dem Auslassweg-Steuerventil und dem Turbinengehäuse, oder kann beispielsweise (z.B. direkt) der Welle und dem Lager des Turboladers zugeführt werden. Das Kühlmittel, das der Kühlleitung zugeführt wird, kann beispielsweise (z.B. direkt bzw. unmittelbar) dem AGR-Kühler und/oder dem Auslassweg-Steuerventil und/oder dem Turbinengehäuse und/oder der Welle und/oder dem Lager des Turboladers zugeführt werden (wobei beispielsweise einige oder alle der genannten Komponenten in Serie und/oder parallel geschaltet sein können).
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Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat andere Merkmale und Vorteile, die aus den begleitenden Figuren, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlicher werden oder in diesen detailliert beschrieben sind.
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Figurenliste
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Die Figuren sind bereitgestellt, um als Referenz bei der Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu dienen, und der Sinn und Umfang der Erfindung sollte nicht ausschließlich auf Basis der Figuren ermittelt werden.
- Die 1 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein exemplarisches Verbrennungsmotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- Die 2 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein exemplarisches Verbrennungsmotorkühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- Die 3 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein weiteres exemplarisches Verbrennungsmotorkühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- Die 4 zeigt ein schematisches Diagramm, das noch ein weiteres exemplarisches Verbrennungsmotorkühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den begleitenden Figuren gezeigt sind und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, wird deutlich werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen, sondern auch zahlreiche andere Ausführungsformen, die im Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, abzudecken.
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Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgängig auf gleiche oder wesensgleiche Elemente. Die Größe und Dicke bzw. Stärke von jeder Konfiguration, die in den Figuren gezeigt ist, dient zum besseren Verständnis und zur Vereinfachung der Beschreibung, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die gezeigten Konfigurationen beschränkt ist. In den Figuren ist die Dicke von Schichten, Filmen, Paneelen, Regionen, etc. so gewählt, dass die Erfindung deutlich wird.
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Die 1 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein Verbrennungsmotorsystem gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie es in der 1 gezeigt ist, weist ein Verbrennungsmotorsystem gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf einen Luftfilterbehälter 100, eine Zusatz-Einlassleitung 105, eine Haupt-Einlassleitung 120, einen Zwischenkühler bzw. Ladeluftkühler 115, ein Einlassweg-Steuerventil 125, eine Drosselklappe (z.B. Drosselkörper) 130, einen Einlasskrümmer bzw. Einlassverteiler 135, einen Verbrennungsmotor 140, einen Injektor bzw. Einspritzer 144, einen Auslasskrümmer bzw. Auslassverteiler 145, eine Zusatz-Auslassleitung 160, eine Haupt-Auslassleitung 152, ein Auslassweg-Steuerventil 150, einen (zum Beispiel kleinen) Turbolader 110, einen Katalysator 155 sowie eine Steuereinrichtung 190.
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Die Steuereinrichtung 190 berechnet ein benötigtes Drehmoment beim Empfang bzw. Eingang von Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel einer Verbrennungsmotordrehzahl, und benötigten Betriebssignalen, wie zum Beispiel eines Gaspedalsignals, und steuert steuerbare Bestandteile/Bauelemente sowie eine Kraftstoff-(Ein)Spritzmenge des Injektors 144.
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Die Steuereinrichtung 190 steuert das Einlassweg-Steuerventil 125 und das Auslassweg-Steuerventil 150, um eine Rückführungsrate bzw. Re-Zirkulationsrate des Abgases zu steuern.
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Der Turbolader 110 weist auf ein Turbinengehäuse 112, das ein Turbinenrad bereitstellt, das mittels des Abgases, das in der Zusatz-Auslassleitung strömt, gedreht wird bzw. werden kann, und ein Kompressorgehäuse 111, das ein Kompressorrad bereitstellt, das mittels der Drehkraft bzw. des Drehmoments des Turbinenrats gedreht wird bzw. werden kann und das Einlassluft, die in der Zusatz-Einlassleitung strömt, lädt bzw. auflädt bzw. komprimiert.
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Das Turbinenrad und das Kompressorrad sind mittels einer Welle miteinander verbunden, und es ist ein Lager bereitgestellt, um die Welle drehbar abzustützen. In dem Turbolader wird aufgrund der Drehung der Welle mit einer hohen Drehzahl viel Wärme erzeugt, und die Welle und das Lager werden mittels eines Kühlmittels gekühlt.
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Die Haupt-Auslassleitung 152 zweigt von dem Auslasskrümmer 145 ab, und das Auslassweg-Steuerventil 150 ist an der Haupt-Auslassleitung 152 montiert. Die Zusatz-Auslassleitung 160 zweigt von dem Auslasskrümmer 145 ab und ist mit der Haupt-Auslassleitung 152 (fluid) verbunden. Der Katalysator 155 ist stromabwärts von einem Punkt, an dem die Zusatz-Auslassleitung 160 und die Haupt-Auslassleitung 152 miteinander (fluid) verbunden sind, montiert.
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Wenn das Auslassweg-Steuerventil 150 geschlossen ist, passiert das Abgas durch/über die Zusatz-Auslassleitung 160 durch die Turbine des Turboladers 110. Wenn das Auslassweg-Steuerventil 150 voll geöffnet ist, arbeitet der Turbolader 110 so gut wie gar nicht bzw. kaum, da das meiste Abgas durch die Haupt-Auslassleitung 152 ausgelassen wird.
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Der Luftfilterbehälter 100, das Turbolader-Kompressorrad, der Zwischenkühler 115 und die Drosselklappe 130 sind an der bzw. in der Zusatz-Einlassleitung 105 installiert.
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Die Zusatz-Einlassleitung 105 zweigt von der Haupt-Einlassleitung 120 ab, passiert den Turbolader 110 und den Zwischenkühler 115 und ist stromabwärts von dem Zwischenkühler 115 mit der Haupt-Einlassleitung 120 (fluid) verbunden. Das Einlassweg-Steuerventil 125 ist an der bzw. in der Haupt-Einlassleitung 120 montiert.
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In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat der Turbolader 110 eine geringe bzw. kleine Größe, deren Luftstrom-Koeffizient mit Bezug auf eine Luftstrom-Menge, die durch das Kompressorrad, das an einer Einlassseite bzw. am Einlass montiert ist, strömt/passiert, einen Wert von kleiner (z.B. kleiner gleich) als zwei (2) hat. Der Luftstrom-Koeffizient kann wie folgt definiert sein:
- Luftstrom-Koeffizient = (höchste Luftstrommenge (in kg/h bzw. Kilogramm pro Stunde), die durch den Kompressor passiert/strömt) / eine Abgasmenge bzw. Abgasrate (L (z.B. Liter (z.B. Liter pro Stunde)), z.B. kg/h) / 100.
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Eine AGR-Leitung 200 ist von dem Auslasskrümmer 145 abgezweigt und ist mit der Haupt-Einlassleitung 120 (fluid) verbunden. Ferner ist ein AGR-Kühler 205 an der bzw. in der bzw. auf der AGR-Leitung 200 angeordnet, und ein AGR-Ventil 210 ist an einem Verbindungspunkt von der AGR-Leitung 200 und der Haupt-Einlassleitung 120 angeordnet.
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Daher wird das Abgas, das von dem Auslasskrümmer 145 zu der AGR-Leitung 200 zugeführt wird, über bzw. durch den AGR-Kühler 205 und das AGR-Ventil 210 zu der Haupt-Einlassleitung 120 zugeführt. Eine Stromrate bzw. Strömungsmenge des rückgeführten Abgases kann mit dem AGR-Ventil 210 und dem Abgas-Bypassventil bzw. Auslassweg-Steuerventil 150 gesteuert werden.
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Die 2 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein Verbrennungsmotor-Kühlungssystem gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie es in der 2 gezeigt ist, wird ein Kühlmittel (z.B. Wasser), das von der Kühlmittelpumpe (zum Beispiel Wasserpumpe; im Folgenden auch kurz Wasserpumpe) zugeführt wird, dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf 142 des Verbrennungsmotors 140 zugeführt. Ein Teil des Kühlmittels, das in den Zylinderkopf 142 einströmt, wird einer Kühlleitung 400 zum Kühlen des AGR-Kühlers 205, des Auslassweg-Steuerventils 150 und des Turbinengehäuses 112 zugeführt.
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Das Kühlmittel, das durch den Zylinderblock und den Zylinderkopf 142 passiert bzw. strömt, strömt in ein Thermostatgehäuse 300 und wird gekühlt mittels des Passierens/Strömens durch einen Kühler/Radiator 320. Das gekühlte Kühlmittel strömt wieder in das Thermostatgehäuse 300 und wird (wieder) der Wasserpumpe zugeführt.
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Ein Teil des Kühlmittels, das in das Thermostatgehäuse 300 einströmt, wird einer Wärmvorrichtung bzw. Heizvorrichtung 330 zugeführt, und nach dem Kühlen der Heizvorrichtung strömt das Kühlmittel (wieder) in das Thermostatgehäuse 300 ein. Ein Teil des Kühlmittels, das in das Thermostatgehäuse 300 eingeströmt ist, wird dem Turbolader 110 zugeführt, um die Welle und das Lager zu kühlen, und nach dem Kühlen des Turboladers 110 strömt das Kühlmittel wieder in das Thermostatgehäuse 300.
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Das Kühlmittel, das von dem Zylinderkopf 142 in die Kühlleitung 400 strömt, wird dem AGR-Kühler 205 zugeführt, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler 205 strömt bzw. passiert, wird dem Auslassweg-Steuerventil 150 oder dem Turbinengehäuse 112 zugeführt. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann so gebildet sein, dass sich eine Reihenfolge: Wasserpumpe, Zylinderkopf 142, AGR-Kühler 205, Auslassweg-Steuerventil 150, Turbinengehäuse 112, Zylinderkopf 142 (vgl. 2) oder eine Reihenfolge: Wasserpumpe, Zylinderkopf 142, AGR-Kühler 205, Turbinengehäuse 112, Auslassweg-Steuerventil 150, Zylinderkopf 142 ergibt. Wenn hierin eine Reihenfolge beschrieben ist, kann dies gemäß Ausführungsformen optional bedeuten, dass sich zwischen den genannten Elementen keine weiteren Elemente befinden, d.h. die genannten Elemente in der genannten Reihenfolge direkt und unmittelbar aufeinanderfolgen.
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Es ist ferner eine Kühlung-Bypassleitung 410 bereitgestellt, so dass das Kühlmittel, das in den AGR-Kühler 205 strömt, durch den Zylinderkopf 142 zirkulieren bzw. zu diesem zurückgeführt werden kann, und es ist ein Kühlventil 420 stromabwärts von der Kühlleitung 400 (z.B. am stromabwärts gelegenen Ende der Kühlleitung und (z.B. direkt) stromaufwärts von dem Schnittpunkt von Bypassleitung 410 und Kühlleitung 400) bereitgestellt, so dass das Kühlmittel, das durch das Auslassweg-Steuerventil 150 oder das Turbinengehäuse 112 strömt/passiert, durch den bzw. zu dem Zylinderkopf 142 zirkuliert wird.
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Da die Bypassleitung 410 und das Kühlventil 420 bereitgestellt sind, kann das Kühlmittel, das von dem Zylinderkopf 142 strömt, nur bzw. ausschließlich den AGR-Kühler 205 kühlen (z.B. wenn das Kühlventil 420 geschlossen und Kühl-Bypassleitung 410 (bzw. zugehöriges Bypass-Ventil) offen ist).
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Im Allgemeinen wird in der Anfangszeit des Kaltstarts eines Fahrzeugs eine Abgastemperatur temporär erhöht, um den Katalysator mittels einer Erhöhung einer Katalysatortemperatur zu aktivieren. Nach der Aktivierung des Katalysators wird bzw. ist die Abgastemperatur verringert.
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Daher wird, wenn das Fahrzeug kaltstartet vor der Aktivierung des Katalysators, der AGR-Kühler 205 nur bzw. ausschließlich gekühlt durch Schließen des Kühlventils 420. Somit wird die thermische Last (bei) der Kühlleitung 400 verringert, so dass eine schnelle Erhöhung einer Temperatur eines Verbrennungsmotorkühlmittels verhindert werden kann. Ferner, da der Wärmetransfer von dem Abgas zu der Kühlleitung 400 verringert ist, kann ein Temperaturverlust des Abgases minimiert werden. Dadurch wird die (verlängerte) Aktivierungszeit Katalysators aufgrund des Temperaturverlusts des Abgases verringert, wodurch die Reinigung des Abgases verbessert ist.
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Nach der Aktivierung des Katalysators strömt/fließt durch Öffnen des Kühlventils 420 das Kühlmittel in die Kühlleitung 400 hinein, und das Kühlmittel, das in die Kühlleitung 400 einströmt, bringt das erwärmte Kühlmittel, das während der Aktivierung des Katalysators in der Kühlleitung 400 verbleibt bzw. verblieben ist, dazu, (wieder/weiter) zu strömen. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch verringert.
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Alternativ kann das Kühlmittel, das von dem Zylinderkopf 142 in die Kühlleitung 400 hineinströmt, dem AGR-Kühler 205 zugeführt werden, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler 205 passiert, wird zu beiden, dem Auslassweg-Steuerventil 150 und dem Turbinengehäuse 112 (die z.B. beide parallel geschaltet sein können, hierin z.B. auch durch das Symbol „/“ gekennzeichnet), zugeführt. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann in der/mit der Reihenfolge: Wasserpumpe, Zylinderkopf 142, AGR-Kühler 205, Auslassweg-Steuerventil 150/Turbinengehäuse 112, Zylinderkopf 142 gebildet sein.
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Alternativ kann das Kühlmittel, das von dem Zylinderkopf 142 in die Kühlleitung 400 hinein strömt, allen von dem AGR-Kühler 205, dem Auslassweg-Steuerventil 150 und dem Turbinengehäuse 112 (die z.B. alle drei parallel geschaltet sein können) zugeführt werden. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann in der/mit der Reihenfolge:
- Wasserpumpe, Zylinderkopf 142, AGR-Kühler 205/ Auslassweg-Steuerventil 150/ Turbinengehäuse 112, Zylinderkopf 142 gebildet sein.
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Unter Berücksichtigung der Verbrennungsmotorleistung und des Kraftstoffverbrauchs ist es wünschenswert, dass eine Auslass bzw. Ausgangstemperatur des AGR-Kühlers 205 so gesteuert wird, dass sie so niedrig wie möglich ist. Daher ist der AGR-Kühler 205 so in der Kühlleitung 400 angeordnet, dass der AGR-Kühler 205 vorrangig bzw. am vorrangisten bzw. als erstes gekühlt wird.
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Im Folgenden wird ein Verbrennungsmotor-Kühlungssystem gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 3 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein Verbrennungsmotor-Kühlungssystem gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Manche Merkmale des Verbrennungsmotor-Kühlungssystem gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind im Wesentlichen die gleichen wie die derjenigen Konfiguration, die in der 2 gezeigt ist, und es werden die Unterschiede im Bezug auf die 2 beschrieben.
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Wie es in der 3 gezeigt ist, führt ein Verbrennungsmotor-Kühlungssystem gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Kühlmittel direkt von der Wasserpumpe zu der Kühlleitung 400.
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Das Kühlmittel, das der Kühlleitung 400 zugeführt wird, wird dem AGR-Kühler 205 zugeführt, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler 205 passiert/strömt, wird zu dem Auslassweg-Steuerventil 150 oder zu dem Turbinengehäuse 112 zugeführt. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge: Wasserpumpe, AGR-Kühler 205, Abgasweg-Steuerventil 150, Turbinengehäuse 112, Wasserpumpe gebildet sein (vgl. 3), oder die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge von: Wasserpumpe, AGR-Kühler205, Turbinengehäuse 112, Abgasweg-Steuerventil 150, Wasserpumpe gebildet sein.
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Alternativ wird das Kühlmittel, das in die Kühlleitung 400 strömt bzw. geströmt wird, dem AGR-Kühler 205 zugeführt, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler 205 passiert, wird dem Auslassweg-Steuerventil 150 und dem Turbinengehäuse 112 (die z.B. parallel geschaltet sein können) zugeführt. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge: Wasserpumpe, AGR-Kühler 205, Auslassweg-Steuerventil 150/Turbinengehäuse 112, Wasserpumpe gebildet sein.
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Als eine weitere Alternative wird das Kühlmittel, dass in die Kühlleitung 400 hinein einströmt bzw. eingeströmt wird, dem AGR-Kühler 205, dem Auslassweg-Steuerventil 150 und dem Turbinengehäuse 112 (die z.B. alle drei parallelgeschaltet sein können) zugeführt. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge: Wasserpumpe, AGR-Kühler 205/Auslassweg-Steuerventil 150/Turbinengehäuse 112, Wasserpumpe gebildet sein.
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Unter Berücksichtigung der Verbrennungsmotorleistung und des Kraftstoffverbrauch es ist es wünschenswert, dass eine Ausgangstemperatur bzw. Auslasstemperatur des AGR-Kühlers 205 so gesteuert wird, dass sie so niedrig wie möglich ist. Deswegen ist der AGR-Kühler 205 so in der Kühlleitung 400 angeordnet, dass der AGR-Kühler 205 vorrangig bzw. als erstes gekühlt wird.
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Im Folgenden wird ein Verbrennungsmotor-Kühlungssystem gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotor-Kühlungssystems gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Einige Merkmale des Verbrennungsmotor-Kühlungssystems gemäß der momentan beschriebenen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind im Wesentlichen die gleichen, wie die in der Konfiguration der 2, und die Unterschiede von der bzw. zu der Konfiguration der 2 werden beschrieben.
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Wie es in der 4 gezeigt ist, passiert in einem Verbrennungsmotor-Kühlungssystem gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Kühlmittel, das von der Wasserpumpe bzw. Kühlmittelpumpe zugeführt wird, durch den Zylinderblock 141 und den Zylinderkopf 142 und strömt in das Thermostatgehäuse 300, und das Kühlmittel, das durch das Thermostatgehäuse 300 passiert/geströmt ist, wird der Kühlleitung 400 zugeführt.
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Das Kühlmittel, das der Kühlleitung 400 zugeführt wird, wird dem AGR-Kühler 205 zugeführt, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler 205 passiert/geströmt ist, wird dem Auslassweg-Steuerventil 150, dem Turbinengehäuse 112 oder dem Turbolader 110 zugeführt. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge:
- Wasserpumpe, Thermostatgehäuse 300, AGR-Kühler 205, Auslassweg-Steuerventil 150, Turbinengehäuse 112, Turbolader 110, Thermostatgehäuse 300 gebildet sein; die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge:
- Wasserpumpe, Thermostatgehäuse 300, AGR-Kühler 205, Auslassweg-Steuerventil 150, Turbolader 110, Turbinengehäuse 112, Thermostatgehäuse 300 gebildet sein; die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge:
- Wasserpumpe, Thermostatgehäuse 300, AGR-Kühler 205, Turbinengehäuse 112, Aulassweg-Steuerventil 150, Turbolader 110, Thermostatgehäuse 300 gebildet sein; die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge:
- Wasserpumpe, Thermostatgehäuse 300, AGR-Kühler 205, Turbinengehäuse 112, Turbolader 110, Auslassweg-Steuerventil 150, Thermostatgehäuse 300 gebildet sein;
- die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge:
- Wasserpumpe, Thermostatgehäuse 300, AGR-Kühler 205, Turbolader 110, Turbinengehäuse 112, Auslassweg-Steuerventil 150, Thermostatgehäuse 300 gebildet sein;
- oder die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge:
- Wasserpumpe, Thermostatgehäuse 300, AGR-Kühler 205, Turbolader 110, Auslassweg-Steuerventil 150, Turbinengehäuse 112, Thermostatgehäuse 300 gebildet sein.
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Alternativ wird das Kühlmittel, das der Kühlleitung 400 zugeführt wird, dem AGR-Kühler 205 zugeführt, und das Kühlmittel, das durch den AGR-Kühler 205 passiert, wird (dann) dem Auslassweg-Steuerventil 150 und/oder dem Turbinengehäuse 112 und/oder dem Turbolader 110 zugeführt. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge: Wasserpumpe, AGR-Kühler 205, Auslass-Steuerventil 150/Turbinengehäuse 112/Turbolader 110, Thermostatgehäuse 300 gebildet sein.
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Alternativ wird das Kühlmittel, dass der Kühlleitung 400 zugeführt wird, dem AGR-Kühler 205, dem Auslassweg-Steuerventil 150, dem Turbinengehäuse 112 und dem Turbolader 110 (die z.B. alle vier parallel geschaltet sein können) zugeführt. Das bedeutet, die Kühlleitung 400 kann in einer/mit einer Reihenfolge: Wasserpumpe, AGR-Kühler 205/Auslassweg-Steuerventil 150/Turbinengehäuse 112/Turbolader 110, Thermostatgehäuse 300 gebildet sein.
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Unter Berücksichtigung der Verbrennungsmotorleistung und des Kraftstoffverbrauchs ist es wünschenswert, dass eine Auslass-Temperatur bzw. Ausgangstemperatur des AGR-Kühlers 105 so gesteuert wird, dass sie so niedrig wie möglich ist. Deswegen ist der AGR-Kühler 205 so in der Kühlleitung 400 angeordnet, dass der AGR-Kühler 205 vorrangig bzw. am vorrangisten bzw. als erstes gekühlt wird.
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Wie es oben beschrieben ist, weisen technische Merkmale der vorliegenden Erfindung auf, dass eine Kühlleitung 400 gebildet wird bzw. ist zum Strömen des Kühlmittels, das von der Wasserpumpe bereitgestellt wird bzw. zugeführt wird, um den AGR-Kühler 205, das Auslassweg-Steuerventil 150 und das Turbinengehäuse 112 zu kühlen. Durch den oben beschriebenen oder einen ähnlichen Aufbau können der AGR-Kühler 205, das Auslassweg-Steuerventil 150 und das Turbinengehäuse 112 en bloc (d.h. z.B. im Ganzen, gemeinsam) gekühlt werden, wodurch die Kühlleitung 400 vereinfacht ist und die Herstellungskosten verringert sind.
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Das bedeutet zum Beispiel, dass das Turbinengehäuse 112 aus einem Material mit geringen Kosten, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt werden bzw. sein kann, wodurch die Herstellungskosten verringert sind, da der AGR- Kühler 205, das Auslassweg-Steuerventil 150 und das Turbinengehäuse 112 wassergekühlt sind.
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Ferner, da zusätzlich eine Bypassleitung durch den AGR-Kühler 205 und das Kühlventil 420 bereitgestellt sind, kann die Aktivierungszeit des Katalysators während des Kaltstarts verkürzt sein, und der Kraftstoffverbrauch ist verbessert.
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Ferner, wie es oben beschrieben ist, da die Kühlleitung 400 in zahlreichen Arten (z.B. in unterschiedlichen Reihenfolgen der zu kühlenden Geräte) gebildet sein kann, kann das Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß einer Variation des Designs zahlreichen Konstruktionen angepasst werden.
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Ferner ist die Kühlleitung 400 gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung so gebildet, dass der AGR-Kühler 215 zuerst gekühlt wird. Unter Berücksichtigung der Verbrennungsmotorleistung und des Kraftstoffverbrauchs ist es wünschenswert (z.B. notwendig), dass eine Ausgangstemperatur des AGR-Kühlers 205 so gesteuert wird, dass sie so niedrig wie möglich ist. Daher, wenn die Kühlleitung 400 gebildet ist bzw. wird, wird bzw. ist der AGR-Kühler 205 so in der bzw. an der Kühlleitung 400 angeordnet, dass der AGR-Kühler 205 vorrangig bzw. am vorrangisten bzw. als erstes gekühlt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Kühlleitung gebildet ist, um ein Auslassweg-Steuerventil, ein Turbinengehäuse und einen AGR-Kühler zu kühlen, ist der Kühlpfad vereinfacht und die Herstellungskosten sind verringert.
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Ferner, da ein Steuerventil in der Kühlleitung bereitgestellt ist, ist eine Erhöhungszeitdauer einer Kühlmitteltemperaturerhöhung nach der Aktivierung eines Katalysators verringert, und der Kraftstoffverbrauch, insbesondere beim Kaltstart, ist verbessert.
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Die oben stehende Beschreibung von spezifischen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Illustration und Beschreibung gemacht. Sie ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf exakt die offenbarten Formen einzuschränken. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu beschreiben, um es so dem Fachmann zu ermöglichen, zahlreiche exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung herzustellen und zu benutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche, die hier angehängt sind, definiert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Luftfilterbehälter
- 105
- Zusatz-Einlassleitung
- 110
- Turbolader
- 111
- Kompressorgehäuse
- 112
- Turbinengehäuse
- 115
- Zwischenkühler
- 120
- Haupt-Einlassleitung
- 125
- Einlassweg-Steuerventil
- 130
- Drosselklappe
- 135
- Einlasskrümmer
- 140
- Verbrennungsmotor
- 141
- Zylinderblock
- 142
- Zylinderkopf
- 144
- Injektor
- 145
- Auslasskrümmer
- 150
- Auslassweg-Steuerventil
- 152
- Haupt-Auslassleitung
- 155
- Katalysator
- 160
- Zusatz-Auslassleitung
- 190
- Steuereinrichtung
- 200
- AGR-Leitung
- 210
- AGR-Ventil
- 300
- Thermostatgehäuse
- 320
- Wasserkühler
- 330
- Wärmevorrichtung
- 340
- Ölkühler
- 400
- Kühlleitung
- 410
- Kühlung-Bypassleitung
- 420
- Kühlventil
