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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine AGR-Vorrichtung mit einem Diffusor für eine Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner einen AGR-Mischer für die AGR-Vorrichtung.
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Hintergrund
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Ein Fahrzeug kann mit einem Abgasrückführungssystem (AGR-System) ausgestattet sein. Das AGR-System dient dazu, Emissionen, die in einem Abgas enthalten sind, das aus einer Verbrennungsmaschine abgeführt wird, zu verringern. Das AGR-System führt einen Teil des Abgases in Frischluft zurück, um ein Gasgemisch zu erzeugen, das zurückgeführtes Abgas und Frischluft enthält. Zurückgeführtes Abgas kann mit Frischluft ungleichmäßig vermischt werden, wodurch eine Verbrennungseffizienz der Maschine verringert wird.
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Kurzfassung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine AGR-Vorrichtung mit einem Diffusor herzustellen, der dazu ausgestaltet ist, Frischluft mit zurückgeführtem Abgas effektiv zu vermischen. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung einen AGR-Mischer für die AGR-Vorrichtung herzustellen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die AGR-Vorrichtung ein Gehäuse mit einem Außenrohr auf. Die AGR-Vorrichtung weist ferner ein Innenrohr auf, das in dem Außenrohr aufgenommen ist. Das Innenrohr grenzt im Inneren einen Innenkanal ab. Das Innenrohr grenzt außen einen Ringkanal mit dem Außenrohr ab. Das Innenrohr weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern auf, die den Innenkanal mit dem Ringkanal verbinden. Die Durchgangslöcher sind mit wenigstens einem Diffusor ausgestattet. Der wenigstens eine Diffusor steht radial einwärts hervor.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein AGR-Mischer für eine AGR-Vorrichtung vorgesehen. Der AGR-Mischer ist dazu ausgestaltet, in einem Außenrohr der AGR-Vorrichtung aufgenommen zu sein, um mit dem Außenrohr einen Ringkanal abzugrenzen. Der AGR-Mischer weist einen Rohrkörper mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern auf, die mit dem Ringkanal in Verbindung stehen. Der AGR-Mischer weist eine Mehrzahl von Diffusoren auf, mit denen die Durchgangslöcher jeweils ausgestattet sind. Die Diffusoren sind entlang einer Umfangsrichtung des Rohrkörpers angeordnet und stehen radial einwärts hervor. Wenigstens einer der Diffusoren weist eine konische Form mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die oben genannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen besser verständlich. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Blockdiagramm, das ein AGR-System für eine Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs zeigt;
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2 eine Schnittansicht, die eine AGR-Vorrichtung für das AGR-System gemäß einer ersten Ausführungsform;
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3 eine Schnittansicht, welche die AGR-Vorrichtung zeigt, wobei die Schnittansicht einem Schnitt entspricht, der entlang der Linie III-III aus 2 entnommen ist;
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4 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Schnitt der AGR-Vorrichtung zeigt;
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Diffusor der AGR-Vorrichtung zeigt;
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6 ist eine Schnittansicht, die den Diffusor zeigt und entlang der Linie VI-VI aus 5 entnommen ist;
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7A und 7B sind Ansichten, die ein erstes Ergebnis einer berechneten Strömungsdynamik(CFD)-Analyse der AGR-Vorrichtung zeigt.
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8A und 8B sind Ansichten, die ein zweites Ergebnis einer berechneten Strömungsdynamik(CFD)-Analyse der AGR-Vorrichtung zeigen;
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9 bis 11 sind Schnittansichten, die eine AGR-Vorrichtung gemäß einer zweiten bis vierten Ausführungsform zeigen;
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12 bis 14 sind Schnittansichten, die einen Diffusor gemäß einer fünften bis siebten Ausführungsform zeigen;
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15 ist eine Schnittansicht, die eine AGR-Vorrichtung für ein AGR-System gemäß einer achten Ausführungsform zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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(Erste Ausführungsform)
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In der nachfolgenden Beschreibung verlauft eine Radialrichtung entlang eines Pfeils, der durch „RADIAL” in den Zeichnungen dargestellt ist. Eine Axialrichtung verläuft entlang eines Pfeils, der durch „AXIAL” in den Zeichnungen dargestellt ist. Eine Dickenrichtung verlauft entlang eines Pfeils, der durch „DICKE” in den Zeichnungen dargestellt ist. Eine Umfangsrichtung verläuft entlang eines Pfeils, der durch „UMFANG” in den Zeichnungen dargestellt ist. Eine Strömungsrichtung verläuft entlang eines Pfeils, der durch „STRÖMUNG” in den Zeichnungen dargestellt ist.
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Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 1 bis 8 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Verbrennungsmaschine 150 gemäß dem vorliegenden Beispiel vier Zylinder auf, die mit einem Einlasskrümmer 148 und einem Abgaskrümmer 152 verbunden sind.
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Die Maschine 150 ist mit einem Einlass- und Abgassystem kombiniert. Das Einlass- und Abgassystem umfasst ein Einlassventil 110, einen Einlasskanal 112, eine AGR-Vorrichtung 10, einen Mischkanal 122, einen Turbolader, der einen Kompressor 130 und eine Turbine 160 umfasst, einen Ladeluftkanal 142 und einen Zwischenkühler 140. Das Einlass- und Auslasssystem umfasst ferner einen Verbrennungsgaskanal 158, einen Abgaskanal 162, einen AGR-Kanal 172 und einen AGR-Kühler 180.
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Der Einlasskanal 112 ist mit dem Einlassventil 110 ausgestattet. Der Einlasskanal 112 ist mit der AGR-Vorrichtung 10 verbunden. Die AGR-Vorrichtung 10 ist durch den Mischkanal 122 mit dem Kompressor 130 verbunden. Der Kompressor 130 ist durch den Ladeluftkanal 143 mit dem Einlasskrümmer 148 verbunden. Der Ladeluftkanal 142 ist mit dem Zwischenkühler 140 ausgestattet. Der Abgaskrümmer 152 ist durch den Verbrennungsgaskanal 158 mit der Turbine 160 verbunden. Die Turbine 160 ist mit dem Abgaskanal 162 verbunden. Der AGR-Kanal 172 zweigt von dem Abgaskanal 162 ab und ist mit der AGR-Vorrichtung 10 verbunden. Der AGR-Kanal 172 ist mit dem AGR-Kühler 180 ausgestattet.
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Der Einlasskanal 112 leitet Frischluft von der Außenseite des Fahrzeugs durch das Einlassventil 110 in die AGR-Vorrichtung 10 ein. Das Einlassventil 110 regelt eine Menge der Frischluft, die durch den Einlasskanal 112 in die AGR-Vorrichtung 10 fließt. Die AGR-Vorrichtung 10 zieht aus dem Einlasskanal 112 Frischluft an und zieht durch den AGR-Kanal 172 Abgas aus dem Abgaskanal 162 an. Die AGR-Vorrichtung 10 umfasst einen AGR-Mischer, zum Vermengen der angezogenen Frischluft mit dem angezogenen Abgas, um ein Gasgemisch zu erzeugen. Der Mischkanal 122 leitet das Gasgemisch aus der AGR-Vorrichtung 10 in den Kompressor 130 ein.
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Der Kompressor 130 ist über eine gemeinsame Achse mit der Turbine 160 drehbar verbunden. Der Kompressor 130 wird durch die Turbine 160 angetrieben, um das Gasgemisch zu komprimieren. Der Ladeluftkanal 142 leitet das komprimierte Gasgemisch in den Einlasskrümmer 148 ein. Der Zwischenkühler 140 ist ein Wärmetauscher, um das komprimierte Gasgemisch zu kühlen, das durch den Ladeluftkanal 142 geleitet wird.
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Die Maschine 150 zieht das gekühlte Gasgemisch an. Die Maschine 150 bildet in jedem Zylinder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus dem angezogenen Gasgemisch und eingespritztem Kraftstoff, und verbrennt das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder, um einen Kolben in dem Zylinder anzutreiben. Die Maschine 150 stößt ein Verbrennungsgas (Abgas) durch den Abgaskrümmer 152 in den Verbrennungsgaskanal 158 aus. Der Verbrennungsgaskanal 158 leitet das Verbrennungsgas in die Turbine 160 ein. Die Turbine 160 wird durch das Abgas angetrieben, um den Kompressor 130 anzutreiben, wodurch bewirkt wird, dass der Kompressor 130 ein Gasgemisch komprimiert und das komprimierte Gasgemisch durch den Ladeluftkanal 142 und den Zwischenkühler 140 unter Druck in die Maschine 150 eingespeist wird.
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Der Abgaskanal 162 leitet Abgas (Verbrennungsgas) aus der Turbine 160 zur Außenseite des Fahrzeugs. Der AGR-Kanal 172 zweigt an der Seite strömungsabwärts von der Turbine 160 von dem Abgaskanal 162 ab, um einen Teil des Abgases aus dem Abgaskanal 162 in die AGR-Vorrichtung 10 zurück zu führen. Der AGR-Kühler 180 ist ein Wärmetauscher, um ein Abgas, das durch den AGR-Kanal 172 in die AGR-Vorrichtung 10 strömt, zu kühlen. Die AGR-Vorrichtung 10 ist an einer Verbindung zwischen dem Einlasskanal 112, dem AGR-Kanal 172 und dem Mischkanal 122 positioniert. Der AGR-Kanal 172 geht mit dem Einlasskanal 112 in die AGR-vorrichtung 10 über. Die AGR-Vorrichtung 10 umfasst ein AGR-Ventil 90, um eine Menge des AGR-Gases, das in den AGR-Mischer zurückgeführt wird, zu regeln.
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Wie obenstehend beschrieben ist, ist das AGR-System dazu ausgestaltet, einen Teil des Abgases aus dem Abgaskanal 162 in den Einlasskanal 112 zurück zu führen. Das zurückgeführte Abgas kann zu einem niedrigeren Prozentsatz Sauerstoff enthalten, im Vergleich zum Sauerstoff, der in Frischluft enthalten ist. Daher kann zurückgeführtes Abgas ein Gemisch aus Abgas und Frischluft verdünnen, um dadurch eine Spitzentemperatur des Verbrennungsgases zu verringern, wenn es in der Brennkammer der Maschine 150 verbrannt wird. Auf diese Weise kann das AGR-System eine Oxidation von Stickstoff verringern, die unter hohen Temperaturen verursacht wird, wodurch Stickstoffoxide (NOx), die in der Brennkammer auftreten, verringert werden.
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Nachfolgend wird die Ausführungsform der AGR-Vorrichtung 10 ausführlich beschrieben. Wie in den 2 bis 4 gezeigt ist, umfasst die AGR-Vorrichtung 10 ein Gehäuse 20, das ein Innenrohr (AGR-Mischer-Rohrkörper) 50, das AGR-Ventil 90 und einen Motor 94 aufnimmt. Das Gehäuse 20, das Innenrohr 50 und das AGR-Ventil 90 sind aus einem metallischen Material wie einem Edelstahl und/oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet.
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Das Gehäuse 20 umfasst einen Lufteinlass 22, ein Außenrohr 40, einen Auslass 26, einen AGR-Einlass 28 und eine AGR-Führung 32. Der Lufteinlass 22 ist mit dem Einlasskanal 112 verbunden. Der Auslass 26 ist mit dem Mischkanal 122 verbunden. Das Außenrohr 40 ist zwischen dem Lufteinlass 22 und dem Auslass 26 positioniert. Das Außenrohr 40 ist sowohl größer als der Lufteinlass 22 als auch der Innendurchmesser des Auslasses 26, um eine Ringnut auszubilden, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt.
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Das Innenrohr 50 ist rohrförmig und ist in das Gehäuse 20 eingesetzt. Das Innenrohr 50 ist beispielsweise durch Schweißen an dem Gehäuse 20 fixiert. Das Innenrohr 50 weist einen Außenumfang auf, der mit einem Innenumfang des Außenrohrs 40 einen Ringkanal 48 abgrenzt. Der Ringkanal 48 erstreckt sich in der Umfangsrichtung. Das Innenrohr 50 weist einen Innenumfang auf, der einen Innenkanal 52 abgrenzt, der mit dem Einlasskanal 112 und dem Mischkanal 122 verbunden ist. Das Innenrohr 50 weist einen Innenumfang auf, der eine Krümmung definiert, um den Innenkanal 52 an einem Zwischenabschnitt 54 in der axialen Richtung zu verringern. Der Zwischenabschnitt 54 bildet eine radial einwärts gerichtete Drossel.
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Das Innenrohr 50 weist mehrere Durchgangslöcher 56 auf, die entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind. Gemäß dem vorliegenden Beispiel weist das Innenrohr 50 sechs Durchgangslöcher 56 auf, die im Wesentlichen in konstanten Winkelabständen, wie zum Beispiel 60°-Abständen angeordnet sind. Jedes der Durchgangslöcher 56 erstreckt sich entlang der Radialrichtung durch eine Innenwand des Innenrohrs 50. Das Durchgangsloch 56 ist in Bezug zu einer Mittelachse des Innenrohrs 50 im Wesentlichen in 90° ausgerichtet.
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Die Durchgangslöcher 56 sind jeweils mit den Diffusoren 60 ausgestattet. Jeder der Diffusoren 60 weist eine im Wesentlichen konische Form mit Öffnungen 72 auf (5 und 6). Die Diffusoren 60 stehen von dem Innenumfang des Innenrohrs 50 in der radialen Richtung einwärts hervor. Die Diffusoren 60 sind in der Umfangsrichtung in Form einer ringförmigen Anordnung angeordnet.
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Der AGR-Einlass 28 ist mit dem AGR-Kanal 172 verbunden. Der AGR-Einlass 28 ist mit der AGR-Strecke 46, die in der AGR-Führung 32 abgegrenzt ist, verbunden. Die AGR-Strecke 46 ist so ausgestaltet, dass sie mit dem Ringkanal 48 verbunden ist.
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Das AGR-Ventil 90 ist beispielsweise ein Drosselklappenventil mit einer Welle, die an beiden Enden durch Lager drehbar gehalten ist. Somit ist das AGR-Ventil 90 in der AGR-Führung 32 drehbar bereitgestellt und nimmt eine variable Drehposition ein, um eine Öffnungsfläche der AGR-Strecke 46 zu steuern. Das AGR-Ventil 90 kann zwischen einer vollständig geschlossenen Position und einer vollständig geöffneten Position gedreht werden. Das AGR-Ventil 90 befindet sich in der vollständig geschlossenen Position, wenn es die Position einnimmt, die in 3 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Der Motor 94 (2) ist an einem Ende der Welle bereitgestellt, um das AGR-Ventil 90 zu drehen. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 98 ist mit dem Motor 94 elektrisch verbunden, um eine elektrische Versorgung des Motors 94 zu steuern, wodurch der Drehwinkel des Ventils gesteuert wird. Der Motor 94 kann mit einem Hall-Sensor (nicht dargestellt) ausgestattet sein, um den Drehwinkel zu erfassen und ein Signal, das den erfassten Drehwinkel darstellt, an die ECU 98 zu senden.
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Der vorliegende Aufbau ermöglicht, dass das AGR-Gas aus dem AGR-Kanal 172 die AGR-Strecke 46 durchläuft und das AGR-Ventil umlauft. Der vorliegende Aufbau ermöglicht ferner, dass das AGR-Gas den Ringkanal 48 über dessen Umfang durchlauft und das AGR-Gas ferner durch die Durchgangslöcher 56 und die Öffnungen 42 der Diffusoren 60 radial einwärts in den Innenkanal 52 strömt. Der Ringkanal 48 führt das AGR-Gas derart, dass es von der AGR-Strecke 46 zu der gegenüberliegenden Seite der AGR-Strecke 46 strömt und dabei vollständig um den Außenumfang des Innenrohrs 50 strömt. Dadurch kann der Ringkanal 48 ermöglichen, dass das AGR-Gas in der Umfangsrichtung gleichmäßig um das Innenrohr 50 verteilt wird. Die ECU 98 ist dazu ausgestaltet, die Position des AGR-Ventils 90 zu steuern, um eine Menge des AGR-Gases zu beeinflussen, die durch die AGR-Strecke 46 in den Ringkanal 48 strömt.
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In 2 kann die Krümmung, die durch den Innenumfang des Innenrohrs 50 abgegrenzt ist, dazu ausgestaltet sein, den Innenkanal 52 zu drosseln, um an dem Zwischenabschnitt 54 einen Venturi-Effekt zu bewirken. Die Krümmung kann dazu ausgestaltet sein, eine Strömungsgeschwindigkeit der Frischluft zu erhöhen und an dem Zwischenabschnitt 54 einen Negativdruck beziehungsweise Unterdruck zu verursachen. Somit kann es die Krümmung vereinfachen, AGR-Gas aus dem Ringkanal 48 an der radialen Außenseite des Innenrohrs 50 durch die Durchgangslöcher 56 in den Innenkanal 52 einzuleiten. Auf diese Weise kann es die Krümmung vereinfachen, AGR-Gas in den Innenkanal 52 einzuspeisen und das AGR-Gas mit Frischluft zu vermengen.
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Das Innenrohr 50 weist einen Querschnitt mit einer vertikalen Mitte 50V, eine horizontale Mitte 50H und einen Mittelpunkt 50C auf, der ein Schnittpunkt zwischen der vertikalen Mitte 50V und der horizontalen Mitte 50H ist. Der Innenumfang des Außenrohrs 40 weist einen Querschnitt auf, der einen umlaufenden Kreis 40I abgrenzt, der eine vertikale Mitte 40V, eine horizontale Mitte 40H und einen Mittelpunkt 40C aufweist, der ein Schnittpunkt zwischen der vertikalen Mitte 40V und der horizontale Mitte 40H ist.
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Die Diffusoren 60, die in der Form einer ringförmigen Anordnung vorliegen, weisen Querschnitte auf, die einen umlaufenden Kreis 60I abgrenzen, der eine vertikale Mitte 60V, eine horizontale Mitte 60H und einen Mittelpunkt 60C aufweist, der ein Schnittpunkt zwischen der vertikalen Mitte 60V und der horizontale Mitte 60H ist.
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In dem vorliegendem Beispiel sind die ringförmige Anordnung der Diffusoren 60, das Innenrohr 50 und das Außenrohr 40 im Wesentlichen koaxial zueinander. Insbesondere decken sich der Mittelpunkt 50C des Innenrohrs 50, der Mittelpunkt 40C des umlaufenden Kreises 40I des Außenrohrs 40, und der Mittelpunkt 60C des umlaufenden Kreises 60I der Diffusoren 60 im Wesentlichen miteinander.
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Die Diffusoren 60 stehen von dem Innenumfang des Zwischenabschnitts 54 des Innenrohrs 50 radial einwärts hervor. Daher ist der Durchmesser des umlaufenden Kreises 60I der Diffusoren 60 kleiner als der Durchmesser des Querschnitts des Innenumfangs des Innenrohrs 50. Die Diffusoren 60 können dazu ausgestaltet sein, den Innenkanal 52 an dem Zwischenabschnitt weiter zu drosseln und einen weiteren Venturi-Effekt an dem Zwischenabschnitt 54 zu verursachen. Die Diffusoren 60 können es weiter vereinfachen, AGR-Gas in den Innenkanal 52 einzuleiten.
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Die 5 und 6 zeigen repräsentativ einen der Diffusoren 60. Die Diffusoren 60 können miteinander einen einheitlichen Aufbau aufweisen. Anderenfalls können die Diffusoren 60 unterschiedliche Aufbauten unter Berücksichtigung von beispielsweise einer gewünschten Verteilung des AGR-Gases aufweisen.
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Der Diffusor 60 weist im Wesentlichen eine konische Form auf, wie eine abgeschrägte konische Form. Der Diffusor 60 weist eine Seitenwand 62 und eine Deckenwand 64 auf. Die Seitenwand 62 verringert sich im Durchmesser von der Seite des Innenrohrs 50 zu der Deckenwand 64.
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Der Diffusor 60 kann ausgebildet werden, indem beispielsweise eine metallische Platte in eine konische Form gezogen beziehungsweise tiefgezogen wird, der (tief)gezogene Diffusor 60 aus der metallischen Platte geschnitten wird, und die Öffnungen 72 durch Bohren oder Stanzen an der Deckenwand 64 und der Seitenwand 62 ausgebildet werden. Anderenfalls kann der Diffusor 60 durch spanende Bearbeitung ausgebildet werden. Der Diffusor 60 kann beispielsweise durch Spritzgießen eines metallischen Materials oder eines Kunstharzmaterials ausgebildet werden. Der Diffusor 60 kann an den Innenumfang des Innenrohrs 50 geschweißt werden, um die radiale Innenseite des Durchgangslochs 56 abzudecken. Der Diffusor 60 und die Durchgangslöcher 56 können koaxial sein, sodass sie eine gemeinsame Mittelachse 70AX aufweisen. Der Diffusor 60 weist einen Innenumfang auf, der sich glatt übergehend aus einem Innenumfang des Durchgangslochs 56 erstreckt.
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In dem vorliegendem Beispiel weist die Deckenwand 64 eine Öffnung 72 in einer Mitte auf, und die Seitenwand 62 weist zwölf Öffnungen 72 auf. Genauer genommen sind die Öffnungen 72 in der Seitenwand 62 in konstanten Abständen wie zum Beispiel 45° in der Umfangsrichtung positioniert. In der Umfangsrichtung sind wechselseitig zwei Öffnungen 72 und eine Öffnung 72 angeordnet. Die zwei Öffnungen 72 sind entlang der Dickenrichtung angeordnet. Die Öffnungen 72 können denselben Durchmesser oder verschiedene Durchmesser aufweisen. In dem vorliegenden Beispiel weist jede Öffnung 72 eine Kreisform auf.
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Der Diffusor 60 grenzt einen Innenraum 66 ab, der sich zu der Deckenwand 64 verringert, um AGR-Gas, das aus dem Durchgangsloch 56 strömt, zu drosseln. Jede Öffnung 72 erstreckt sich durch die Deckenwand 64 oder die Seitenwand 62, um eine Drossel zu bilden. Der vorliegende Aufbau ermöglicht es, das AGR-Gas von der Außenseite des Innenrohrs 50 durch jedes Durchgangsloch 56, den Innenraum 66 von jedem Diffusor 60 und jede Öffnung 72 in den Innenkanal 52 strömen zu lassen (2). Nach einem Durchlaufen der Öffnung 72 kann sich das AGR-Gas ausdehnen und in eine Frischluft zerstreut werden, die den Innenkanal 52 durchlauft. Somit kann der vorliegende Aufbau ermöglichen, dass das AGR-Gas homogen und gleichmäßig mit Frischluft in dem Innenkanal 52 vermengt wird, und ein einheitliches Gasgemisch erzeugt wird.
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Nachfolgend werden Simulationsergebnisse des AGR-Gases und AGR-Mischers in der AGR-Vorrichtung 10 mit Bezug auf die 7A und 7B sowie die 8A und 8B beschrieben. Gemäß den Bedingungen der Simulation beträgt eine Temperatur des AGR-Gases 150°C und eine Temperatur der Frischluft beträgt 20°C. Die simulierte Position des Innenkanals 52 beträgt etwa 40 mm strömungsabwärts von den Diffusoren 60.
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Die 7A und 7B zeigen ein Simulationsergebnis, das eine Strömung des AGR-Gases in der AGR-Vorrichtung 10 darstellt. Das AGR-Gas durchläuft die AGR-Strecke 46, den Ringkanal 48, die Durchgangslöcher 56 und die Diffusoren 60 und strömt in den Innenkanal 52. Wie in den 7A und 7B gezeigt ist, leitet der Ringkanal 48 das AGR-Gas effektiv von der AGR-Strecke 46 durch den Ringkanal 48 zu der gegenüberliegenden Seite der AGR-Strecke 48. Zudem wird das AGR-Gas durch die Durchgangslöcher 56 gleichmäßig auf die Diffusoren 60 verteilt.
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Die 8A und 8B zeigen ein Simulationsergebnis, das eine Verteilung der Temperatur des Gasgemischs in dem Innenkanal 52 strömungsabwärts von den Diffusoren darstellt. Wie in 8 gezeigt ist, weist ein Gasgemisch, das den Innenkanal 52 durchlauft, an Punkten P1, P2, P3, P4, P5, P6 eine Temperaturverteilung innerhalb eines Bereichs zwischen 60,8°C und 74,1°C auf. Das heißt, die AGR-Vorrichtung 10 kann das AGR-Gas durch den Ringkanal 48 effektiv verteilen und erzeugt durch die Diffusoren 60 in der gesamten Umfangsrichtung ein AGR-Gemisch.
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(Zweite Ausführungsform)
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Wie in 9 gezeigt ist, weist gemäß der zweiten Ausführungsform ein Innenrohr 250 Durchgangslöcher und Diffusoren auf, die verschiedene Durchmesser aufweisen. Insbesondere sind Durchgangslöcher 256A, 256B, 256C und Diffusoren 260A, 260B und 260C derart ausgestaltet, dass sie von der Seite der AGR-Strecke 46 zu der gegenüberliegenden Seite der AGR-Strecke 46 zunehmende Durchmesser aufweisen. Genauer genommen weisen die Durchgangslöcher 256A und die Diffusoren 260A einen Innendurchmesser d1 auf. Die Durchgangslöcher 256B und die Diffusoren 260B weisen einen Innendurchmesser d2 auf. Die Durchgangslöcher 256C und die Diffusoren 260C weisen einen Innendurchmesser d3 auf. Die Durchmesser d1, d2, d3 erfüllen das nachfolgende Verhältnis: d1 > d2 > d3.
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Die Diffusoren 260A, 260B, 260C weisen im Wesentlichen dieselben Höhen auf, die den umlaufenden Kreis 60I an den Deckenwänden bilden. In dem vorliegendem Beispiel sind ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die kreisförmige Anordnung der Diffusoren 260A, 260B und 260C, das Innenrohr 250 und das Außenrohr 40 im Wesentlichen koaxial zueinander. Insbesondere decken sich der Mittelpunkt 50C des Innenrohrs 250, der Mittelpunkt 40C des umlaufenden Kreises 40I des Außenrohrs 40, der Mittelpunkt 60C des umlaufenden Kreises 60I der Diffusoren 260A, 260B, 260C im Wesentlichen miteinander.
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(Modifikation der zweiten Ausführungsform)
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Die zweite Ausführungsform kann Diffusoren einsetzen, die in ihrer Form analog beziehungsweise gleich zueinander sind und sich in ihrer Größe unterscheiden. Insbesondere können die Diffusoren derart ausgebildet sein, dass sie Durchmesser und Höhen aufweisen, die beide von der Seite der AGR-Strecke 46 zu der gegenüberliegenden Seite der AGR-Strecke 46 entsprechend der Zunahme des Durchmessers der Durchgangslöcher zunehmen.
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(Dritte Ausführungsform)
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Wie in 10 gezeigt ist, ist gemäß der vorliegenden dritten Ausführungsform ein Innenrohr 350 in Bezug zu dem Außenrohr 40 versetzt, sodass die vertikale Mitte 40V des Außenrohres 40 zu der vertikalen Mitte 50V des Innenrohrs 50 in der Radialrichtung versetzt ist. Genauer genommen können das Außenrohr 40 und das Innenrohr 50 in Bezug zueinander versetzt sein, sodass ein Abstand zwischen dem Außenrohr 40 und dem Innenrohr 50 von der AGR-Strecke 46 zu der gegenüberliegenden Seite der AGR-Strecke 46 progressiv abnimmt. Daher wird ein Ringkanal 348, der zwischen dem Außenrohr 40 und dem Innenrohr 350 ausgebildet ist, in einer Durchgangsfläche zu der gegenüberliegenden Seite der AGR-Strecke 46 hin graduell verringert.
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(Vierte Ausführungsform)
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In 11 zeigen dicke Pfeile die Strömung der Frischluft auf der Seite strömungsaufwärts von dem Diffusor 460 und die Strömung des Gasgemischs auf der Seite strömungsabwärts von dem Diffusor 460. Wie in 11 gezeigt ist, ist gemäß der vorliegenden vierten Ausführungsform ein Innenrohr 450 mit zwei Diffusoren 460 ausgestattet, die auf der Seite strömungsaufwärts von einer Mittellinie 48C des Ringkanals 48 sind. Zudem sind in 11, welche die Schnittansicht ist, zwei Diffusoren 460 auf der Seite strömungsabwärts von der Mittellinie 48C des Ringkanals 48 angeordnet. Das heißt, in der gesamten Umfangsrichtung sind insgesamt vier Diffusoren 460 auf der Seite strömungsabwärts angeordnet. In dem vorliegenden Aufbau sind zwei Diffusoren 460 und ein Diffusor 460 wechselseitig in der Umfangsrichtung angeordnet. Das heißt, die zwei Diffusoren 460 und der eine Diffusor 460 sind in Bezug zu der Axialrichtung des Innenrohrs 50 wechselseitig angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Diffusoren 460 einer nach dem anderen in der Umfangsrichtung wechselseitig angeordnet sein können.
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(Fünfte bis Siebte Ausführungsform)
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In den 12 bis 14 zeigen dicke Pfeile die Strömung von Frischluft auf der Seite strömungsaufwärts von dem Diffusor 60 und die Strömung des Gasgemischs auf der Seite strömungsabwärts von dem Diffusor 60. Gestrichelte Linien zeigen Mittellinien, die in 45° Winkelabständen auf einen Mittelpunkt des Diffusors zentriert sind.
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Wie in 12 gezeigt ist, weist gemäß der fünften bis siebten Ausführungsform ein Diffusor 560 eine Seitenwand 562 mit neun Öffnungen 572 auf. In dem vorliegenden Beispiel sind die Öffnungen 572 in ihrer Größe und Form im Wesentlichen identisch zueinander. Genauer genommen weist die Seitenwand 562 zwei Öffnungen 572 auf der Seite strömungsaufwärts in etwa 45° in Bezug zu der Strömung auf. Die Seitenwand 562 weist zwei Öffnungen 572 in einem im Wesentlichen rechten Winkel in Bezug zu der Strömung auf. Die Seitenwand 562 weist vier Öffnungen 572 auf der Seite strömungsabwärts in etwa 45° in Bezug zu der Strömung auf. Die Seitenwand 562 weist eine Öffnung 572 auf der Seite strömungsabwärts auf. Die Deckenwand 64 weist eine Öffnung 572 auf. Gemäß der Ausführungsform ist die Anzahl der Öffnungen 572 auf der Seite strömungsabwärts größer als die Anzahl der Öffnungen 572 auf der Seite strömungsaufwärts.
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Wie in 13 gezeigt ist, weist ein Diffusor 660 gemäß der vorliegenden sechsten Ausführungsform eine Seitenwand 662 mit zwölf Öffnungen 672A, 672B, 672C, 672D, 672E auf. In dem vorliegenden Beispiel weisen die Öffnungen 672A, 672B, 672C, 672D, 672E von der Seite strömungsaufwärts zu der Seite strömungsabwärts eine zunehmende Größe auf. Die Deckenwand 64 weist eine Öffnung 672 auf. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine gesamte Öffnungsfläche der Öffnungen 672 auf der Seite strömungsabwärts größer als eine gesamte Öffnungsfläche der Öffnungen 672 auf der Seite strömungsaufwärts.
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Wie in 14 gezeigt ist, weist ein Diffusor 760 gemäß der vorliegenden siebten Ausführungsform eine Seitenwand 762 mit sieben Öffnungen 772A, 772B auf. In dem vorliegenden Beispiel ist jede der Öffnungen 772A, 772B ein ovaler Schlitz, der sich radial entlang einer hervorstehenden Richtung des Diffusors 760 erstreckt. Zwei Öffnungen 772B auf der Seite strömungsaufwärts sind in der Dicke kleiner als die anderen fünf Öffnungen 772A. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist die gesamte Öffnungsfläche der Öffnungen 772A auf der Seite strömungsabwärts größer als die gesamte Öffnungsfläche der Öffnungen 772B auf der Seite strömungsaufwärts. Eine Deckenwand 764 weist eine Öffnung 772E in einer Plus-Form auf.
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(Achte Ausführungsform)
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Wie in 15 gezeigt ist, umfasst eine AGR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden achten Ausführungsform ein Innenrohr 850 mit einem Innenumfang, der sich in der Axialrichtung linear erstreckt. Das heißt, das Innenrohr 850 weist nicht die Krümmung an dem Innenumfang auf, die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Selbst in dem vorliegenden Aufbau können die Diffusoren 60 die Drossel bilden und dazu dienen, AGR-Gas einzuleiten.
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(Andere Ausführungsformen)
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Für die Diffusoren und die Öffnungen können verschiedene Formen eingesetzt werden. Beispielsweise können für die Diffusoren und die Öffnungen verschiedene Anzahlen, verschiedene Größen, verschiedene Anordnungen und/oder verschiedene Formen eingesetzt werden. Beispielsweise können für den Diffusor verschiedene Formen wie eine Kuppelform oder eine Rohrform eingesetzt werden. Beispielsweise können für die Öffnungen verschiedene Formen wie eine ovale Form, eine mehreckige Form oder eine Sternform eingesetzt werden. Es können verschiedene Kombinationen aus den Öffnungen und Diffusoren der oben beschriebenen Ausführungsformen in beliebiger Weise eingesetzt werden.
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Die Durchgangslöcher und die Diffusoren können ungleichmäßig angeordnet sein. Beispielsweise können die Durchgangslöcher und die Diffusoren zu der gegenüberliegenden Seite der AGR-Strecke konzentrisch bereitgestellt sein.
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Das Durchgangsloch/die Durchgangslöcher und der konische Diffusor/die konischen Diffusoren können auf der Seite der AGR-Strecke ausgelassen werden. Die Öffnung an der Deckenwand kann ausgelassen werden.
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Die AGR-Vorrichtung muss kein AGR-Ventil aufweisen. Das AGR-Ventil kann getrennt von der AGR-Vorrichtung bereitgestellt sein. Die AGR-Vorrichtung und/oder die AGR-Vorrichtung kann strömungsabwärts von dem Turbolader bereitgestellt sein.
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Obwohl die Abläufe der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hier einschließlich einer bestimmten Abfolge von Schritten offenbart worden sind, sollte beachtet werden, dass weitere alternative Ausführungsformen, die verschiedene andere Abfolgen dieser Schritte und/oder zusätzliche Schritte, die hier nicht offenbart sind, umfassen, vorgesehen sind, die innerhalb der Schritte der vorliegenden Offenbarung liegen sollen.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Offenbarung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung ist dazu vorgesehen, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Trotz der verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt sind, liegen zudem andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich ein einzelnes Element umfassen, ebenfalls innerhalb des Kerns und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
