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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Abgasrückführungs-(AGR)System, und insbesondere ein Abgasrückführungssystem zur Erhöhung einer AGR-Gasverteilungseigenschaft mit Hilfe von AGR-Strömungsverteilungsventilen vom Schiebetyp.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Im Allgemeinen trägt ein Abgasrückführungs-(AGR)System zu einer Verbesserung von Leistung und Kraftstoffausnutzung bei, zusammen mit einer Erhöhung einer Luftzufuhrmenge mittels Komprimierung von Einlassluft und einer hohen Motorausgabeleistung mittels einer AGR-Versorgung. Im Folgenden bedeuten AGR oder AGR-Strömungsrate ein AGR-Gas, wobei ein Teil von in einem Motor erzeugtem Abgas, das aus einem Abgaskrümmer strömt und von einem Turbolader entweicht, mit Einlassluft (oder aufgeladener Frischluft) vermischt und dann dem Motor zugeführt wird.
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Das AGR-System wird unterteilt in ein Hochdruck-Abgasrückführungssystem und ein Niederdruck-Abgasrückführungssystem, in Abhängigkeit von einem Ausschnitt, wo AGR-Gas abgezweigt wird.
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Beispielsweise wird in dem Niederdruck-Abgasrückführungssystem, welches als „LP(Low Pressure)-AGR-System” bezeichnet wird, AGR-Gas, das in ein Einlassrohr strömt, in dem ein Teil des Abgases, das durch einen Katalysator gereinigt worden ist, gezwungen wird, einen Turbolader zu umgehen und dann einem AGR-Anschluss zugeführt wird, der mit einem Einlassrohr vom Turbolader verbunden ist, mit Frischluft zwischen dem Einlassrohr und einem Einlasskrümmer vermischt. Deshalb besitzt das LP-AGR-System eine überragende Gasverteilungseigenschaft, da eine AGR-Gaszufuhrleitung zum Turbolader führt, weshalb der Turbolader Teil der AGR-Gaszufuhr wird.
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Beispielsweise wird in dem Hochdruck-Abgasrückführungssystem, welches als „HP(High Pressure)-AGR-System” bezeichnet wird, AGR-Gas einem AGR-Anschluss zugeführt, der über einen AGR-Kühler mit einem Einlassrohr verbunden ist, wobei dann das AGR-Gas, welches in das Einlassrohr geströmt ist, mit Frischluft zwischen dem Einlassrohr und einem Einlasskrümmer vermischt wird. Deshalb kann, unter Berücksichtigung, dass eine AGR-Zufuhrleitung in dem AGR-System mit einer kurzen Länge ausgeführt ist, im Vergleich zu einer Länge einer Einlass-Auflade-Leitung, eine AGR-Gaszufuhr in dem HP-AGR-System schneller als in dem LP-AGR-System durchgeführt werden.
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Jedoch beeinflusst die AGR-Misch-Länge bei dem HP-AGR-System (das heißt, der Abstand zwischen dem AGR-Kühler und dem AGR-Anschluss und dem Einlasskrümmer) lediglich einen Faktor, der das AGR-Verhältnis (das heißt, das Mischverhältnis von AGR-Gas und Frischluft) nur unzureichend bildet.
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Im Ergebnis wird bei dem HP-AGR-System das AGR-Verhältnis nur unzureichend gebildet, wobei ein solches unzureichendes AGR-Verhältnis die AGR-Verhältnisse für jeden Zylinder eines Motors ungleichmäßig macht. Weiterhin können solche ungleichen AGR-Verhältnisse für jeden Zylinder das Phänomen mit sich bringen, dass ein Verbrennungsdruck ungleichmäßig wird und Fehlzündungen für jeden Zylinder auftreten.
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Zusätzlich ist bei dem HP-AGR-System die AGR-Strömung in einem Hochgeschwindigkeitsbereich des Motors zusammen mit einer Menge der aufgeladenen Luft erhöht, wobei eine große Menge der erhöhten AGR-Strömung in einen Ladeluftkühler strömt, mit dem Ergebnis, dass das Auftreten von Kondenswasser durch den Ladeluftkühler zwangsweise zunimmt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde deshalb in dem Bestreben gemacht, die oben beschriebenen Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein AGR-Strömungsverteilungsventil mit verbesserter Gasverteilungseigenschaft bereitzustellen, welches eine ausreichende AGR-Misch-Länge bildet, und damit in der Lage ist, eine Ungleichmäßigkeit des AGR-Verhältnisses aufzulösen, indem ermöglicht wird, dass AGR-Gas, welches aus einem AGR-Kühler strömt, um einem AGR-Gas-Zufuhrpfad zugeführt zu werden, der mit einem vorderen Ende eines Ladeluftkühlers verbunden ist, und außerdem das Phänomen minimiert, dass AGR-Gas in kondensiertes und gekühltes Wasser umgewandelt wird, selbst wenn eine große Menge einer AGR-Gasströmung, die in einem Hochgeschwindigkeitsbereich eines Motors erforderlich ist, im Vergleich zu einem mittleren und unteren Geschwindigkeitsbereich, zugeführt wird, indem insbesondere ein ABR-Gas-Zufuhrpfad verzweigt wird. Zusätzlich soll die vorliegende Erfindung ein Abgasrückführungssystem bereitstellen, bei welchem das AGR-Strömungsverteilungsventil eingesetzt wird.
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Weitere Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich und werden mit Bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verständlich. Außerdem ist dem Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, bekannt, dass die Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung mit Hilfe der beanspruchten Mittel und Kombinationen davon umgesetzt werden können.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Erzielung des obigen Gegenstandes stellt die vorliegende Erfindung ein AGR-Strömungsverteilungsventil mit verbesserter Gasverteilungseigenschaft bereit, umfassend: ein Strömungsrohr, das einen zylindrischen Körper aufweist und einen offenen Einlass und einen offenen Auslass definiert, und einen Venturi-Ventil-Auslass zwischen dem offenen Einlass und dem offenen Auslass umfasst; ein AGR-Ventil, das mit der Außenseite des Strömungsrohrs gekoppelt ist und ermöglicht, dass ein hohler AGR-Einlass, welcher den offenen Einlass bildet, und ein hohler AGR-Auslass, welcher den offenen Auslass bildet, zusammen an einem Fluidkommunikationsraum anbindbar sind; ein Venturi-Ventil, das einen hohlen Körper aufweist und einen Innenraum des Strömungsrohres mit doppelten konzentrischen Kreisen definiert, die elastisch in dem Strömungsrohr durch eine elastische Komponente unterstützt werden, um so den Fluidkommunikationsraum zu blockieren und den Venturi-Ventil-Auslass zu öffnen, und das sich in einer gleitenden Weise verlagert, während die elastische Komponente durch einen Innendruck des Strömungsrohrs komprimiert wird, um so den Fluidkommunikationsraum zu öffnen und den Venturi-Ventil-Auslass zu blockieren; und eine Befestigungsplatte, die an dem AGR-Ventil mittels einer Befestigungskomponente befestigt und an einem Außendurchmesser des Strömungsrohres fixiert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die doppelten konzentrischen Kreise durch einen Innendurchmesser des Strömungsrohres und einen Venturi-Innendurchmesser des Venturi-Ventils gebildet, wobei der Venturi-Innendurchmesser in einer kreisförmigen Kegelstumpfform gebildet ist, um den Innendruck des Strömungsrohres anzuheben.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das AGR-Ventil mit einem AGR-Körper versehen, welcher den AGR-Einlass und den AGR-Auslass aufweist, die jeweils an Endabschnitten auf der linken und rechten Seite ausgebildet sind, um den Fluidkommunikationsraum zu bilden; dabei ist das Venturi-Ventil mit einem verlagerbaren Körper versehen, der zu dem AGR-Körper positioniert ist; der verlagerbare Körper ist an einem Steckstift befestigt, der in einen Rohrschlitz eingefügt ist, welcher in dem Strömungsrohr ausgebildet ist und eine lineare Form und Länge aufweist, welche nicht bis zu dem Fluidkommunikationsraum erweitert ist; und wobei der Steckstift integral mit einem Venturi-Körper in einer Kegelform ausgebildet ist und von einem konzentrischen Venturi-Körper in einer zylindrischen Gestalt hervorsteht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform blockiert der konzentrische Venturi-Körper den Venturi-Ventil-Auslass bei einer Schiebe-Bewegung des Venturi-Ventils.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Strömungsrohr in seiner axialen Richtung erweitert und umfasst weiterhin ein hohles Rohrende, welches einen offenen Auslass bildet, wobei der offene Auslass des Rohrendes einen Endabschnitt der elastischen Komponente aufnimmt und unterstützt. Die elastische Komponente ist eine Spiralfeder, wobei die Befestigungsplatte integral mit dem Strömungsrohr ausgebildet ist.
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Zusätzlich umfasst ein Abgasrückführungssystem unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Erzielen des obigen Gegenstandes:
ein AGR-Strömungsverteilungsventil, umfassend:
- (i) ein hohles Strömungsrohr mit beiden Enden geöffnet und einen Venturi-Ventil-Auslass aufweisend, der ermöglicht, dass aufgeladene Frischluft hindurchtritt und dadurch AGR-Gas zu einer Umströmung gezwungen wird;
- (ii) ein AGR-Ventil, das mit der Außenseite des Strömungsrohrs gekoppelt ist und einen hohlen AGR-Einlass und einen hohlen AGR-Auslass aufweist, die zusammen an einem Fluidkommunikationsraum angebunden sind, durch welchen das AGR-Gas hindurchtritt; und
- (iii) ein Venturi-Ventil, welches einerseits den Venturi-Ventil-Auslass öffnet, während der Fluidkommunikationsraum blockiert wird, indem es elastisch in dem Strömungsrohr mittels einer elastischen Komponente unterstützt wird, und andererseits den Venturi-Ventil-Auslass blockiert, während der Fluidkommunikationsraum durch eine Schiebe-Bewegung geöffnet wird, welche die elastische Komponente mit Hilfe des inneren Drucks des Strömungsrohrs zusammendrückt;
einen Turbolader, der mit einem Abgaskrümmer, durch welchen Abgas, das aus einem Motor strömt, ausgestoßen wird, und mit einem Luftreiniger zum Filtern von Fremdstoffen aus der Außenluft verbunden ist;
einen AGR-Kühler, dem AGR-Gas durch eine AGR-Ausstoßleitung zugeführt wird, welche zu dem Turbolader geführt ist und das AGR-Gas in das AGR-Strömungsverteilungsventil führt;
einen Ladeluftkühler, dem aufgeladene Frischluft zugeführt wird, die von einer aufgeladene-Frischluft-Leitung zugeführt wird, welche durch das AGR-Strömungsverteilungsventil zu dem Turbolader geführt ist;
eine AGR-Versorgungsleitung, welche in eine kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung und eine große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung unterteilt ist und das AGR-Strömungsverteilungsventil und ein Einlassrohr verbindet, das zu einem mit dem Motor gekoppelten Einlasskrümmer geführt ist; und
eine aufgeladene-Frischluft-Versorgungsleitung, welche den Ladeluftkühler und das Einlassluftrohr verbindet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Einlassrohr und die AGR-Versorgungsleitung mit einem AGR-Anschluss verbunden. Die kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung führt dem AGR-Gas eine AGR-Gasströmungsrate zu, die in einem mittleren und unteren Geschwindigkeitsbereich des Motors erforderlich ist, wobei die kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung dem AGR-Gas die gesamte AGR-Gasströmungsrate zuführt, die in einem mittleren und unteren Geschwindigkeitsbereich des Motors erforderlich ist, und zwar aus aufgeladener Luft vermischt mit dem Abgas, und die große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung führt dem AGR-Gas aus dem Netto-Abgas die gesamte AGR-Gasströmungsrate zu, die in einem hohen Geschwindigkeitsbereich des Motors erforderlich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform führt das Abgasrückführungssystem das AGR-Gas zu dem Einlassrohr, und zwar indem das Hochdruck-Abgas zirkuliert wird.
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Das HP-AGR-System der vorliegenden Erfindung, bei dem ein AGR-Strömungsverteilungsventil vom Schiebetyp eingesetzt wird, weist die folgenden Vorteile und Wirkungen auf.
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Erstens, da das AGR-Gas in ausreichendem Maße in das vordere Ende des Ladeluftkühlers strömt, wird ein AGR-Verhältnis im mittleren und unteren Geschwindigkeitsbereich des Motors in ausreichendem Maße gebildet. Zweitens, die für den hohen Geschwindigkeitsbereich des Motors erforderliche AGR-Strömungsrate wird schnell zugeführt, ohne dass das AGR-Gas in den Ladeluftkühler eingeführt wird, wodurch eine große Menge kondensierten und gekühlten Wassers erzeugt wird. Drittens, da der AGR-Gas-Zufuhrpfad für den hohen Geschwindigkeitsbereich des Motors variabel ist, wird die Erzeugung des kondensierten und gekühlten Wassers durch den Ladeluftkühler minimiert, selbst wenn die AGR-Strömungsrate erhöht wird. Viertens, da jeder Zylinder des Motors ein ausreichendes AGR-Verhältnis bildet, fällt der Grund für eine Ungleichmäßigkeit des Verbrennungsdrucks und Fehlzündung für jeden Zylinder weg. Fünftens, da das AGR-Strömungsverteilungsventil vom Schiebetyp an eine bestehende Leitung angeschlossen werden kann, wird eine Systemleistung verbessert, ohne dass das Layout wesentlich verändert wird.
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Es wird davon ausgegangen, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung in erklärender Weise beispielhaft sind und als weitere Erläuterung der Erfindung dienen sollen, wie sie beansprucht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die obigen und weitere Gegenstände, Merkmale sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
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1 eine perspektivische Darstellung eines AGR-Strömungsverteilungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung ist, durch welches eine Gasverteilungseigenschaft verbessert wird;
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2 eine Querschnittsansicht eines AGR-Strömungsverteilungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung ist, durch welches eine Gasverteilungseigenschaft verbessert wird;
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3 ein Diagramm ist, welches eine Konfiguration einer Befestigungsplatte eines AGR-Strömungsverteilungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, durch welches eine Gasverteilungseigenschaft verbessert wird;
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4 ein Diagramm ist, welches eine Konfiguration eines Abgasrückführungssystems mit einem AGR-Strömungsverteilungsventil zeigt, das in dem System eingesetzt wird, und zwar gemäß der vorliegenden Erfindung, wodurch eine Gasverteilungseigenschaft verbessert wird;
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5 eine detaillierte Darstellung ist, welche ein Layout des AGR-Strömungsverteilungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, durch welches eine Gasverteilungseigenschaft verbessert wird;
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6 ein Diagramm ist, welches den offenen Zustand eines Venturi-Ventils zeigt, wenn das Abgasrückführungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in einem mittleren und unteren Geschwindigkeitsbereich des Motors arbeitet;
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7 ein Diagramm ist, welches den geschlossenen Zustand eines Venturi-Ventils zeigt, wenn das Abgasrückführungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in einem mittleren und unteren Geschwindigkeitsbereich des Motors arbeitet; und
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8 ein Diagramm ist, welches den offenen Zustand eines Venturi-Ventils zeigt, wenn das Abgasrückführungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in einem hohen Geschwindigkeitsbereich des Motors arbeitet.
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Beschreibung einzelner Ausführungsformen
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Zusätzliche Gegenstände, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Falls eine detaillierte Beschreibung bekannter relevanter Technologien zur Erläuterung des Grundprinzips der vorliegenden Erfindung unnötig erscheint, dann wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen. Zusätzlich können die Abmessungen jeder Leitung oder die Größe jeder in den Zeichnungen dargestellten Komponente aus Gründen einer verständlicheren Beschreibung und Klarheit übertrieben sein. Weiterhin sind im Folgenden zu beschreibende Begriffe im Hinblick auf Funktionen der vorliegenden Erfindung definiert, wobei diese in Abhängigkeit von der Absicht bzw. dem Wissen eines Nutzers variieren können. Deshalb sollen solche Begriffe auf Grundlage des gesamten hierin offenbarten Inhalts definiert sein.
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Nunmehr wird detailliert auf beispielhafte Ausführungsformen Bezug genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
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1 und 2 sind jeweils perspektivische und abschnittsweise Ansichten eines AGR-Strömungsverteilungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung, durch welches eine Gasverteilungseigenschaft verbessert wird.
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In der Darstellung umfasst ein AGR-Strömungsverteilungsventil 1 vom Schiebetyp: ein Strömungsrohr 10, welches als eine Fluidpassage eines ersten Fluids wirkt, ein AGR-Ventil 20, welches als eine Fluidpassage eines zweiten Fluids wirkt, ein Venturi-Ventil 30, welches eine Bypass-Strömung zum Ausstoßen eines Teils des ersten Fluides, das durch das Venturi-Ventil hindurchtritt, zur Außenseite des Strömungsrohrs 10 bildet, und die Bypass-Strömung durch seine Schiebe-Bewegung blockiert, die aus einem Druckanstieg des ersten Fluids resultiert, um eine Strömung des zweiten Fluids zu bilden, eine elastische Komponente 40, die der Schiebe-Bewegung des Venturi-Ventils 30 widersteht, bis der Druck des ersten Fluids ansteigt, eine Befestigungsplatte 50, die an das Strömungsrohr 10 gekoppelt ist, und eine Befestigungskomponente 60 zum Befestigen des AGR-Ventils 20 an der Befestigungsplatte 50.
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Insbesondere setzt sich das Strömungsrohr 10 zusammen aus einem hohlen Rohr mit einem offenen Einlass, durch welchen ein Fluid in das Rohr strömt, und aus einem offenen Auslass, durch welchen Fluid zu einem sich in seiner axialen Richtung erstreckenden Rohrende 11 strömt. Das Rohrende 11 bildet einen inneren konzentrischen Rand 11-1, um so einen Durchmesser des Auslasses zu verengen, und bildet außerdem einen äußeren konzentrischen Rand 11-2, der einen Außendurchmesser des Strömungsrohrs 10 umgibt und derart hervorsteht, so dass er sich von der Gestalt des Strömungsrohrs 10 unterscheidet. Weiterhin ist das Strömungsrohr 10 mit einem Schlitz 10-1 ausgebildet, der das Rohr durchdringt, wobei der Rohrschlitz 10-1 eine geradlinige Form in einer Axialrichtung des Strömungsrohrs 10 in dem äußeren konzentrischen Rand 11-2 bildet.
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Beispielsweise kann das Strömungsrohr 10 ermöglichen, dass das AGR-Ventil 20 durch Verwenden seines Außendurchmessers installiert wird, so dass das AGR-Ventil 20 zur Außenseite hin freigelegt ist, während es ermöglichen kann, dass das Venturi-Ventil 30 durch Verwenden seines inneren Durchmessers derart installiert wird, so dass verhindert wird, dass das Venturi-Ventil 30 zur Außenseite hin freigelegt ist. Zusätzlich unterstützt der innere konzentrische Rand 11-1 ein Ende der elastischen Komponente 40, die in einen inneren Durchmesser des Rohrendes 11 eingefügt ist, wodurch der konzentrische Rand die elastische Komponente 40 zusammen mit dem Venturi-Ventil 30 auf elastische Art und Weise unterstützt. Der äußere konzentrische Rand 11-2 legt eine Installationsposition des AGR-Ventils 20 mit Bezug auf das Strömungsrohr 10 fest. Weiterhin beträgt die Länge des Rohrschlitzes 10-1 nicht mehr als eine Hälfte der Länge des AGR-Ventils 20, so dass ein Gaseinlass und ein Gasauslass des AGR-Ventils 20 derart gewählt sind, dass sie sich nicht gegenseitig beeinträchtigen.
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Insbesondere umfasst das AGR-Ventil 20 einen AGR-Körper 21, der mit dem an das Strömungsrohr 10 gekoppelte Venturi-Ventil 30 verbunden ist, einen AGR-Einlass 25, der einen Einlass bildet, um ein AGR-Gas darin einströmen zu lassen, und einen AGR-Auslass 27, der einen Auslass bildet, um das AGR-Gas davon ausströmen zu lassen.
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Beispielsweise kann der AGR-Körper 21 in der Gestalt eines hohlen Zylinders mit beiderseits geschlossenen Enden ausgebildet sein, wobei eine rechteckige Platte 23 integral mit einem unteren Abschnitt des Zylinders ausgebildet ist. Insbesondere ist der Platten-Körper 23 mit einer Mehrzahl von Ventilbohrungen 23-1 ausgebildet, die den AGR-Körper 21 symmetrisch sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite durchdringen, wobei der AGR-Körper 21 mittig angeordnet ist, wobei die Ventilbohrungen 23-1 an Stellen angeordnet sind, die eine Befestigung der Befestigungskomponente 20 an der Befestigungsplatte 50 erlauben.
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In einem Beispiel bildet der AGR-Einlass 25 einen rechten Winkel mit dem AGR-Körper 21 an einer Seite des AGR-Körpers 21, während der AGR-Auslass 27 einen rechten Winkel mit dem AGR-Körper 21 an der anderen Seite des AGR-Körpers 21 bildet, so dass der AGR-Einlass 25 und der AGR-Auslass 27 in einer hohlen Rohrform gebildet sind, die auf einer gemeinsamen Linie angeordnet sind, wobei der AGR-Körper 21 dazwischen angeordnet ist. Deshalb bilden der AGR-Körper 21 und der AGR-Einlass 25 sowie der AGR-Auslass 27 insgesamt eine Form eines ”⊥” (d. h. ein umgekehrtes „T”). Insbesondere stehen der AGR-Körper 21 und der AGR-Einlass 25 sowie der AGR-Auslass 27 miteinander in fluider Kommunikation, so dass AGR-Gas, welches in den AGR-Einlass 25 strömt, durch den AGR-Körper 21 hindurchtreten und dann aus dem AGR-Auslass 27 austreten kann.
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Insbesondere umfasst das Venturi-Ventil 30 einen Venturi-Körper 31 in einer Kegelform, einen konzentrischen Venturi-Körper 33 in einer zylindrischen Gestalt, einen Steckstift 35, der von dem konzentrischen Venturi-Körper 33 hervorsteht, und einen zylindrischen verlagerbaren Körper 37, der an dem Steckstift 35 befestigt ist.
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In einem Beispiel kann der Venturi-Körper 31 einen Venturi-Passage-Auslass 31-2 bilden, und der konzentrische Venturi-Körper 33 kann einen Venturi-Passage-Einlass 31-1 bilden, wobei ein Durchmesser des Venturi-Passage-Auslasses 31-2 derart ausgebildet ist, um sich entlang einer Axialrichtung von dem Venturi-Passage-Einlass 31-1 zu verjüngen, so dass eine kreisförmige kegelstumpfartige Fluidpassage gebildet wird. Insbesondere befindet sich der konzentrische Venturi-Körper 33 in engem Kontakt mit dem inneren Durchmesser des Strömungsrohrs 10, während der Venturi-Körper 31 einen kleineren Durchmesser als den inneren Durchmesser des Strömungsrohres 10 aufweist, so dass ein Bypass-Raum zwischen dem äußeren Durchmesser des Venturi-Körpers 31 und dem inneren Durchmesser des Strömungsrohres 10 gebildet ist. Der Bypass-Raum bildet eine Bypass-Strömung, die zulässt, dass ein Teil des ersten Fluids in das Strömungsrohr 10 und aus der kreisförmigen kegelstumpfartigen Fluidpassage strömt, um zur Außenseite des Strömungsrohrs 10 ausgestoßen zu werden. Dabei ist das Strömungsrohr 10 weiterhin mit einem hohlen Venturi-Ventil-Auslass 30-1 ausgebildet, wobei der Venturi-Ventil-Auslass 30-1 als eine Passage wirkt, welche einen Austritt der Bypass-Strömung von dem Strömungsrohr 10 zulässt.
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In einem Beispiel ist der Steckstift 35 mit einem quadratischen oder rechtwinkeligen Querschnitt ausgebildet, um in den Rohrschlitz 10-1 eingefügt zu werden, wobei ein Ende des Steckstifts, der aus dem Rohrschlitz 10-1 austritt, an dem zylindrischen sich bewegenden Körper 37 befestigt ist.
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In einem Beispiel ist der verlagerbare Körper 37 an dem Steckstift 35 befestigt und im Inneren des AGR-Körpers 21 angeordnet und somit mit dem AGR-Ventil 20 verbunden, so dass eine luftdichte Abdichtung gebildet ist, um zu verhindern, dass das erste Fluid, welches in das Strömungsrohr 10 strömt, in das AGR-Ventil 20 eintritt. Deshalb wird der verlagerbare Körper 37 durch eine Schiebe-Bewegung des konzentrischen Venturi-Körpers 33 herausgedrückt, indem der Druck des ersten Fluids, das in dem Strömungsrohr 10 strömt, ansteigt, wodurch sich der AGR-Einlass 25 und der AGR-Auslass 27 miteinander in fluider Kommunikation befinden, und mit dem Ergebnis, dass das AGR-Ventil 20 eine Strömung eines zweiten Fluids bildet. Dabei blockiert eine Schiebe-Bewegung des konzentrischen Venturi-Körpers 33 den Venturi-Ventil-Auslass 30-1, so dass die Bypass-Strömung des ersten Fluids abgeschnitten ist.
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Insbesondere wird die elastische Komponente 40 auf einem inneren konzentrischen Rand 11-1 des Rohrendes 11 an seinem einen Abschnitt und auf dem konzentrischen Venturi-Körper 33 an seinem anderen Abschnitt unterstützt, so dass es das Venturi-Ventil 30 in die axiale Richtung des Strömungsrohres 10 drücken kann. Insbesondere ist die elastische Komponente 40 als eine Spiralfeder ausgebildet, wobei eine Federkonstante der Spiralfeder derart ausgelegt ist, dass sie zusammengedrückt wird, wenn ein erhöhter Druck des ersten Fluides gegen das Venturi-Ventil 30 drückt. Beispielsweise kann die Federkonstante im Falle von Fahrzeugmotoren derart eingestellt sein, um einem durch Abgas auf das Venturi-Ventil 30 ausgeübten Druck zu widerstehen, wenn das Abgas unter einer mittleren oder niederen Motorgeschwindigkeitsdrehzahl ausgestoßen wird, jedoch durch einen durch Abgas auf das Venturi-Ventil 30 ausgeübten Druck zusammengedrückt wird, wenn das Abgas unter einer hohen Motorgeschwindigkeitsdrehzahl ausgestoßen wird.
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Insbesondere wird die Befestigungsplatte 50, da sie in der gleichen rechtwinkeligen Form wie die Körper-Platte 23 des AGR-Ventils 20 ausgebildet ist, als ein Mittel bereitgestellt, welches eine Kopplung des AGR-Ventils 20 mit dem Strömungsrohr 10 ermöglicht. Weiterhin kann, da die Befestigungsplatte und die Körper-Platte 23 miteinander auf eine Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt-Art befestigt sind, eine luftdichte Abdichtung gegenüber dem Kopplungsabschnitt des AGR-Ventils 20 aufrechterhalten werden.
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Insbesondere besteht die Befestigungskomponente 60 aus einer Schraube oder einem Bolzen.
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Außerdem stellt 3 ein Beispiel für die Befestigungsplatte 50 dar.
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In der Abbildung ist die Befestigungsplatte 50 in einer rechtwinkeligen Gestalt mit einer vorbestimmten Dicke ausgebildet und mit einem Plattenschlitz 50-1 versehen, der durch die Befestigungsplatte hindurchgeht, um eine lineare Gestalt aufzuweisen und eine halbe Länge einer Gesamtlänge der Befestigungsplatte zu betragen. Zusätzlich durchdringen zwei Plattenlöcher 53 die Befestigungsplatte jeweils auf der linken und der rechten Seite vom Plattenschlitz 50-1, um daran die Anbringung der Befestigungskomponente 60 zu ermöglichen. Weiterhin ist die Befestigungsplatte 50 mit einer Haftfläche 51 versehen, wobei die Haftfläche 51 bogenförmig mit dem gleichen Durchmesser wie das Strömungsrohr 10 ausgebildet ist, so dass sie dicht an dem Außendurchmesser des Strömungsrohrs 10 anhaftet.
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Insbesondere ist die Befestigungsplatte 50 integral mit dem Strömungsrohr 10 ausgebildet. In diesem Fall sind der Plattenschlitz 50-1 der Befestigungsplatte 50 und der Rohrschlitz 10-1 des Strömungsrohrs 10 zu einem einzelnen Schlitz zusammengefasst.
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Andererseits zeigt 4 eine Konfiguration eines beispielhaften Abgasrückführungssystems 1-1 (im Folgenden als AGR-System bezeichnet), bei welchem ein AGR-Strömungsverteilungsventil 1 vom Schiebetyp eingesetzt wird. In der Darstellung umfasst das AGR-System 1-1 ein AGR-Strömungsverteilungsventil 1, einen Turbolader 75, einen AGR-Kühler 90-1 sowie einen Ladeluftkühler 90-2. In diesem Fall ist das AGR-System 1-1 ein HP-AGR-System.
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Insbesondere ist das AGR-Strömungsverteilungsventil 1 mit dem Turbolader 75 über eine AGR-Ausstoßleitung 80-1 und eine aufgeladene-Frischluft-Leitung 80-2 verbunden und über einen AGR-Anschluss 100 sowie ein Einlassrohr 73-1 zu einem Einlasskrümmer 73 geführt, der einen Motor 70 über eine kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-1 und eine große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-2 mit aufgeladener Frischluft versorgt. Insbesondere kann ein Rohrdurchmesser der große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-2 größer als der Durchmesser der kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-1 ausgebildet sein.
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Insbesondere ist der Turbolader 75 mit einem Abgaskrümmer 71 verbunden, durch welchen aus einem Motor 70 ausströmendes Abgas ausgestoßen wird, wobei ein Kompressor mit einem Luftreiniger zum Filtern von Fremdstoffen aus von der Außenseite eingeführter Luft verbunden ist. Deshalb wird der Turbolader 75 zu einem Abgassystem mit einer installierten Nachbehandlungseinheit und außerdem zu einem Einlasssystem zum Einführen der Außenluft zum Turbolader 75 geführt.
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Insbesondere ist der AGR-Kühler 90-1 zwischen dem Turbolader 75 und dem AGR-Strömungsverteilungsventil 1 verbunden, indem die AGR-Ausstoßleitung 80-1 verwendet wird, um Abgas in ein AGR-Gas mit abgesenkter Temperatur umzuwandeln.
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Insbesondere ist der Ladeluftkühler 90-2 mit dem AGR-Strömungsverteilungsventil 1 durch die aufgeladene-Frischluft-Leitung 80-2 verbunden, die zum Turbolader 75 führt, und führt die aufgeladene Frischluft, welche AGR-Gas enthält, das aus dem AGR-Strömungsverteilungsventil 1 austritt, einer aufgeladene-Frischluft-Versorgungsleitung 200-1 nach Anpassung der Temperatur davon zu, während die aufgeladene-Frischluft-Versorgungsleitung 200-1 mit dem Einlassrohr 73-1 verbunden ist, das zu dem Einlasskrümmer 73 zum Zuführen der aufgeladenen Frischluft zum Motor 70 geführt ist. Deshalb ist das AGR-Strömungsverteilungsventil 1 am vorderen Ende des Ladeluftkühlers 90-2 positioniert.
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5 dagegen zeigt ein Layout des AGR-Strömungsverteilungsventil 1, welches bei dem AGR-System 1-1 eingesetzt wird. In der Darstellung umfasst das AGR-Strömungsverteilungsventil 1 ein Strömungsrohr 10, ein Rohrende 11, ein AGR-Ventil, ein Venturi-Ventil 30, einen Venturi-Ventil-Auslass 30-1, eine elastische Komponente 40, eine Befestigungsplatte 50, eine Befestigungskomponente 60, weshalb es das gleiche ist wie das mit Bezug auf 1 bis 3 beschriebene und dargestellte AGR-Strömungsverteilungsventil 1 ist.
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Deshalb ist das Strömungsrohr 10 mit der aufgeladene-Frischluft-Leitung 80-2 verbunden, die von dem Turbolader 75 führt, und ist zur selben Zeit mit einer AGR-Ausstoßleitung von zwei verzweigten AGR-Ausstoßleitungen 80-1 verbunden, die von dem AGR-Kühler 90-1 führen, während das Rohrende 11 mit dem vorderen Ende des Ladeluftkühlers 90-2 verbunden ist, der zu der aufgeladene-Frischluft-Versorgungsleitung 200-1 führt. Das AGR-Ventil 20 verbindet den AGR-Einlass 25 mit einer weiteren AGR-Ausstoßleitung von den zwei verzweigten AGR-Ausstoßleitungen 80-1, die von dem AGR-Kühler 90-1 führen, und verbindet den AGR-Auslass 27 mit der große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-2. Der Venturi-Ventil-Auslass 30-1 ist mit der kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-1 verbunden. Insbesondere kann von den AGR-Ausstoßleitungen 80-1 ein Rohrdurchmesser einer Rohr-AGR-Ausstoßleitung, die von dem AGR-Kühler 90-1 zu dem Strömungsrohr 10 führt, kleiner als ein Durchmesser einer Ventil-AGR-Ausstoßleitung ausgebildet sein, die von dem Kühler 90-1 zu dem AGR-Ventil 20 führt.
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Deshalb ist das erste Fluid, das durch das Strömungsrohr 10 und das Rohrende 11 hindurchtritt, die aufgeladene Frischluft des Turboladers 75, welche mit einem Anteil von AGR-Gas, das aus dem AGR-Kühler 90-1 strömt, vermischt wird, während das zweite Fluid, das durch das AGR-Ventil 20 hindurchtritt, AGR-Gas ist, welches aus dem AGR-Kühler 90-1 strömt.
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Insbesondere ist der Venturi-Ventil-Auslass 30-1 mit einer kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-1 verbunden, so dass der Auslass durch eine Schiebe-Bewegung des Venturi-Ventils 30 geöffnet oder geschlossen wird. Dabei ist eine Federkonstante (bzw. ein Elastizitätsmodul) der elastischen Komponente 40 derart dimensioniert, um eine Schiebe-Bewegung des Venturi-Ventils 30 bei geringem Druck der aufgeladenen Einlassluft, die bei einer mittleren oder niedrigen Motorgeschwindigkeitsdrehzahl gebildet wird, zu beschränken, jedoch eine Schiebe-Bewegung des Venturi-Ventils 30 unter hohem Druck der bei einer hohen Motorgeschwindigkeitsdrehzahl gebildeten aufgeladenen Einlassluft zuzulassen.
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Weiterhin zeigen 6 und 7 einen Betriebszustand des AGR-Strömungsverteilungsventils 1 in einem mittleren und niedrigen Geschwindigkeitsbereich des Motors 70.
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Mit Bezug auf 6 wird, obwohl die aufgeladene Frischluft, welche aus der aufgeladene-Frischluft-Leitung 80-2 des Turboladers 75 und aus der AGR-Ausstoßleitung 80-1 des AGR-Kühlers 90-1 strömt, durch das Strömungsrohr 10 strömt, das Venturi-Ventil 30 durch die elastische Komponente 40 zurückgehalten, weshalb der Venturi-Ventil-Auslass 30-1 in einem offenen Zustand verbleibt. Dann tritt der überwiegende Teil der Strömungsrate der aufgeladenen Frischluft, welcher AGR-Gas enthält, durch das Strömungsrohr 10 an dem Rohrende 11 aus und strömt dann in den Ladeluftkühler 90-2, wobei gleichzeitig ein Teil der Strömungsrate der aufgeladenen Frischluft eine Bypass-Strömung bildet, die als AGR-Gas aus dem Venturi-Ventil-Auslass 30-1 austritt.
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Im Ergebnis werden die aufgeladene Frischluft, welche durch den Ladeluftkühler 90-2 aus der aufgeladene-Frischluft-Versorgungsleitung 200-1 austritt, und das AGR-Gas, welches durch die kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-1 aus dem AGR-Anschluss 100 austritt, miteinander in dem Einlassrohr 73-1 vermischt, wobei die Mischung dem Motor 70 durch den Einlasskrümmer 73 zugeführt wird.
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Mit Bezug auf 7 wird, obwohl AGR-Gas, welches von der AGR-Ausstoßleitung 80-1 des AGR-Kühlers 90-1 strömt, in den AGR-Einlass 25 des AGR-Ventils 20 strömt, der AGR-Auslass 27 durch den zylindrischen verlagerbaren Körper 37 des Venturi-Ventils 30 blockiert, so dass das AGR-Gas nicht durch die große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-2 zugeführt wird. Der Grund dafür liegt darin, dass die Federkraft FFeder der elastischen Komponente 40, die an dem Venturi-Ventil 30 angewendet wird, größer eingestellt ist als ein Gasdruck Pt/c der aufgeladenen Frischluft, welche das AGR-Gas enthält, der auf das Venturi-Ventil 30 im mittleren und unteren Geschwindigkeitsbereich des Motors 70 wirkt, weshalb der Gasdruck Pt/c das Venturi-Ventil 30 nicht hin zu der elastischen Komponente 40 schieben kann.
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Deshalb führt das AGR-Strömungsverteilungsventil 1 eine geringere Strömungsrate des AGR-Gases im mittleren und niedrigen Geschwindigkeitsbereich des Motors 70 zu, bei welchem Frischluft eingeführt wird, und insbesondere ermöglicht das Ventil, dass AGR-Gas dem Einlassrohr 73-1 über einen langen Pfad zugeführt wird, der vom vorderen Ende des Ladeluftkühlers 90-2 zu der kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-1 führt, so dass die aufgeladene Frischluft und das AGR-Gas ausreichend miteinander in dem Einlassrohr 73-1 vermischt werden, wobei dann die Mischung dem Motor 70 durch den Einlasskrümmer 73 zugeführt wird. Im Ergebnis kann das Fahrzeug bei Zufuhr von Luft mit einem ausreichenden AGR-Verhältnis zum Motor 70 betrieben werden, ohne dass ungleichmäßige Verbrennungsdrücke und Fehlzündungen bei jedem Zylinder des Motors aufgrund eines ungleichmäßigen AGR-Verhältnisses auftreten.
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Weiterhin zeigt 8 einen Betriebszustand des AGR-Strömungsverteilungsventils 1 in einem Hochgeschwindigkeitsbereich des Motors 70.
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In der Darstellung strömt AGR-Gas, welches aus der AGR-Ausstoßleitung 80-1 des AGR-Kühlers 90-1 austritt, durch den AGR-Einlass 25 in das AGR-Ventil 20, wobei gleichzeitig die aufgeladene Frischluft mit hoher Strömungsrate und unter hohem Druck in das Strömungsrohr 10 eingeführt wird. Der Grund dafür liegt in der Tatsache, dass der Turbolader 75 im Hochgeschwindigkeitsbereich des Motors 70 mit hoher Geschwindigkeit rotiert, wobei ein Druck der aufgeladenen Frischluft mit zunehmender Strömungsrate ansteigt.
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Dann übersteigt der höhere Gasdruck Pt/c der aufgeladenen Frischluft, der auf das Venturi-Ventil 30 einwirkt, die Federkraft FFeder der elastischen Komponente 40, die auf das Venturi-Ventil 30 einwirkt, wodurch sich das Venturi-Ventil 30 in gleitender Bewegung verlagert und nach hinten geschoben wird, während die elastische Komponente 40 zusammengedrückt wird und die schiebende Bewegung des Venturi-Ventils 30 außerdem den zylindrischen verlagerbaren Körper 37 verschiebt, der an dem Steckstift 35 des konzentrischen Venturi-Körpers 33 befestigt ist, so dass der AGR-Einlass 25 und der AGR-Auslass 27 miteinander in fluider Verbindung stehen.
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Im Ergebnis blockiert das Venturi-Ventil 30 den Venturi-Ventil-Auslass 30-1 mit dem konzentrischen Venturi-Körper 33, wodurch die gesamte aufgeladene Frischluft, welche in das Strömungsrohr 10 eingeführt worden ist, aus dem Rohrende 11 austritt und dann in den Ladeluftkühler 90-2 strömt. Im Gegensatz dazu stößt das AGR-Ventil 20 AGR-Gas, das in den AGR-Einlass 25 eingeführt worden ist, zum AGR-Auslass 27 aus, wobei das AGR-Gas, welches aus dem AGR-Auslass 27 austritt, zu der große-AGR-Strömungsrate-Versorgungsleitung 100-2 ausgestoßen wird. Dann werden eine große Menge der aufgeladenen Frischluft, die durch den Ladeluftkühler 90-2 zu der aufgeladene-Frischluft-Versorgungsleitung 200-1 austritt, und eine große Menge des AGR-Gases, das durch die kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-1 zu dem AGR-Anschluss 100 austritt, miteinander in dem Einlassrohr 73-1 vermischt, wobei die Mischung dem Motor 70 durch den Einlasskrümmer 73 zugeführt wird.
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Deshalb führt das AGR-Strömungsverteilungsventil 1 eine große Strömungsrate des AGR-Gases zusammen mit Frischluft im hohen Geschwindigkeitsbereich des Motors 70 zu, bei welchem eine große Menge von Frischluft eingeführt wird, und ermöglicht insbesondere, dass die große Menge des AGR-Gases dem Einlassrohr 73-1 über einen langen Pfad zugeführt wird, der von dem vorderen Ende des Ladeluftkühlers 90-2 zu der große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-2 führt, so dass die große Menge der aufgeladenen Frischluft und die große Menge des AGR-Gases in ausreichendem Maße miteinander in dem Einlassrohr 73-1 vermischt werden, wobei dann die Mischung dem Motor 70 durch den Einlasskrümmer 73 zugeführt wird. Im Ergebnis kann das Fahrzeug, da dem Motor 70 Luft mit einem ausreichenden AGR-Verhältnis zugeführt wird, betrieben werden, ohne dass aufgrund eines ungleichmäßigen AGR-Verhältnisses bei jedem Zylinder des Motors ein ungleichmäßiger Verbrennungsdruck sowie eine Fehlzündung auftreten.
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Wie oben beschrieben worden ist, umfasst das AGR-System 1-1 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: das AGR-Strömungsverteilungsventil 1, einschließlich des hohlen Strömungsrohres 10 mit beiden Enden geöffnet und mit dem Venturi-Ventil-Auslass 30-1 zum Umgehen des AGR-Gases; das AGR-Ventil 20, welches mit dem hohlen-AGR-Einlass 25 und dem hohlen AGR-Auslass 27 versehen ist und einen Fluidkommunikationsraum aufweist und an die Außenseite des Strömungsrohres 10 gekoppelt ist; und das Venturi-Ventil 30, das einerseits mit der elastischen Komponente 40 verbunden ist, um den Fluidkommunikationsraum zu blockieren und den Venturi-Ventil-Auslass 30-1 zu öffnen, und andererseits den Fluidkommunikationsraum öffnet und den Venturi-Ventil-Auslass 30-1 blockiert durch seine Schiebe-Bewegung, welche die elastische Komponente 40 zusammendrückt, wenn ein innerer Druck des Strömungsrohrs 10 ansteigt. Weiterhin wird das AGR-Strömungsverteilungsventil 1 zwischen dem AGR-Ladeluftkühler 90-1 und dem Ladeluftkühler 90-2 positioniert und mit der kleine-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-1 für eine Zufuhr von AGR-Gas verbunden, welches im mittleren und unteren Geschwindigkeitsbereich erforderlich ist, und mit der große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-2 zur Zufuhr von AGR-Gas verbunden, welches in einem hohen Geschwindigkeitsbereich erforderlich ist, so dass es eine ausreichende Länge einer AGR-Mischlänge bildet, welche eine Ungleichmäßigkeit des AGR-Verhältnisses beseitigen kann. Insbesondere weist das System, da eine große Menge von AGR-Gas der große-Strömungsrate-AGR-Versorgungsleitung 100-2 zugeführt wird, eine Eigenschaft dahingehend auf, dass eine Umwandlung von AGR-Gas in kondensiertes und gekühltes Wasser aufgrund des Ladeluftkühlers 90-2 minimiert wird.
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Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird dem Fachmann bekannt sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Umfang der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzukehren.