DE102017117627A1

DE102017117627A1 - Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102017117627A1
Application number: DE102017117627.6A
Authority: DE
Inventors: Yuichi Miyazaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2018-02-08
Also published as: JP6493333B2; JP2018021532A

Abstract

Ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor wird bereitgestellt, mit: einem Hochdruckkompressor (4a), welcher in einem Ansaugluftkanal (2) angeordnet ist; einem Niederdruckkompressor (5a), welcher in dem Ansaugluftkanal (2) an einer Position stromaufwärts des Hochdruckkompressors (4a) angeordnet ist; und einem Wärmetauschmediumzirkulationskanal (10), welcher einen in einem Hochdruckkompressorgehäuse (4a1) ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal (4a1f), einem in einem Niederdruckkompressorgehäuse (5a1) ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal (5a1f) und eine Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a), welche konfiguriert ist, die Temperatur eines Wärmetauschmediums anzupassen, enthält. In dem Aufladungssystem wird das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal (10) in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a), des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals (5a1f) und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals (4a1f) zirkuliert.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor, mit einem in einem Ansaugluftkanal angeordneten Hochdruckkompressor und einem Niederdruckkompressor, welcher in dem Ansaugluftkanal an einer Position stromaufwärts des Hochdruckkompressors angeordnet ist.
Stand der Technik
Ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor mit einem in einem Ansaugluftkanal angeordneten Hochdruckkompressor und einem Niederdruckkompressor, welcher in dem Ansaugluftkanal an einer Position stromaufwärts des Hochdruckkompressors angeordnet ist, ist bekannt. JP 2010-255534 A offenbart ein Beispiel dieser Art von Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor.
In dem in der JP 2010-255534 A offenbarten Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor ist ein Hochdruckkompressor in einem Hochdruckturbolader mit einer Hochdruckturbine enthalten und ist ein Niederdruckkompressor in einem Niederdruckturbolader mit einer Niederdruckturbine enthalten. Der Hochdruckturbolader ist mit einem Hochdruckkompressorgehäuse, welches ein Hochdruckkompressorflügelrad (ein Hochdruckkompressorrad) aufnimmt, und einem Hochdruckturbinengehäuse, welches ein Hochdruckturbinenflügelrad (ein Hochdruckturbinenrad) aufnimmt, ausgestattet. Der Niederdruckturbolader ist mit einem Niederdruckkompressorgehäuse, welches ein Niederdruckkompressorflügelrad (ein Niederdruckkompressorrad) aufnimmt, und einem Niederdruckturbinengehäuse, welches ein Niederdruckturbinenflügelrad (ein Niederdruckturbinenrad) aufnimmt, ausgestattet.
Zusätzlich sind in dem in JP 2010-255534 A offenbarten Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor das Hochdruckkompressorflügelrad und das Hochdruckturbinenflügelrad durch eine Hochdruckwelle miteinander gekoppelt, und sind die die Hochdruckwelle lagernden Hochdrucklager in einem Hochdrucklagergehäuse aufgenommen. Gleichermaßen sind das Niederdruckkompressorflügelrad und das Niederdruckturbinenflügelrad durch eine Niederdruckwelle miteinander gekoppelt, und sind die die Niederdruckwelle lagernden Niederdrucklager in einem Niederdrucklagergehäuse aufgenommen.
JP 2010-255534 A ist ein Patentdokument, welches Bezug zu der vorliegenden Offenbarung haben könnte.
Zusammenfassung der Erfindung
Obwohl ein Kühlwasserkanal zum Kühlen des Hochdrucklagers und des Niederdrucklagers bereitgestellt ist, ist in dem in JP 2010-255534 A offenbarten Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor kein Wärmetauschmediumkanal zum Kühlen oder Erhitzen des Hochdruckkompressors und des Niederdruckkompressors bereitgestellt. Deshalb ist es für das in JP 2010-255534 A offenbarte Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor unmöglich, die durch den Hochdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft effizient zu kühlen oder zu erhitzen.
In Anbetracht des vorstehend beschriebenen Problems ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welches die durch einen Hochdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft und die durch einen Niederdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft effizient kühlen oder erhitzen kann.
Ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: einen Verbrennungsmotorhauptkörper; einen mit dem Verbrennungsmotorhauptkörper verbundenen Ansaugluftkanal; einen in dem Ansaugluftkanal angeordneten Hochdruckkompressor; einen Niederdruckkompressor, welcher in dem Ansaugluftkanal an einer Position stromaufwärts des Hochdruckkompressors angeordnet ist; und einen Wärmetauschmediumzirkulationskanal, welcher einen in einem Hochdruckkompressorgehäuse ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal, einen in einem Niederdruckkompressorgehäuse ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal und eine Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, welche konfiguriert ist, eine Temperatur eines Wärmetauschmediums anzupassen, beinhaltet. Das Wärmetauschmedium zirkuliert in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal in einer Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals.
In dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Veröffentlichung kann das Wärmetauschmedium ein Kühlmedium sein.
Ebenso kann in dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung konfiguriert sein, die Temperatur des Kühlmediums zu senken.
In dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung kann das Wärmetauschmedium ein Heizmedium sein.
Ebenso kann in dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung konfiguriert sein, die Temperatur des Heizmediums zu erhöhen.
Und zwar ist in dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung, um die Ansaugluft, welche durch den in dem Ansaugluftkanal angeordneten Hochdruckkompressor aufgeladen ist, und die Ansaugluft, welche durch den Niederdruckkompressor, welcher in dem Ansaugluftkanal an einer Position stromaufwärts des Hochdruckkompressors angeordnet ist, zu kühlen oder zu erhitzen, der Wärmetauschmediumzirkulationskanal bereitgestellt, welcher den in dem Hochdruckkompressorgehäuse ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal, den in dem Niederdruckkompressorgehäuse ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal und die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, beinhaltet.
Ebenso hat der Erfinder als Resultat eines ernsthaften Studiums herausgefunden, dass in einem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals zirkuliert, die durch den Hochdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft effizienter gekühlt oder erhitzt werden können, als verglichen mit einem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals und des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals zirkuliert.
In Anbetracht dessen zirkuliert in dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals.
Somit können mit dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung die durch den Hochdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft effizienter gekühlt oder erhitzt werden, als verglichen mit dem in der JP 2010-255534 A offenbarten Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor, in welchem kein Wärmetauschmediumkanal zum Kühlen oder Erhitzen des Hochdruckkompressors und des Niederdruckkompressors bereitgestellt ist.
Darüber hinaus können mit dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung die durch den Hochdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft effizienter gekühlt oder erhitzt werden, als verglichen mit einem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals und des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals zirkuliert.
In dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung kann der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal in dem Hochdruckkompressorgehäuse an einer einem Hochdruckkompressorflügelrad zugewandten ersten Position oder einer Position stromaufwärts der ersten Position angeordnet sein.
Ebenso kann in dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal in dem Niederdruckkompressorgehäuse an einer einem Niederdruckkompressorflügelrad zugewandten zweiten Position oder einer Position stromaufwärts der zweiten Position angeordnet sein.
Und zwar ist in diesem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal in dem Hochdruckkompressorgehäuse an der dem Hochdruckkompressorflügelrad zugewandten ersten Position oder der Position stromaufwärts der ersten Position angeordnet. Somit wird die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor durch das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal an er ersten Position oder der Position stromaufwärts der ersten Position gekühlt, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal niedriger als die Temperatur der Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor ist. Dies kann die Möglichkeit einer Bildung von Ablagerungen an der ersten Position, an welcher sich die Ablagerungen wahrscheinlich bilden, reduzieren.
Das heißt, in diesem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor kann die Möglichkeit einer Bildung von Ablagerungen an der ersten Position reduziert werden, wie verglichen mit einem Beispiel, in welchem der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal nicht an einer von der ersten Position des Hochdruckkompressorgehäuses und der Position stromaufwärts der ersten Position bereitgestellt ist.
Ferner ist in diesem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal in dem Niederdruckkompressorgehäuse an der dem Niederdruckkompressorfügelrad zugewandten zweiten Position oder der Position stromaufwärts der zweiten Position angeordnet. Somit wird die Ansaugluft in dem Niederdruckkompressor durch das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal an der zweiten Position oder der Position stromaufwärts der zweiten Position gekühlt, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal niedriger als Temperatur der Ansaugluft in dem Niederdruckkompressor ist. Dies kann die Möglichkeit einer Bildung von Ablagerungen an der zweiten Position, an welcher sich die Ablagerungen wahrscheinlich bilden, reduzieren.
Das heißt, dass in diesem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor die Möglichkeit einer Bildung der Ablagerungen an der zweiten Position reduziert werden kann, verglichen mit einem Beispiel, in welchem der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal nicht an einer von der zweiten Position des Niederdruckkompressorgehäuses und der Position stromaufwärts der zweiten Position bereitgestellt ist.
In dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung kann der Wärmetauschmediumzirkulationskanal eine andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung beinhalten, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen.
Ebenso kann in dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal in einer Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals, der anderen Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals zirkulieren.
Und zwar zirkuliert in diesem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals, der anderen Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals. Aus diesem Grund wird, falls die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal niedriger ist, als die Temperatur der Ansaugluft in dem Niederdruckkompressor und der Temperatur der Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor, das Wärmetauschmedium, dessen Temperatur beim Strömen durch den Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal erhöht wurde, beim Strömen durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung gekühlt und strömt dann durch den Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal.
Ferner wird in diesem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor, falls die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal höher ist, als die Temperatur der Ansaugluft in den Niederdruckkompressor und die Temperatur der Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor, das Wärmetauschmedium, dessen Temperatur während eines Strömens durch den Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal erhöht wurde, während eines Strömens durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung erhitzt, und strömt dann durch den Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal.
Somit kann dieses Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor eine Möglichkeit reduzieren, dass die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor nicht ausreichend gekühlt werden kann, wenn es nötig ist, die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor zu kühlen, und eine Möglichkeit reduzieren, dass die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor nicht ausreichend erhitzt werden kann, wenn es nötig ist, die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor zu erhitzen, verglichen mit einem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium, welches durch den Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal geflossen ist, durch den Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal strömt, ohne durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung zu strömen.
Nach dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Offenbarung kann die durch den Hochdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor aufgeladene Ansaugluft effizient gekühlt oder erhitzt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaubild, welches schematisch einen Hauptteil eines Beispiels zeigt, auf welches ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach einer ersten Ausführungsform angewendet wird;
2 ist eine schematisch vergrößerte Schnittansicht eines Hochdruckkompressors eines in 1 gezeigten Hochdruckturboladers;
3 ist eine schematisch vergrößerte Schnittansicht eines Niederdruckkompressors eines in 1 gezeigten Niederdruckturboladers;
4 ist ein schematisches Blockschaubild eines anderen Hauptteils eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird;
5 ist ein schematisches Blockschaubild eines anderen Hauptteils eines Beispiels, auf welches ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach einer zweiten Ausführungsform angewendet wird;
6 ist ein schematisches Blockschaubild eines anderen Hauptteils eines Beispiels, auf welches ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach einer dritten Ausführungsform angewendet wird;
7 ist ein Graph, welcher die Temperaturverschiebung eines Wärmetauschmediums in einem Wärmetauschmediumzirkulationskanal zeigt, welche in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, erhalten wird, wenn das Wärmetauschmedium durch eine Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung gekühlt wird, und welcher die Temperaturänderung des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal zeigt, welche in dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, erhalten wird, wenn das Wärmetauschmedium durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung gekühlt wird; und
8 ist ein schematisches Blockschaubild eines anderen Hauptteils eines Beispiels, auf welches ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach einer vierten Ausführungsform angewendet wird.
Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden wird eine erste, ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Offenbarung betreffende Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein Schaubild, welches schematisch einen Hauptteil eines Beispiels zeigt, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird. 2 ist eine schematisch vergrößerte Schnittansicht eines Hochdruckkompressors 4a eines in 1 gezeigten Hochdruckturboladers 4. 3 ist eine schematisch vergrößerte Schnittansicht eines Niederdruckkompressors 5a eines in 1 gezeigten Niederdruckturboladers 5. 4 ist ein schematisches Blockschaubild eines anderen Hauptteils eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird.
In einem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, sind ein Ansaugluftkanal 2 (vgl. 1, 2 und 3) und ein Abgaskanal 3 (vgl. 1) mit einem Verbrennungsmotorhauptkörper 1 (vgl. 1) verbunden. In dem Ansaugluftkanal 2 ist der Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2), welcher ein Kompressor des Hochdruckturboladers 4 (vgl. 1 und 2) ist, angeordnet. In einem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 (vgl. 2 und 4), welches ein Gehäuse des Hochdruckkompressors 4a ist, ist ein Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f (vgl. 2 und 4) ausgebildet.
Ebenso ist in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 ein Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 (vgl. 1 und 2) installiert. Das Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 ist mit einem Hochdruckturbinenflügelrad 4c2 (vgl. 1) einer Hochdruckturbine 4c (vgl. 1) durch eine Welle 4b (vgl. 1 und 2) gekoppelt. Die Welle 4b wird durch Lager (nicht gezeigt) derart gelagert, dass sie um eine Mittelachse 4b1 (vgl. 2) rotieren kann. Das Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 ist mit einem Einlasskanal 4a1a (vgl. 2) und einem Schneckenkanal 4a1b (vgl. 2) ausgestattet. Der Einlasskanal 4a1a erstreckt sich in der Richtung der Mittelachse 4b1 der Welle 4b. Der Schneckenkanal 4a1b erstreckt sich in der Umfangsrichtung der Welle 4b. Der Einlasskanal 4a1a ist mit dem Ansaugluftkanal 2 an einer Position stromaufwärts des Hochdruckkompressors 4a verbunden. Der Schneckenkanal 4a1b ist mit dem Ansaugluftkanal 2 an einer Position an der Seite stromabwärts des Hochdruckkompressors 4a verbunden.
In dem in 2 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist eine Manteloberfläche 4a1b, welche eine Oberfläche eines Mantelabschnitts 4a1 derart ausgebildet, dass sie an der Seite, die näher zu der Mittelachse 4b1 als dem Einlasskanal 4a1a ist, ausbuchtet, und ist dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandt. Zwischen dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 und dem Schneckenkanal 4a1b ist ein Diffusorabschnitt 4a1e bereitgestellt. Die kinetische Energie der von dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 ausströmenden Ansaugluft wird durch den Diffusorabschnitt 4a1e in Druck umgewandelt. Als Ergebnis wird die Ansaugluft komprimiert und wird die Temperatur der Ansaugluft erhöht.
In dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 (vgl. 2 und 4) an einer dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 (vgl. 1 und 2) zugewandten Position (welche einer „ersten Position” nach dem vorliegenden Anspruch 4 entspricht) derart angeordnet, dass die Ansaugluft, durch ein Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f (vgl. 2 und 4) gekühlt werden kann, bevor die Ansaugluft durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) komprimiert wird, um die Temperatur der Ansaugluft zu erhöhen, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums niedriger als die dieser Ansaugluft ist, oder durch das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f erhitzt werden kann, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums höher als die dieser Ansaugluft ist.
In dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist der Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3), welcher ein Kompressor des Niederdruckturboladers 5 (vgl. 1 und 3) ist, in dem Ansaugluftkanal 2 (1 bis 3) an einer Position stromaufwärts des Hochdruckkompressors 4a (vgl. 1 und 2) angeordnet. In einem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 (vgl. 3 und 4), welches ein Gehäuse des Niederdruckkompressors 5a ist, ist ein Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f (vgl. 3 und 4) ausgebildet.
Ebenso ist in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ein Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 (vgl. 1 und 3) installiert. Das Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 ist mit einem Niederdruckturbinenflügelrad 5c2 (vgl. 1) einer Niederdruckturbine 5c (vgl. 1) durch eine Welle 5b (vgl. 1 und 3) gekoppelt. Die Welle 5b ist durch Lager (nicht gezeigt) derart gelagert, dass sie um eine Mittelachse 5b1 (vgl. 3) rotieren kann. Das Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ist mit einem Einlasskanal 5a1a (vgl. 3) und einem Schneckenkanal 5a1b (vgl. 3) ausgestattet. Der Einlasskanal 5a1a erstreckt sich in der Richtung der Mittelachse 5b1 der Welle 5b. Der Schneckenkanal 5a1b erstreckt sich in der Umfangsrichtung der Welle 5b. Der Einlasskanal 5a1a ist mit dem Ansaugluftkanal 2 an einer Position stromaufwärts des Niederdruckkompressors 5a verbunden. Der Schneckenkanal 5a1b ist mit dem Ansaugluftkanal 2 an einer Position an der Seite stromabwärts des Niederdruckkompressors 5a verbunden.
In dem in 3 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist eine Manteloberfläche 5a1d, welche eine Oberfläche eines Mantelabschnitts 5a1c ist, derart ausgebildet, dass sie an der Seite, welche der Mittelachse 5b1 näher als dem Einlasskanal 5a1a ist, ausbuchtet, und ist dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandt. Zwischen dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 und dem Schneckenkanal 5a1b ist ein Diffusorabschnitt 5a1e bereitgestellt. Die kinetische Energie der von dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 ausströmenden Ansaugluft wird durch den Diffusorabschnitt 5a1e in Druck umgewandelt. Als ein Ergebnis ist die Ansaugluft komprimiert und ist die Temperatur der Ansaugluft erhöht. Von dem Verbrennungsmotorhauptkörper 1 (vgl. 1) wird über einen Blow-by-Gaskanal (nicht gezeigt) an einer Position stromaufwärts des Niederdruckkompressors 5a ein Öl enthaltendes Blow-by-Gas in den Ansaugluftkanal 2 eingeleitet.
In dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 (vgl. 3 und 4) an einer dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 (vgl. 1 und 3) zugewandten Position (welche einer „zweiten Position” nach dem vorliegenden Anspruch 5 entspricht) derart angeordnet, dass, bevor die Ansaugluft durch den Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) komprimiert wird, um die Temperatur der Ansaugluft zu erhöhen, die Ansaugluft durch das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f (vgl. 3 und 4) gekühlt werden kann, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums niedriger als die dieser Ansaugluft ist, oder durch das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f erhitzt werden kann, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums größer als die dieser Ansaugluft ist.
In dem in 1 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, sind ein Ansaugluftumgehungskanal 6a, welcher konfiguriert ist, den Hochdruckkompressor 4a des Hochdruckturboladers 4 zu umgehen, und ein in dem Ansaugluftumgehungskanal 6a angeordnetes Ansaugluftumgehungsventl 6b bereitgestellt. Ebenso sind ein Abgasumgehungskanal 7a, welcher konfiguriert ist, die Hochdruckturbine 4c des Hochdruckturboladers 4 zu umgehen, und ein in dem Abgasumgehungskanal 7a angeordnetes Abgasumgehungsventil 7b bereitgestellt. Ferner sind ein Überströmkanal 8a, welcher konfiguriert ist, die Niederdruckturbine 5c des Niederdruckturboladers 5 zu umgehen, und ein in dem Überströmkanal 8a angeordnetes Überströmventil 8b bereitgestellt. Das Signal zum Steuern des Ansaugluftumgehungsventils 6b, das Signal zum Steuern des Abgasumgehungsventils 7b und das Signal zum Steuern des Überströmventils 8b werden von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) ausgegeben.
In dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist ein Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 (vgl. 4) bereitgestellt, welcher den n dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 (vgl. 2 und 4) ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f (vgl. 2 und 4), den in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 (vgl. 3 und 4) ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f (vgl. 3 und 4), eine Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a (vgl. 4), welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, und eine Pumpe 10b (vgl. 4) beinhaltet.
In dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, sind, genauer ausgedrückt: die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und die Pumpe 10b über einen Wärmetauschmediumkanal 10c1 miteinander verbunden; die Pumpe 10b und der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f des Niederdruckkompressorgehäuses 5a1 über einen Wärmetauschmediumkanal 10c2 miteinander verbunden; der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f und der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f des Hochdruckkompressorgehäuses 4a1 über einen Wärmetauschmediumkanal 10c3 miteinander verbunden; und der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a über einen Wärmetauschmediumkanal 10c4 miteinander verbunden.
Wenn es in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, beispielsweise nötig ist, die durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft aufgrund dessen, dass die Außenlufttemperatur höher als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert ist, zu kühlen, wird die Temperatur des Wärmetauschmediums durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a verringert. Das heißt, das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressortauschmediumkanal 4a1f und das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f dienen als ein Kühlmedium.
Wenn es in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, beispielsweise nötig ist, die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft wegen einem Grunde, dass die Außenlufttemperatur niedriger als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert ist, aufzuheizen, wird die Temperatur des Wärmetauschmediums durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a erhöht. Das heißt, das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f dienen als ein Heizmedium.
Somit können in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft effizienter gekühlt oder erhitzt werden, als verglichen mit dem in JP 2010-255534 A offenbarten Beispiel des Aufladungssystems für einen Verbrennungsmotor, in welchem kein Wärmetauschmediumkanal zum Kühlen oder Erhitzen des Hochdruckkompressors 4a und des Niederdruckkompressors 5a bereitgestellt ist.
Ferner hat der Erfinder als Resultat eines ernsthaften Studiums herausgefunden, dass in einem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f zirkuliert, wie in 4 durch einen Pfeil mit durchgezogener Linie, „erste Ausführungsform”, angezeigt, die durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft effizienter gekühlt oder erhitzt werden kann, als verglichen mit einem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f und des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f zirkuliert, wie in 4 durch einen Pfeil mit Strich-Ein-Punkt-Linie, „Vergleichsbeispiel”, angezeigt.
Genauer ausgedrückt ist die erste, als Ergebnis ernsthaften Studiums des Erfinders verwendete Voraussetzung, dass eine Kühleffizienz ηkühl der Ansaugluft durch das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 (vgl. 2 und 4) und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 (vgl. 3 und 4) auf 10 [%] festgelegt ist und dass die Temperatur Tgout°C der, aus jeder des Hochdruckkompressorgehäuses 4a1 und des Niederdruckkompressorgehäuses 5a1 ausströmenden Ansaugluft basierend auf der Temperatur Tgin°C der, in jedes von dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 hineinströmenden Ansaugluft, der Temperatur Twin des, in jedes von dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 hineinströmenden Wärmetauschmediums und der folgenden Gleichung 1 berechnet wird. Zudem wird, als Ergebnis ersthaften Studiums durch den Erfinder, Wasser als Wärmetauaschmedium verwendet. ηlkühl[%] = Tgin – Tgout / Tgin – Twin × 100 (1)
Nach der zweiten, als Ergebnis ernsthaften Studiums des Erfinders verwendeten Voraussetzung wird angenommen, dass die Hitze, welche zu einem Abfall der Temperatur der Ansaugluft in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 (vgl. 2 und 4) und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 (vgl. 3 und 4) äquivalent ist, von dem Wärmetauschmedium voll aufgenommen wird. Ferner ist die dritte, als Ergebnis ernsthaften Studiums des Erfinders verwendete Voraussetzung, dass die Temperatur des Wärmetauschmediums, nachdem es durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a (vgl. 4) gekühlt worden ist, auf 50°C festgelegt ist, und dass die Flussrate des Wärmetauschmediums, welches in jedes von dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 hineinströmt, auf 2 [l/min] festgelegt ist. Darüber hinaus ist die vierte, als Ergebnis ernsthaften Studiums des Erfinders verwendete Voraussetzung, dass eine Kompressoreffizienz μcomp von jedem von dem Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) und dem Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) auf 70 [%] festgelegt ist, und nach der fünften, als Ergebnis ernsthaften Studiums des Erfinders verwendeten Voraussetzung, wird angenommen, dass die Ansaugluft die Luft ist.
Genauer wird der Absolutdruck Pout [kPa] der aus jedem von dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ausströmenden Ansaugluft basierend auf der Temperatur Tgin°C der in jedes von dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 hineinströmenden Ansaugluft, der Temperatur Tgout°C der aus jedem von dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ausströmenden Ansaugluft, dem Absolutdruck Pin [kPa] der in jedes von dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 hineinströmenden Ansaugluft, der Kompressoreffizienz ηcomp, dem Verhältnis κ einer spezifischen Wärme und der folgenden Gleichung 2 berechnet.
Ferner ist die sechste, als Ergebnis ernsthaften Studiums des Erfinders verwendete Voraussetzung, dass die Flussrate der in jedes von dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 (vgl. 2 und 4) und dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 (vgl. 3 und 4) hineinströmenden Ansaugluft auf 70 [g/s] festgelegt ist.
Zusätzlich ist die siebte, als Ergebnis ernsthaften Studiums des Erfinders verwendete Voraussetzung, dass, wenn die von dem Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft und die von dem Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft nicht von dem Wärmetauschmedium gekühlt werden, der Absolutdruck der Ansaugluft an einer Position P1a (vgl. 1) des Ansaugluftkanals 2 (vgl. 1) stromaufwärts des Niederdruckkompressors 5a auf 100 [kPa] festgelegt ist, und dass die Temperatur der Ansaugluft an der Position Pa1 auf 25°C festgelegt ist. Ebenso wird, basierend auf der vorstehend beschriebenen Gleichung 2 der Absolutdruck der Ansaugluft an einer Position P1b (vgl. 1) des Ansaugluftkanals 2 zwischen dem Niederdruckkompressor 5a und dem Hochdruckkompressor 4a als der Wert von 150 [kPa] berechnet, und wird die Temperatur der Ansaugluft an der Position P1b als der Wert von 80°C berechnet. Zusätzlich wird, basierend auf der vorstehend beschriebenen Gleichung 2 der Absolutdruck der Ansaugluft an einer Position P1c (vgl. 1) des Ansaugluftkanals 2 an der Seite stromabwärts des Hochdruckkompressors 4a als der Wert von 270 [kPa] berechnet, und wird die Temperatur der Ansaugluft an der Position P1c als der Wert von 170°C berechnet.
Ferner wird nach der achten, als Ergebnis ernsthaften Studiums des Erfinders verwendeten Voraussetzung angenommen, dass das Druckverhältnis des Hochdruckkompressors 4a immer konstant ist, und dass das Druckverhältnis des Niederdruckkompressors 5a immer konstant ist.
Als Ergebnis ernsthaften Studiums durch den Erfinder wird in dem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f, wie durch den Pfeil mit durchgezogener Linie „erste Ausführungsform” in 4 angezeigt, zirkuliert, die Temperatur des Wärmetauschmediums an einer Position P2a (vgl. 4) stromaufwärts des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f entsprechend der dritten, vorstehend beschriebenen Voraussetzung als 50°C erhalten. Ebenso wird in diesem Beispiel, nach der vorstehend beschriebenen siebten Voraussetzung, die Temperatur der Ansaugluft an der Position P1a (vgl. 1) als 25°C erhalten. Ferner wird in diesem Beispiel, entsprechend den ersten bis achten, vorstehend beschriebenen Voraussetzungen und Berechnungen mit vorstehend beschriebenen Gleichungen 1 und 2, die Temperatur der Ansaugluft an der Position P1b (vgl. 1) als 77°C erhalten.
Das heißt, der Erfinder hat als Ergebnis ernsthaften Studiums herausgefunden, dass die Temperatur (77[°C]) der Ansaugluft an der Position P1b in dem durch den Pfeil mit durchgezogener Linie „erste Ausführungsform” in 4 angezeigten Beispiel um 3°C gesenkt wird, verglichen mit der Temperatur (80[°C]) der Ansaugluft an der Position P1b in dem Beispiel, in welchem die Ansaugluft nicht durch das Wärmetauschmedium gekühlt wird. Ferner ist nach den ersten bis achten, vorstehend beschriebenen Voraussetzungen, die Abnahme von 3°C der Temperatur der Ansaugluft äquivalent zu einer Erhöhung von 1,5°C der Temperatur des Wärmetauschmediums. Entsprechend wird die Temperatur des Wärmetauschmediums an der Position P2b (vgl. 4) zwischen dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f und dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f zu 51,5°C verschoben.
Ferner wird aufgrund ernsthaften Studiums des Erfinders, gemäß der Temperatur (77[°C]) der Ansaugluft an der Position P1b, gemäß der ersten bis achten, vorstehend beschriebenen Voraussetzungen und gemäß den Berechnungen mit den vorstehend beschriebenen Gleichungen 1 und 2 die Temperatur der Ansaugluft an der Position P1c (vgl. 1) zu 156,8°C verschoben. Zusätzlich wird die Temperatur des Wärmetauschmediums an der Position P2c (vgl. 4) an der Seite stromabwärts des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f zu 58,2°C verschoben.
Ebenso wird aufgrund ernsthaften Studiums durch den Erfinder, wie in 4 durch den Pfeil mit Strich-Ein-Punkt-Linie „Vergleichsbeispiel” angezeigt, in dem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f und des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f zirkuliert, die Temperatur des Wärmetauschmediums an der Position P2c (vgl. 4) stromaufwärts des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f entsprechend der dritten Voraussetzung zu 50°C verschoben, wird die Temperatur der Ansaugluft an der Position P1a (vgl. 1) entsprechend der siebten Voraussetzung zu 25°C verschoben und wird die Temperatur der Ansaugluft an der Position P1b (vgl. 1) zu 78°C verschoben, und zwar entsprechend der ersten bis achten, vorstehend beschriebenen Voraussetzungen und den Berechnungen mit vorstehend beschriebenen Gleichungen 1 und 2.
Darüber hinaus wird aufgrund ernsthaften Studiums des Erfinders die Temperatur der Ansaugluft an der Position P1c (vgl. 1) zu 157,8°C verschoben, und zwar gemäß der Temperatur (78[°C]) der Ansaugluft an der Position P1b, gemäß den ersten bis achten, vorstehend beschriebenen Voraussetzungen und gemäß den Berechnungen mit den vorstehend beschriebenen Gleichungen 1 und 2.
Das heißt, der Erfinder hat als Ergebnis ernsthaften Studiums herausgefunden, dass die Temperatur (157,8[°C]) der Ansaugluft an der Position P1c in dem in 4 durch den Pfeil mit Strich-Ein-Punkt-Linie „Vergleichsbeispiel” angezeigten Beispiel um annäherungsweise 12°C verringert wird, verglichen mit der Temperatur (170[°C]) der Ansaugluft an der Position P1c in dem Beispiel, in welchem die Ansaugluft nicht durch das Wärmetauschmedium gekühlt wird. Ferner, entsprechend den ersten bis achten, vorstehend beschriebenen Voraussetzungen, ist die Abnahme von annäherungsweise 12°C der Temperatur der Ansaugluft äquivalent zu einer Zunahme von 10,1°C der Temperatur des Wärmetauschmediums. Entsprechend wird die Temperatur des Wärmetauschmediums an der Position P2b (vgl. 4) zwischen dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f und dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f zu 60,1°C verschoben. Zusätzlich wird die Temperatur des Wärmetauschmediums an der Position P2a (vgl. 4) an der Seite stromabwärts des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f zu 61,1°C verschoben.
Wie vorstehend beschrieben, hat der Erfinder als Ergebnis ernsthaften Studiums herausgefunden, dass in dem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f, wie in 4 durch den Pfeil mit durchgezogener Linie „erste Ausführungsform” angezeigt, zirkuliert, die durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft effizienter gekühlt werden können, als verglichen mit dem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f und des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f, wie in 4 durch den Pfeil mit Strich-Ein-Punkt-Linie „Vergleichsbeispiel” angezeigt, zirkuliert.
Gleichermaßen hat der Erfinder als Ergebnis ernsthaften Studiums herausgefunden, dass in dem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f, die in 4 durch den Pfeil mit durchgezogener Linie „erste Ausführungsform” angezeigt, zirkuliert, die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft effizienter erhitzt werden können, als verglichen mit dem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in den Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f und des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f, wie in 4 durch den Pfeil mit Strich-Ein-Punkt-Linie „Vergleichsbeispiel” angezeigt, zirkuliert.
In Anbetracht dessen wird in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f, wie in 4 durch den Pfeil mit durchgezogener Linie „erste Ausführungsform” angezeigt, zirkuliert.
Somit können in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft effizienter gekühlt oder erhitzt werden, als verglichen mit dem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f und des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f, wie in 4 durch den Pfeil mit Strich-Ein-Punkt-Linie „Vergleichsbeispiel” angezeigt, zirkuliert.
Genauer, da in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft effizienter gekühlt werden, kann der Liefergrad des Verbrennungsmotors verbessert werden und kann dadurch das Motormoment verbessert werden.
Zudem, wie vorstehend beschrieben, ist in dem in 2 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 an der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position angeordnet. Andererseits kann anstelle des Vorstehenden, in einem anderen Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 an einer Position stromaufwärts (d. h., in 2 der linken Seite) von der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position angeordnet sein.
Somit wird, mit dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform, an der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position oder einer Position stromaufwärts (d. h., in 2 der linken Seite) von der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a durch das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f gekühlt, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f niedriger als die Temperatur der Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a ist. Dies kann die Möglichkeit einer Bildung von Ablagerungen an der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position, an welcher die Ablagerungen sich wahrscheinlich bilden, reduzieren.
Das heißt, in dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform kann die Möglichkeit einer Bildung von Ablagerungen an der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position reduziert werden, verglichen mit einem Beispiel, in welchem der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f nicht an einer von der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position und einer Position stromaufwärts (d. h., in 2 der linken Seite) von der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position bereitgestellt ist.
Darüber hinaus ist, wie vorstehend beschrieben, in dem in 3 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 an der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position angeordnet. Anstelle dessen kann andererseits, in einem anderen Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 an einer Position stromaufwärts (d. h., in 3 der linken Seite) der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position angeordnet sein.
Somit wird, mit dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform, an der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position oder einer Position stromaufwärts (d. h., in 3 der linken Seite) von der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position die Ansaugluft in dem Niederdruckkompressor 5a durch das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f gekühlt, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f niedriger als die Temperatur der Ansaugluft in dem Niederdruckkompressor 5a ist. Dies kann die Möglichkeit einer Bildung von Ablagerungen an der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position, an welcher die Ablagerungen sich wahrscheinlich bilden, reduzieren.
Das heißt, in dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform kann die Möglichkeit einer Bildung von Ablagerungen an der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position reduziert werden, verglichen mit einem Beispiel, in welchem der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f nicht in einer von der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position und einer Position stromaufwärts (d. h., der linken Seite in 3) von der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position bereitgestellt ist.
In dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 (vgl. 4) separat von einem Motorkühlwasserzirkulationskanal (nicht gezeigt) zum Kühlen des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 (vgl. 1) bereitgestellt.
Genauer, wird in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, nicht ein Kühler (nicht gezeigt) für das Motorkühlwasser als die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a (vgl. 4) genutzt, aber stattdessen wird beispielsweise ein Kühler, welcher separat von dem Kühler für das Motorkühlwasser bereitgestellt ist, genutzt. Der als die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a verwendete Kühler ist beispielsweise auf die gleiche Art konfiguriert, wie ein bekannter Kühler für das Motorkühlwasser.
Das heißt, in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, wird die Temperatur des in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanals 10 zirkulierenden Wärmetauschmediums durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, welche gleichermaßen als ein bekannter Kühler für das Motorkühlwasser dient, gesenkt.
Darüber hinaus beinhaltet in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a eine Heizung (nicht gezeigt), welche auf die gleiche Weise konfiguriert ist, wie beispielsweise eine bekannte elektrische Heizung, um die Temperatur des Wärmetauschmediums, welches in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zirkuliert, zu erhöhen.
In einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, kann die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a anstelle der Heizung eine beliebige bekannte Vorrichtung enthalten, wie eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, die Wärme des Abgases eines Verbrennungsmotors zur Wiederbenutzung zurückzugewinnen, was beispielsweise in JP 5772652 B offenbart ist. Nach dieser Art von Vorrichtung kann die Temperatur des Wärmetauschmediums, welches in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zirkuliert, erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, hat in dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a eine Funktion, die Temperatur des in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zirkulierenden Wärmetauschmediums zu senken, und eine Funktion, die Temperatur des in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zirkulierenden Wärmetauschmediums zu erhöhen. Andererseits kann in einem anderen Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a nur die Funktion des Senkens der Temperatur des in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zirkulierenden Wärmetauschmediums beinhalten.
Alternativ kann in noch einem anderen Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a nur die Funktion des Erhöhens der Temperatur des in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zirkulierenden Wärmetauschmediums beinhalten.
In dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, sind der Hochdruckkompressor 4a und der Niederdruckkompressor 5a in dem Ansaugluftkanal 2, wie in 1 gezeigt, in Serie angeordnet, und wird das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f, wie in 4 durch den Pfeil mit durchgezogener Linie „erste Ausführungsform” angezeigt, zirkuliert. Andererseits können in einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ein oder mehrere andere Kompressoren (nicht gezeigt) zusätzlich in dem Ansaugluftkanal 2 an einer Position stromaufwärts des Niederdruckkompressors 5a angeordnet sein, anstelle des vorstehenden.
In noch einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, wird das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, einem Wärmetauschmediumkanal (nicht gezeigt) für den einen oder mehrere vorstehend beschriebene andere Kompressoren (nicht gezeigt), dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f und dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f zirkuliert.
In dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel wird das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform auf ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor, welches den Hochdruckkompressor 4a des Hochdruckturboladers 4 und den Niederdruckkompressor 5a des Niederdruckturboladers 5 beinhaltet, angewendet. In Gegensatz hierzu kann in einem weiteren Beispiel das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform auf ein Aufladungssystem für einen inneren Verbrennungsmotor, welches einen Hochdruckkompressor (nicht gezeigt) eines elektrisch angetriebenen Hochdruckladers (nicht gezeigt) und einen Niederdruckkompressor (nicht gezeigt) eines elektrisch angetriebenen Niederdruckladers (nicht gezeigt) beinhaltet, angewendet werden. In noch einem weiteren Beispiel kann das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform auf ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor, welches einen Hochdruckkompressor (nicht gezeigt) eines elektrisch angetriebenen Hochdruckladers (nicht gezeigt) und den Niederdruckkompressor 5a des Niederdruckturboladers 5 beinhaltet, angewendet werden. In noch einem weiteren Beispiel kann das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform auf eine Aufladungssystem für einen inneren Verbrennungsmotor, welches den Hochdruckkompressor 4a des Hochdruckturboladers 4 und einen Niederdruckkompressor 5a (nicht gezeigt) eines elektrisch angetriebenen Niederdruckladers (nicht gezeigt) beinhaltet, angewendet werden.
Ferner kann in einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, die Ansaugluft, welche noch nicht durch den Hochdruckkompressor 4a komprimiert wurde und deren Temperatur noch nicht erhöht wurde, selbst, wenn der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 an einer Position stromaufwärts (d. h., in 2 auf der linken Seite) der dem Hochdruckkompressorflügelrad 4a2 zugewandten Position angeordnet ist, durch das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f gekühlt werden, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums niedriger als die dieser Ansaugluft ist, oder kann durch das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f erhitzt werden, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums höher als die dieser Ansaugluft ist.
Ferner kann anstelle des Vorstehenden in noch einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 an einer anderen Position als der vorstehend beschriebenen Position angeordnet sein.
Ferner kann in einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach er ersten Ausführungsform angewendet wird, die Ansaugluft, welche noch nicht durch den Niederdruckkompressor 5a komprimiert worden ist und deren Temperatur noch nicht erhöht wurde, selbst, wenn der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 an einer Position stromaufwärts (d. h., auf der linken Seite in 3) der dem Niederdruckkompressorflügelrad 5a2 zugewandten Position angeordnet ist, durch das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f gekühlt werden, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums niedriger als die dieser Ansaugluft ist, oder kann durch das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f erhitzt werden, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums höher als die dieser Ansaugluft ist.
Ferner kann anstelle des Vorstehenden in noch einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 an einer anderen Position als der vorstehend beschriebenen Position angeordnet sein.
Darüber hinaus können in einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Ansaugluftumgehungskanal 6a, das Ansaugluftumgehungsventil 6b, der Abgasumgehungskanal 7a, das Abgasumgehungsventil 7b, der Überströmkanal 8a und das Überströmventil 8b weggelassen werden.
Alternativ können in noch einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Abgasumgehungskanal 7a, das Abgasumgehungsventil 7b, der Überströmkanal 8a und das Überströmventil 8b weggelassen werden.
Alternativ können in noch einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Ansaugluftumgehungskanal 6a, das Ansaugluftumgehungsventil 6b, der Überströmkanal 8a und das Überströmventil 8b weggelassen werden.
Alternativ können in noch einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Ansaugluftumgehungskanal 6a, das Ansaugluftumgehungsventil 6b, der Abgasumgehungskanal 7a und das Abgasumgehungsventil 7b weggelassen werden.
Alternativ können in noch einem anderen Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor 5c nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Ansaugluftumgehungskanal 6a, das Ansaugluftumgehungsventil 6b, der Abgasumgehungskanal 7a, das Abgasumgehungsventil 7b, der Überströmkanal 8a und das Überströmventil 8b weggelassen werden, und zusätzlich hierzu kann eine variable Düsenvorrichtung (nicht gezeigt), welche in der Hochdruckturbine 4c an dem Einlass des Abgases angeordnet ist, bereitgestellt sein, um die Flussrate des Abgases, welches der Turbine 4c des Hochdruckturboladers 4 zugeführt wird, anzupassen.
Alternativ kann in noch einem weiteren Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Ansaugluftumgehungskanal 6a, das Ansaugluftumgehungsventil 6b, der Abgasumgehungskanal 7a, das Abgasumgehungsventil 7b, der Überströmkanal 8a und das Überströmventil 8b weggelassen werden, und zusätzlich hierzu kann eine variable Düsenvorrichtung (nicht gezeigt), welche in der Niederdruckturbine 5c an dem Einlas des Abgases angeordnet ist, bereitgestellt werden, um die Flussrate des Abgases, welches der Turbine 5c des Niederdruckturboladers zugeführt wird, anzupassen.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform hinsichtlich des Aufladungssystems für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Hauptteil eines Beispiels, auf welches ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, ist auf die gleiche Weise konfiguriert, wie der Hauptteil eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten, in 1 gezeigten Ausführungsform angewendet wird, abgesehen von den Punkten, welche nachstehend beschrieben werden. Deshalb kann nach dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform ein ähnlicher Effekt wie der des Aufladungssystems für einen Verbrennungsmotor nach der ersten, vorstehend beschriebenen Ausführungsform bereitgestellt werden, abgesehen von den Punkten, welche nachstehend beschrieben werden.
5 ist ein schematisches Blockschaubild eines anderen Hauptteils eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird.
In dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 bereitgestellt, welcher den in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f, den im dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, und die Pumpe 10b enthält. Andererseits ist in dem in 5 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 bereitgestellt, welcher ein in dem Verbrennungsmotorhauptkörper 1 (vgl. 1 und 5) ausgebildeten Kühlwasserkanal 1a, sowie den in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f, den in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, und die Pumpe 10b beinhaltet, und wird das Motorkühlwasser als das Wärmetauschmedium genutzt.
Das heißt, in dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 separat von einem Motorkühlwasserzirkulationskanal (nicht gezeigt) zum Kühlen des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 (vgl. 1) bereitgestellt. Andererseits kann anstelle des Vorstehenden, in dem in 5 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, ein Teil des Wärmetauschmediumzirkulationskanals 10 als ein Motorkühlwasserzirkulationskanal dienen.
Genauer wird in dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, der Kühler, welcher beispielsweise separat von dem Kühler (nicht gezeigt) für das Motorkühlwasser bereitgestellt ist, als die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a genutzt. Andererseits wird in dem in 5 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, anstelle des Vorstehenden der Kühler (nicht gezeigt) für das Motorkühlwasser als die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a anstelle des Vorstehenden genutzt.
Genauer gesagt, sind in dem in 5 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und die Pumpe 10b über den Wärmetauschmediumkanal 10c1 miteinander verbunden; die Pumpe 10b und der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f des Niederdruckkompressorgehäuses 5a1 über den Wärmetauschmediumkanal 10c2 miteinander verbunden; der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f und der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f des Hochdruckkompressorgehäuses 4a1 über den Wärmetauschmediumkanal 10c3 miteinander verbunden; der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a über den Wärmetauschmediumkanal 10c4 miteinander verbunden; der Wärmetauschmediumkanal 10c2 und der Kühlwasserkanal 1a des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 über einen Wärmetauschmediumkanal 10c5 miteinander verbunden; und der Kühlwasserkanal 1a und der Wärmetauschmediumkanal 10c4 über einen Wärmetauschmediumkanal 10c6 miteinander verbunden.
In dem in 5 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, wird die Temperatur des Motorkühlwassers, welches als das Wärmetauschmedium dient, durch den Kühler des Motorkühlwassers, welcher als die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a dient, gesenkt, wenn aufgrund dessen, dass die Außenlufttemperatur höher als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert ist, es beispielsweise nötig ist, die durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft zu kühlen und den Verbrennungsmotorhauptkörper 1 (vgl. 1 und 5) zu kühlen. Das heißt, das Wärmetauschmedium (Motorkühlwasser) in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und das Wärmetauschmedium (Motorkühlwasser) in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f dienen als ein Kühlmedium.
Ferner wird in dem in 5 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a erhöht und wird die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) an dem Kühlwasserkanal 1a des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 durch die Wärme des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 erhöht, wenn, aufgrund dessen, dass die Außenlufttemperatur niedriger als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert ist, es beispielsweise nötig ist, die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft zu erhitzen. Das heißt, das Wärmetauschmedium (Motorkühlwasser) in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und das Wärmetauschmedium (Motorkühlwasser) in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f dienen als ein Heizmedium.
In dem in 5 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, wie in dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, beinhaltet die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a eine Heizung (nicht gezeigt), welche auf die gleiche Weise konfiguriert ist, wie beispielsweise eine bekannte elektrische Heizung, um die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser), welches in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zirkuliert, zu erhöhen. Anstelle des Vorstehenden kann jedoch in einem anderen Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, eine Heizung zum Erhöhen der Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) wegelassen werden. In diesem Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform angewendet wird, wird die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) nicht durch die Wärme der Heizung erhöht, sondern wird die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) durch die Wärme des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 erhöht, und als ein Ergebnis werden die den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft erhitzt.
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform hinsichtlich des Aufladungssystems für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Hauptteil eines Beispiels, auf welches ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, ist auf die gleiche Weise konfiguriert, wie der Hauptteil des einen Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten, in 1 gezeigten Ausführungsform angewendet wird, abgesehen von den Punkten, welche nachstehend beschrieben werden. Deshalb kann nach dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform ein ähnlicher Effekt, wie der des Aufladungssystems für einen Verbrennungsmotor nach der ersten, vorstehend beschriebenen Ausführungsform, bereitgestellt werden, abgesehen von den Punkten, welche nachstehend beschrieben werden.
6 ist ein schematisches Blockschaubild eines anderen Hauptteils eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird.
In dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 bereitgestellt, welcher den in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f, den in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, und die Pumpe 10b beinhaltet. Andererseits wird in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 bereitgestellt, welcher eine andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a', welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, sowie den in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f, den in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, und die Pumpe 10b beinhaltet, und ist die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' an einer Position zwischen dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f des Hochdruckkompressorgehäuses 4a1 und des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f des Niederdruckkompressorgehäuses 5a1 angeordnet. Die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' kann beispielsweis auf die gleiche Weise konfiguriert sein, wie die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a.
Genauer ausgedrückt, sind in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und die Pumpe 10b über den Wärmetauschmediumkanal 10c1 miteinander verbunden; die Pumpe 10b und der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f des Niederdruckkompressorgehäuses 5a1 über den Wärmetauschmediumkanal 10c2 miteinander verbunden; der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f und die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' über den Wärmetauschmediumkanal 10c3 miteinander verbunden; die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' und der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f des Hochdruckkompressorgehäuses 4a1 über einen Wärmetauschmediumkanal 10c3' miteinander verbunden; und der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a über den Wärmetauschmediumkanal 10c4 miteinander verbunden.
In dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, wird die Temperatur des Wärmetauschmediums durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' gesenkt, wenn aufgrund dessen, dass die Außenlufttemperatur höher als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert ist, es beispielsweise nötig ist, die durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft zu kühlen, und dienen das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f als Kühlmedium.
Darüber hinaus wird in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, wenn es beispielsweise nötig ist, die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft zu erhitzen, aufgrund dessen, dass die Außenlufttemperatur niedriger als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' erhöht, und das Wärmetauschmedium in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und dienen das Wärmetauschmedium in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f als Heizmedium.
In dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, wird das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f, der anderen Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f, wie in 6 durch Pfeile angezeigt, zirkuliert.
7 ist ein Graph, welcher die Temperaturverschiebung des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zeigt, welche erhalten wurde, wenn das Wärmetauschmedium durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, gekühlt wird, und welcher die Temperaturverschiebung des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zeigt, welche erhalten wurde, wenn das Wärmetauschmedium durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a in dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, gekühlt wird. Genauer zeigt in 7 eine durchgezogene Linie die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, und zeigt eine gestrichelte Linie die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird.
In dem in 4 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, wird, wie in 7 durch die gestrichelte Linie „erste Ausführungsform” angezeigt, das Wärmetauschmedium durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a (vgl. 4 und 7) gekühlt, und an der Position der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a wird die Temperatur des Wärmetauschmediums von einem Wert Tw3 auf einen Wert Tw1 gesenkt. Dann wird an den Positionen des Wärmetauschmediumkanals 10c1 (vgl. 4 und 7), der Pumpe 10b (vgl. 4 und 7) und des Wärmetauschmediumkanals 10c2 (vgl. 4 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums auf dem Wert Tw1 aufrechterhalten. Dann wird an der Position des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f (vgl. 4 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums von dem Wert Tw1 auf einen Wert Tw2 erhöht. Dann wird an der Position des Wärmetauschmediumkanals 10c3 (vgl. 7 und 4) die Temperatur des Wärmetauschmediums auf den Wert Tw2 aufrechterhalten. Dann wird an der Position des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f (vgl. 4 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums von dem Wert Tw2 auf den Wert Tw3 erhöht. Dann wird an der Position des Wärmetauschmediumkanals 10c4 (vgl. 4 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums auf dem Wert Tw3 aufrechterhalten.
Das heißt, in diesem in 4 und 7 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten Ausführungsform angewendet wird, wird, wenn es nötig ist, die durch den Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft und die durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft zu kühlen, wie in 7 durch die gestrichelte Linie „erste Ausführungsform” angezeigt, die Temperatur des Wärmetauschmediums erhöht, um den Wert Tw3 an der Position des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f zu erreichen, und, als ein Ergebnis dessen, besteht eine Möglichkeit, dass die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a nicht ausreichend gekühlt werden kann.
Im Gegensatz hierzu wird in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, wie in 7 durch die durchgezogene Linie „dritte Ausführungsform” angezeigt, das Wärmetauschmedium durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a (vgl. 6 und 7) gekühlt und wird an der Position der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a die Temperatur des Wärmetauschmediums von dem Wert Tw2 zu dem Wert Tw1 gesenkt. Dann wird an den Positionen des Wärmetauschmediumkanals 10c1 (vgl. 6 und 7), der Pumpe 10b (vgl. 6 und 7) und des Wärmetauschmediumkanals 10c2 (vgl. 6 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums auf dem Wert Tw1 aufrechterhalten. Dann wird an der Position des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f (vgl. 6 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums von dem Wert Tw1 zu dem Wert Tw2 erhöht. Dann wird an der Position des Wärmetauschmediumkanals 10c3 (vgl. 6 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums auf dem Wert Tw2 aufrechterhalten. Dann wird das Wärmetauschmedium durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' (vgl. 6 und 7) gekühlt und wird an der Position der anderen Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' die Temperatur des Wärmetauschmediums von dem Wert Tw2 auf den Wert Tw1 gesenkt. Dann wird an der Position des Wärmetauschmediumkanals 10c3' (vgl. 6 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums auf dem Wert Tw1 aufrechterhalten. Dann wird an der Position des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f (vgl. 6 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums von dem Wert Tw1 auf den Wert Tw2 erhöht. Dann wird an der Position des Wärmetauschmediumkanals 10c4 (vgl. 6 und 7) die Temperatur des Wärmetauschmediums auf dem Wert Tw2 aufrechterhalten.
Das heißt, in diesem in 6 und 7 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, wenn es nötig ist, die durch den Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft und die durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft zu kühlen, wie in 7 durch die durchgestrichene Linie „dritte Ausführungsform” angezeigt, kann die Temperatur des Wärmetauschmediums gesenkt werden, um nicht den Wert Tw2 an der Position des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f zu überschreiten und als Ergebnis dessen kann die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a ausreichend gekühlt werden.
Und zwar wird in dem in 6 und 7 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f, der anderen Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f zirkuliert. Aufgrund dessen wird, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 niedriger als die Temperatur der Ansaugluft in dem Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) und die Temperatur der Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) ist, das Wärmetauschmedium, dessen Temperatur während des Strömens durch den Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f erhöht worden ist, gekühlt, während es durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' strömt, und strömt dann durch den Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f.
Somit kann durch das in 6 und 7 gezeigte Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, wenn es nötig ist, die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a zu kühlen, die Möglichkeit, dass die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a nicht ausreichend gekühlt werden kann, reduziert werden, verglichen mit einem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium, welches durch den Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f geflossen ist, durch den Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f strömt, ohne durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' zu strömen.
Darüber hinaus wird in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, wie vorstehend beschrieben, das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 in der Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 5a1f, der anderen Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals 4a1f zirkuliert. Aufgrund dessen wird, wenn die Temperatur des Wärmetauschmediums in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 höher als die Temperatur der Ansaugluft in dem Niederdruckkompressor 5a (vgl. 1 und 3) und die Temperatur der Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) ist, das Wärmetauschmedium, dessen Temperatur während des Strömens durch den Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f erhöht wurde, erhitzt, während es durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' strömt, und strömt dann durch den Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f.
Somit kann durch das in 6 gezeigte Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, wenn es nötig ist, die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a zu erhitzen, eine Möglichkeit, dass die Ansaugluft in dem Hochdruckkompressor 4a nicht ausreichend erhitzt werden kann, reduziert werden, verglichen mit dem Beispiel, in welchem das Wärmetauschmedium, welches durch den Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f geflossen ist, durch den Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f strömt, ohne durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' zu strömen.
Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform hinsichtlich des Aufladungssystems für einen Verbrennungsmotor nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Hauptteil eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, ist auf die gleiche Weise konfiguriert, wie der Hauptteil eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der ersten, in 1 gezeigten Ausführungsform angewendet wird, abgesehen von den Punkten, welche nachfolgend beschrieben werden. Ebenso ist ein anderer Hauptteil eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, auf die gleiche Weise konfiguriert, wie der Hauptteil eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten, in 6 gezeigten Ausführungsform angewendet wird, abgesehen von den Punkten, welche nachstehend beschrieben werden. Dadurch kann entsprechend dem Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform ein ähnlicher Effekt, wie der des Aufladungssystems für einen Verbrennungsmotor nach den ersten und dritten, vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt werden, abgesehen von den Punkten, welche nachstehend beschrieben werden.
8 ist ein schematisches Blockschaubild eines anderen Hauptteils eines Beispiels, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird.
In dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, ist der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 bereitgestellt, welcher den in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f, den in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, die Pumpe 10b und die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a', welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, beinhaltet. Andererseits ist in dem in 8 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 bereitgestellt, welcher den in dem Verbrennungsmotorhauptkörper 1 (vgl. 1 und 8) ausgebildeten Kühlwasserkanal 1a, sowie den in dem Hochdruckkompressorgehäuse 4a1 ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f, den in dem Niederdruckkompressorgehäuse 5a1 ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, die Pumpe 10b und die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a', welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen, beinhaltet, und wird das Motorkühlwasser als das Wärmetauschmedium verwendet.
Das heißt, in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, ist der Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 separat von einem Motorkühlwasserzirkulationskanal (nicht gezeigt) zum Kühlen des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 (vgl. 1) bereitgestellt. Andererseits kann anstelle des Vorstehenden in dem in 8 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, ein Teil des Wärmetauschmediumzirkulationskanals 10 als ein Motorkühlwasserzirkulationskanal dienen.
Genauer wird in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, der Kühler, welcher beispielsweise separat von dem Kühler (nicht gezeigt) für das Motorkühlwasser bereitgestellt ist, als die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a genutzt. Andererseits wird anstelle des Vorstehenden in dem in 8 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, der Kühler (nicht gezeigt) für das Motorkühlwasser als die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a genutzt.
Genauer ausgedrückt sind in dem in 8 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und die Pumpe 10b über den Wärmetauschmediumkanal 10c1 miteinander verbunden; die Pumpe 10b und der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f des Niederdruckkompressorgehäuses 5a1 über den Wärmetauschmediumkanal 10c2 miteinander verbunden; der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f und die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' über den Wärmetauschmediumkanal 10c3 miteinander verbunden; die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' und der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f des Hochdruckkompressorgehäuses 4a1 über den Wärmetauschmediumkanal 10c3' miteinander verbunden; der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a über den Wärmetauschmediumkanal 10c4 miteinander verbunden; der Wärmetauschmediumkanal 10c2 und der Kühlwasserkanal 1a des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 über den Wärmetauschmediumkanal 10c5 miteinander verbunden; und der Kühlwasserkanal 1a und der Wärmetauschmediumkanal 10c4 über den Wärmetauschmediumkanal 10c6 miteinander verbunden.
In dem in 8 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, wenn es aufgrund dessen, dass die Außenlufttemperatur höher als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert ist, beispielsweise nötig ist, die durch den Hochdruckkompressor 4a (vgl. 1 und 2) aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a (Vgl. 1 und 3) aufgeladene Ansaugluft zu kühlen und den Verbrennungsmotorhauptkörper 1 (Vgl. 1 und 8) zu kühlen, die Temperatur des Motorkühlwassers, welches als das Wärmetauschmedium dient, durch den Kühler für das Motorkühlwasser, welcher als die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a dient, und durch die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' gesenkt. Das heißt, das Wärmetauschmedium (Motorkühlwasser) in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und das Wärmetauschmedium (Motorkühlwasser) in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f dienen als ein Kühlmedium.
Darüber hinaus wird in dem in 8 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, wenn es aufgrund dessen, dass die Außenlufttemperatur niedriger als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert ist, beispielsweise nötig ist, die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft zu erhitzen, die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) durch die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und die andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' erhöht, und wird an den Kühlwasserkanal 1a des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) durch die Hitze des Verbrennungsmotorhauptkörpers erhöht. Das heißt, das Wärmetauschmedium (Motorkühlwasser) in dem Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 4a1f und das Wärmetauschmedium (Motorkühlwasser) in dem Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal 5a1f dienen als ein Heizmedium.
In dem in 8 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, wie in dem in 6 gezeigten Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der dritten Ausführungsform angewendet wird, beinhaltet jede der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a und der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung 10a' eine Heizung (nicht gezeigt), welche auf die gleiche Weise konfiguriert ist, wie beispielsweise eine bekannte elektrische Heizung, um die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser), welches in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal 10 zirkuliert, zu erhöhen. Anstelle des Vorstehenden kann jedoch in einem anderen Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, eine Heizung zum Erhöhen der Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) weggelassen werden. In diesem Beispiel, auf welches das Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach der vierten Ausführungsform angewendet wird, wird die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) nicht durch die Wärme der Heizung erhöht, sondern wird die Temperatur des Wärmetauschmediums (Motorkühlwasser) wird durch die Wärme des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 erhöht und, als ein Ergebnis, werden die durch den Hochdruckkompressor 4a aufgeladene Ansaugluft und die durch den Niederdruckkompressor 5a aufgeladene Ansaugluft aufgeheizt.
Nach einer fünften Ausführungsform kann jede der ersten bis vierten, vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und die vorstehend beschriebenen Beispiele angemessen kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-255534 A [0002, 0003, 0004, 0005, 0006, 0006, 0016, 0052]
JP 5772652 B [0081]

Claims

Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor mit: einem Verbrennungsmotorhauptkörper (1); einem Ansaugluftkanal (2), welcher mit dem Verbrennungsmotorhauptkörper (1) verbunden ist; einem Hochdruckkompressor (4a), welcher in dem Ansaugluftkanal (2) angeordnet ist; einem Niederdruckkompressor (5a), welcher in dem Ansaugluftkanal (2) an einer Position stromaufwärts des Hochdruckkompressors (4a) angeordnet ist; und einem Wärmetauschmediumzirkulationskanal (10), welcher einen in einem Hochdruckkompressorgehäuse (4a1) ausgebildeten Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal (4a1f), einen in einem Niederdruckkompressorgehäuse (5a1) ausgebildeten Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal (5a1f) und eine Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a), welche konfiguriert ist, die Temperatur eines Wärmetauschmediums anzupassen, beinhaltet, wobei das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal (10) in einer Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a), des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals (5a1f) und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals (4a1f) zirkuliert.
Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Wärmetauschmedium ein Kühlmedium ist; und die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a) konfiguriert ist, die Temperatur des Kühlmediums zu senken.
Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Wärmetauschmedium ein Heizmedium ist; und die Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a) konfiguriert ist, die Temperatur des Heizmediums zu erhöhen.
Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanal (4a1f) in dem Hochdruckkompressorgehäuse (4a1) an einer einem Hochdruckkompressorflügelrad (4a2) zugewandten ersten Position oder einer Position stromaufwärts der ersten Position angeordnet ist.
Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanal (5a1f) in dem Niederdruckkompressorgehäuse (5a1) an einer einem Niederdruckkompressorflügelrad (5a2) zugewandten zweiten Position oder einer Position stromaufwärts der zweiten Position angeordnet ist.
Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauschmediumzirkulationskanal (10) eine andere Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a') beinhaltet, welche konfiguriert ist, die Temperatur des Wärmetauschmediums anzupassen; und das Wärmetauschmedium in dem Wärmetauschmediumzirkulationskanal (10) in einer Reihenfolge der Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a), des Niederdruckkompressorwärmetauschmediumkanals (5a1f), der anderen Wärmetauschmediumstemperaturanpassvorrichtung (10a') und des Hochdruckkompressorwärmetauschmediumkanals (4a1f) zirkuliert.