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Die Erfindung betrifft einen Vorratsbehälter mit einem integrierten Ejektor, und insbesondere einen Vorratsbehälter mit einem integrierten Ejektor, der geeignet ist, ein von einer Gasquelle (einem Kühler, einem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel, einem turboseitigen Wassermantel usw.) in den Vorratsbehälter gesaugtes Gas in einem Kühlsystem für ein Fahrzeug unter Verwendung eines Kühlmittels zu kühlen.
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Im Allgemeinen erreicht, wenn ein Fahrzeug in Betrieb ist, eine Explosionstemperatur in einer Brennkammer des Verbrennungsmotors eine hohe Temperatur von etwa 1500°C. Wenn diese nicht richtig gekühlt wird, gibt es Probleme, wie eine Überhitzung des Verbrennungsmotors, die einen Schaden an sowohl verschiedenen Bauteilen als auch dem Verbrennungsmotor verursacht, eine reduzierte Viskosität von Schmieröl und eine abnormale Verbrennung, was den Verbrennungsmotor funktionsunfähig macht. Daher ist das Fahrzeug mit einem Kühlsystem zum Kühlen des Verbrennungsmotors ausgestattet.
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Das Kühlsystem weist einen Wassermantel, der in einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors ausgebildet ist, einen Kühler, der mit dem Wassermantel fluidverbunden ist, einen Heizkörper, der dem Innenraum des Fahrzeuges zugeführte Luft unter Verwendung eines in dem Wassermantel erwärmten Kühlmittels beheizt, und einen Vorratsbehälter auf, der mit dem Wassermantel und dem Kühler fluidverbunden ist.
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Außerdem kann ein Turbolader benachbart zu einer Seite des Verbrennungsmotors angeordnet sein. Der Turbolader ist eine Vorrichtung zum Erhöhen der Leistungsabgabe durch Drehen einer Turbine unter Verwendung des Abgasdruckes des Verbrennungsmotors, der zwangsläufig von dem Verbrennungsmotor erzeugt wird, und anschließendes Drücken der Ansaugluft mit einem Druck, der höher als der atmosphärische Druck ist, unter Verwendung dieser Drehkraft.
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Der Turbolader kann infolge der Wärme des Abgases und der hohen Drehzahl der Turbine einen abnormalen Verschleiß und ein Festfressen der Lager verursachen. Daher kann ein Wassermantel in dem Turbolader ausgebildet sein, und der Wassermantel des Turboladers (nachfolgend als turboseitiger Wassermantel bezeichnet) kann über eine Kühlmittelleitung des Verbrennungsmotors mit dem Wassermantel des Verbrennungsmotors (nachfolgend als verbrennungsmotorseitiger Wassermantel bezeichnet) fluidverbunden sein.
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Der Vorratsbehälter ist in einen nicht druckbeaufschlagten Vorratsbehälter und einen druckbeaufschlagten Vorratsbehälter unterteilt. In letzter Zeit wurde entsprechend der hohen Leistung des Verbrennungsmotors hauptsächlich der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter verwendet.
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Der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter kann seinen Innendruck durch eine an der Oberseite davon montierte Druckkappe konstant halten. Außerdem kann der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter über eine Entgasungsleitung direkt mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel und/oder dem turboseitigen Wassermantel verbunden sein, so dass Gase, die in dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel und/oder dem turboseitigen Wassermantel erzeugte werden, über die Entgasungsleitung in den Vorratsbehälter gesaugt werden können. Daher kann eine Entgasung wirksam durchgeführt werden.
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Hochtemperaturgase (oder heiße Gase) können entsprechend dem Kühlmittelzirkulationsmodus und dergleichen in dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel, dem turboseitigen Wassermantel, dem Kühler usw. erzeugt werden, und solche Hochtemperaturgase können über die Entgasungsleitung in den Vorratsbehälter gesaugt werden. Insbesondere werden in dem Verbrennungsmotorsystem die Hochtemperaturgase eher in dem turboseitigen Wassermantel als in dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel erzeugt. Die Entgasung der Hochtemperaturgase, welche ermöglicht, dass die Hochtemperaturgase in den Vorratsbehälter gesaugt werden können, kann vor allem in dem turboseitigen Wassermantel durchgeführt werden.
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Im Allgemeinen zirkuliert, wenn ein Startsystem eines Fahrzeuges in einem Einschaltzustand ist, eine Wasserpumpe in einem Kühlsystem ein Kühlmittel, um das Kühlen des Kühlmittels in dem Kühler zu ermöglichen, und daher kann das Niedrigtemperaturkühlmittel, das durch den verbrennungsmotorseitigen Wassermantel hindurchtritt, in den turboseitigen Wassermantel strömen, was ermöglicht, dass der Turbolader richtig gekühlt werden kann.
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Jedoch arbeitet, wenn das Startsystem des Fahrzeuges in einem Ausschaltzustand ist, die Wasserpumpe in dem Kühlsystem nicht, und das Kühlmittel zirkuliert nicht. Da das Kühlmittel durch den Kühler nicht gekühlt wird, kann das in dem turboseitigen Wassermantel verbleibende Kühlmittel durch die hohe Temperatur des Turboladers verdampft werden, was zu der Erzeugung von Hochtemperaturgasen führt. Die in dem turboseitigen Wassermantel erzeugten Hochtemperaturgase können infolge der Druckdifferenz über die Entgasungsleitung in den Vorratsbehälter gesaugt werden. Da die Hochtemperaturgase in den Vorratsbehälter gesaugt werden, kann die Temperatur des Kühlmittels eine maximale Kühlmitteltemperatur überschreiten, die zu erreichen ist, während das Fahrzeug fährt. Zum Beispiel kann die maximale Kühlmitteltemperatur, die während der Fahrt des Fahrzeuges zu erreichen ist, 110°C sein, jedoch kann die Temperatur des Kühlmittels in dem Ausschaltzustand des Startsystems infolge des in den Vorratsbehälter gesaugten Hochtemperaturgases auf nahezu 140°C ansteigen, was viel höher als die maximale Kühlmitteltemperatur von 110°C ist.
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Als solches können die in dem Ausschaltzustand des Startsystems in den Vorratsbehälter gesaugten Hochtemperaturgase bewirken, dass der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter beeinträchtigt wird. Zum Beispiel steigt, wenn der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter derart gestaltet ist, dass er eine maximale Hitzebeständigkeitstemperatur von 120°C hat, die Temperatur des Kühlmittels infolge der Hochtemperaturgase auf nahezu 140°C an, was eine Beeinträchtigung des druckbeaufschlagten Vorratsbehälters bewirken kann.
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Außerdem kann, da die Hochtemperaturgase in dem Ausschaltzustand des Startsystems in den Vorratsbehälter gesaugt werden, ein Blubbergeräusch in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter erzeugt werden.
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Die
US 10 794 265 B2 beschreibt einen Vorratsbehälter mit einem integrierten Ejektor, wobei der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter aufweist: einen Behälterkörper, der einen Raum zum Aufnehmen eines Kühlmittels und eines Gases hat; und einen Ejektor, der als eine Einheit mit dem Behälterkörper gekuppelt ist, wobei der Ejektor derart konfiguriert ist, dass er von einer Gasquelle erzeugtes Gas unter Verwendung des in dem Behälterkörper enthaltenen Kühlmittels kühlt, bevor das Gas in den Behälterkörper strömt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vorratsbehälter mit einem integrierten Ejektor zu schaffen, der geeignet ist, ein von einer Gasquelle (einem Kühler, einem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel, einem turboseitigen Wassermantel usw.) in den Vorratsbehälter gesaugtes Gas in einem Kühlsystem für ein Fahrzeug unter Verwendung eines Kühlmittels zu kühlen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Vorratsbehälter mit einem integrierten Ejektor nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Vorratsbehälter (z.B. ein Ausgleichsbehälter) mit einem integrierten Ejektor (bzw. einer Absaug- oder Ausstoßvorrichtung) auf: einen Behälterkörper, der einen Raum aufweist, in welchem ein Kühlmittel und ein Gas enthalten sind, und einen Ejektor, der als eine Einheit (bzw. integral oder einstückig) mit dem Behälterkörper gekuppelt ist, wobei der Ejektor derart konfiguriert ist, dass er von einer Gasquelle erzeugtes Gas unter Verwendung des in dem Behälterkörper enthaltenen Kühlmittels kühlt, bevor das Gas in den Behälterkörper strömt.
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Der Ejektor weist eine erste Passage, eine zweite Passage, die mit der ersten Passage direkt (bzw. geradlinig) verbunden ist, eine Düse, die zwischen der ersten Passage und der zweiten Passage angeordnet ist, und eine dritte Passage auf, die mit der zweiten Passage verbunden ist. Die erste Passage ist derart konfiguriert, dass sie mit der Gasquelle fluidverbunden ist, und die dritte Passage ist derart konfiguriert, dass sie den Behälterkörper mit der zweiten Passage fluidverbindet.
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Der Ejektor weist einen Ejektorkörper und ein Ansaugrohr auf, das sich von dem Ejektorkörper erstreckt, die erste Passage, die zweite Passage und die Düse erstrecken sich innerhalb des Ejektorkörpers in einer Axialrichtung des Ejektorkörpers, und die dritte Passage erstreckt sich innerhalb des Ansaugrohres in einer Axialrichtung des Ansaugrohres.
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Der Behälterkörper kann einen oberen Behälterkörper und einen unteren Behälterkörper aufweisen, der obere Behälterkörper kann einen oberen Raum aufweisen, und der untere Behälterkörper kann einen unteren Raum aufweisen.
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Das Ansaugrohr kann an einem unteren Ende davon einen Einlass aufweisen, und der Einlass des Ansaugrohres kann in dem unteren Raum des unteren Behälterkörpers angeordnet sein.
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Der Ejektor kann ferner ein Führungsrohr aufweisen, das sich von dem Ejektorkörper in Richtung zu dem unteren Behälterkörper erstreckt, und das Führungsrohr kann eine Führungspassage aufweisen, die mit der zweiten Passage direkt in Verbindung steht.
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Das Führungsrohr kann an einem unteren Ende davon einen Auslass aufweisen, und der Auslass des Führungsrohres kann in dem unteren Raum des unteren Behälterkörpers angeordnet sein.
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Der untere Behälterkörper kann eine zylindrische Innenwand aufweisen, die den Auslass des Führungsrohres umschließt.
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Der untere Behälterkörper kann ein rücklaufseitiges Nippel (bzw. einen rücklaufseitigen Stutzen) aufweisen, welches das Kühlmittel abführt, und das rücklaufseitige Nippel kann einen Einlass, der in dem unteren Raum angeordnet ist, und einen Auslass aufweisen, der an der Außenseite des unteren Behälterkörpers angeordnet ist.
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Der obere Behälterkörper kann eine obere Trennwand aufweisen, die das Ansaugrohr umschließt, und die obere Trennwand kann wenigstens eine obere Öffnung aufweisen.
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Der untere Behälterkörper kann eine untere Trennwand aufweisen, die den Einlass (bzw. einen Auslass) des Ansaugrohres und den Einlass des rücklaufseitigen Nippels umschließt, und die untere Trennwand kann wenigstens eine untere Öffnung aufweisen.
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Der Ejektorkörper kann ferner ein Einsetzrohr aufweisen, das in eine Innenfläche davon eingesetzt ist, und das Einsetzrohr kann ein hitzebeständiges Material aufweisen.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 die Konfiguration eines Kühlsystems für ein Fahrzeug, bei welchem ein Vorratsbehälter mit einem integrierten Ejektor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
- 2 eine andere Konfiguration eines Kühlsystems für ein Fahrzeug, bei welchem ein Vorratsbehälter mit einem integrierten Ejektor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Vorratsbehälters mit einem integrierten Ejektor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine perspektivische Untersicht eines oberen Behälterkörpers eines Vorratsbehälters mit einem integrierten Ejektor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 5 eine perspektivische Draufsicht eines unteren Behälterkörpers eines Vorratsbehälters mit einem integrierten Ejektor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
- 6 eine Teilseitenschnittansicht eines Vorratsbehälters mit einem integrierten Ejektor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Zeichnungen werden durchweg dieselben Bezugszeichen verwendet, um dieselben oder äquivalente Elemente zu bezeichnen. Außerdem wird eine ausführliche Beschreibung von wohlbekannten Techniken, die mit der vorliegenden Erfindung verbunden sind, ausgeschlossen, um den Kern der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.
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Begriffe, wie erstes, zweites, A, B, (a) und (b) können verwendet werden, um die Elemente in beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben. Diese Begriffe werden lediglich verwendet, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden, und die wesentlichen Merkmale, die Reihenfolge oder die Ordnung und dergleichen der entsprechenden Elemente sind nicht durch die Begriffe beschränkt. Wenn nicht anderweitig definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe, einschließlich technische oder wissenschaftliche Begriffe, dieselben Bedeutungen wie jene, die von Fachleuten mit allgemeinem Wissen auf dem Gebiet der Technik, zu welchem die vorliegende Erfindung gehört, verstanden werden. Solche Begriffe, wie jene, die in einem allgemein verwendeten Lexikon definiert sind, sind so zu interpretieren, dass sie Bedeutungen wie die kontextuellen Bedeutungen auf dem relevanten Gebiet der Technik haben, und sind nicht so auszulegen, dass sie ideale oder übermäßig formale Bedeutungen haben, wenn nicht klar definiert ist, dass sie solche in der vorliegenden Anmeldung haben.
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Mit Bezug auf 1 kann ein Kühlsystem 10 für ein Fahrzeug einen verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11, der in einem Verbrennungsmotor 1 ausgebildet ist, einen Kühler 12, der mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 fluidverbunden ist, einen druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13, der mit dem Kühler 12 und dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 fluidverbunden ist, einen turboseitigen Wassermantel 14, der in einem zu dem Verbrennungsmotor 1 benachbarten Turbolader 2 ausgebildet ist, und einen Heizkörper 15 aufweisen, der mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 fluidverbunden ist.
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Der verbrennungsmotorseitige Wassermantel 11 kann in einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1 ausgebildet sein. Indem ein Kühlmittel, das von dem Kühler 12 zugeführt wird, in dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 zirkuliert, kann der Verbrennungsmotor 1 richtig gekühlt werden.
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Der Kühler 12 kann über einen unteren Kühlerschlauch 21 und einen oberen Kühlerschlauch 22 mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 in Fluidverbindung stehen. Indem der Kühler 12 benachbart zu einem Frontgrill des Fahrzeuges angeordnet ist, kann der Kühler 12 durch Umgebungsluft und dergleichen gekühlt werden. Ein Kühlgebläse (nicht gezeigt) kann benachbart zu der Rückseite des Kühlers 12 angeordnet sein. Das durch den Kühler 12 gekühlte Niedrigtemperaturkühlmittel kann über den unteren Kühlerschlauch 21 an den verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 übertragen werden. Da das Kühlmittel in dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 zirkuliert, kann es erwärmt werden, und das erwärmte Kühlmittel kann von dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 über den oberen Kühlerschlauch 22 zu dem Kühler 12 zurückströmen.
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Der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter 13 kann über eine kühlerseitige Entgasungsleitung 23 mit dem Kühler 12 in Fluidverbindung stehen. Indem das Kühlmittel in dem Kühler 12 verdampft wird, kann Gas in dem Kühler 12 erzeugt werden. Das Gas kann über die kühlerseitige Entgasungsleitung 23 in den druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 gesaugt werden. Ein Ende der kühlerseitigen Entgasungsleitung 23 kann direkt mit einem oberen Ende des druckbeaufschlagten Vorratsbehälters 13 verbunden sein, und das andere Ende der kühlerseitigen Entgasungsleitung 23 kann mit dem Kühler 12 verbunden sein. Insbesondere kann ein Abschnitt des druckbeaufschlagten Vorratsbehälters 13, mit welchem ein Ende der kühlerseitigen Entgasungsleitung 23 verbunden ist, höher als ein vorbestimmtes maximales Niveau des in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 enthaltenen Kühlmittels positioniert sein.
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Der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter 13 kann über einen Rücklaufschlauch 24 mit dem Kühlsystem 10 in Fluidverbindung stehen, so dass das in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 enthaltene Kühlmittel zu dem Kühlsystem 10 zurückströmen kann. Zum Beispiel kann der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter 13 mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 und/oder dem Kühler 12 fluidverbunden sein, und das in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 gespeicherte Kühlmittel kann über den Rücklaufschlauch 24 zu dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 und/oder dem Kühler 12 zurückströmen. Die 1 und 2 zeigen die Verbindung des druckbeaufschlagten Vorratsbehälters 13 über den Rücklaufschlauch 24 mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11.
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Der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter 13 kann an der Oberseite davon eine Druckkappe 13a aufweisen, die derart gestaltet sein kann, dass sie den Innendruck des druckbeaufschlagten Vorratsbehälters 13 konstant hält.
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Der turboseitige Wassermantel 14 kann in dem zu dem Verbrennungsmotor 1 benachbarten Turbolader 2 ausgebildet sein und kann über ein Paar turboseitige Verbindungspassagen 14a und 14b mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 oder dem Kühler 12 in Fluidverbindung stehen.
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Mit Bezug auf 1 kann der turboseitige Wassermantel 14 über das Paar turboseitige Verbindungspassagen 14a und 14b mit dem Kühler 12 fluidverbunden sein, und der turboseitige Wassermantel 14 und der verbrennungsmotorseitige Wassermantel 11 können parallel mit dem Kühler 12 verbunden sein.
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Mit Bezug auf 2 kann der turboseitige Wassermantel 14 über das Paar turboseitige Verbindungspassagen 14a und 14b mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 fluidverbunden sein, und der turboseitige Wassermantel 14 und der verbrennungsmotorseitige Wassermantel 11 können in Reihe mit dem Kühler 12 verbunden sein.
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Der turboseitige Wassermantel 14 kann über eine turboseitige Entgasungsleitung 25 mit dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 in Fluidverbindung stehen. Indem das Kühlmittel in dem turboseitigen Wassermantel 14 verdampft wird, kann ein Hochtemperaturgas (oder heißes Gas) erzeugt werden. Das Hochtemperaturgas kann über die turboseitige Entgasungsleitung 25 in den druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 gesaugt werden.
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Der Heizkörper 15 kann über ein Paar Verbindungspassagen 15a und 15b mit dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 in Fluidverbindung stehen. Da das Kühlmittel in den verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 strömt, kann es erwärmt werden, und wenigstens ein Teil des erwärmten Kühlmittels kann in den Heizkörper 15 strömen.
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Der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter 13 mit einem integrierten Ejektor gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung kann derart konfiguriert sein, dass er das durch die Verdampfung des Kühlmittels erzeugte Hochtemperaturgas unter Verwendung des in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 enthaltenen Kühlmittels kühlt, bevor das Hochtemperaturgas in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 aufgenommen wird.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter 13 mit dem integrierten Ejektor einen Behälterkörper 30, der Räume 33 und 34 aufweist, in welchen das Kühlmittel und das Gas enthalten sind, und einen Ejektor 40 aufweisen, der als eine Einheit mit dem Behälterkörper 30 gekuppelt ist.
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Mit Bezug auf die 3 bis 6 kann der Behälterkörper 30 einen oberen Behälterkörper 31 und einen unteren Behälterkörper 32 aufweisen, die lösbar miteinander gekuppelt sind.
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Mit Bezug auf die 3 und 4 kann der obere Behälterkörper 31 an der Oberseite davon eine Öffnung 31b aufweisen, in welcher die Druckkappe 13a montiert ist. Der obere Behälterkörper 31 kann ein entgasungsseitiges Nippel 51 aufweisen, mit welchem die kühlerseitige Entgasungsleitung 23 dichtend verbunden ist. Der obere Behälterkörper 31 kann einen oberen Raum 33 aufweisen, in welchem das Kühlmittel und das Gas enthalten sind, und die Öffnung 31 b und das entgasungsseitige Nippel 51 können mit dem oberen Raum 33 in Verbindung stehen.
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Mit Bezug auf die 3 und 5 kann der untere Behälterkörper 32 einen unteren Raum 34 aufweisen, in welchem das Kühlmittel enthalten ist. Der untere Behälterkörper 32 kann ein rücklaufseitiges Nippel 52 aufweisen, welches das Kühlmittel an das Kühlsystem 10 für ein Fahrzeug abführt, und der Rücklaufschlauch 24 kann mit dem rücklaufseitigen Nippel 52 dichtend verbunden sein. Das rücklaufseitige Nippel 52 kann einen Einlass 52a, der in dem unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 angeordnet ist, und einen Auslass 52b aufweisen, der an der Außenseite des unteren Behälterkörpers 32 angeordnet ist. Indem das Kühlmittel von dem rücklaufseitigen Nippel 52 zu dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 und dem Kühler 12 strömt, kann das Kühlmittel in den verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 und/oder den Kühler 12 nachgefüllt werden.
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Der Behälterkörper 30 kann aus einem transparenten Material hergestellt sein, so dass ein Niveau des Kühlmittels mit bloßem Auge leicht betrachtet werden kann. Mit Bezug auf 3 kann der obere Behälterkörper 31 aus einem transparenten Material hergestellt sein.
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Mit Bezug auf 6 kann, indem das Kühlmittel und das Gas in die Räume 33 und 34 des Behälterkörpers 30 strömt, eine Kühlmittelschicht W mit einem vorbestimmten Niveau L in dem oberen Raum 33 des oberen Behälterkörpers 31 und dem unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 gebildet sein, und eine Gasschicht V kann über dem Niveau L des Kühlmittels gebildet sein.
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Der Ejektor 40 kann das Hochtemperaturgas durch Mischen des Hochtemperaturgases mit dem Niedrigtemperaturkühlmittel kühlen, bevor das Hochtemperaturgas in die Räume 33 und 34 des Behälterkörpers 30 vollständig eingeführt ist. Insbesondere kann der Ejektor 40 das Hochtemperaturgas mit hoher Geschwindigkeit sprühen, um das in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 enthaltene Niedrigtemperaturkühlmittel anzusaugen, und das Hochtemperaturgas und das Niedrigtemperaturkühlmittel mischen, um zu ermöglichen, dass das Hochtemperaturgas durch das Niedrigtemperaturkühlmittel gekühlt wird.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann das Kühlmittel in einem Zustand, in welchem das Kühlmittel in dem Kühlsystem 10 nicht zirkuliert, wie einem Ausschaltzustand eines Startschalters, infolge von Wärme (hoher Temperatur) des Turboladers 2 in dem turboseitigen Wassermantel 14 verdampft werden. Da eine große Menge von Hochtemperaturgas in dem turboseitigen Wassermantel 14 erzeugt werden kann, kann der Ejektor 40 derart konfiguriert sein, dass er direkt mit der turboseitigen Entgasungsleitung 25 in Verbindung steht, wie in den 1 und 2 gezeigt ist.
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Der Ejektor 40 kann mit dem oberen Ende des oberen Behälterkörpers 31 als eine Einheit gekuppelt oder durch Gießen ganzheitlich geformt sein, so dass der obere Behälterkörper 31 und der Ejektor 40 eine einheitliche einstückige Struktur bilden können.
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Wie in 6 gezeigt, kann der Ejektor 40 eine erste Passage 41, eine zweite Passage 42, die mit der ersten Passage 41 verbunden ist, eine dritte Passage 43, die mit der zweiten Passage 42 verbunden ist, und eine Düse 45 aufweisen, die zwischen der ersten Passage 41 und der zweiten Passage 42 angeordnet ist.
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Da die erste Passage 41 mit einer Gasquelle fluidverbunden sein kann, kann das von der Gasquelle erzeugte Gas über die erste Passage 41 in die zweite Passage 42 strömen. Da die dritte Passage 43 den Behälterkörper 30 mit der zweiten Passage 42 fluidverbinden kann, kann das in dem Behälterkörper 30 enthaltende Kühlmittel über die dritte Passage 43 in die zweite Passage 42 strömen. Die erste Passage 41, die zweite Passage 42 und die Düse 45 können in einer Linie entlang einer Längsrichtung des Ejektors 40 miteinander verbunden sein, und die dritte Passage 43 kann mit der zweiten Passage 42 derart verbunden sein, das sie die erste Passage 41 und die zweite Passage 42 in einem vorbestimmten Winkel kreuzt. Insbesondere kann die dritte Passage 43 senkrecht zu der ersten Passage 41 und der zweiten Passage 42 mit der zweiten Passage 42 verbunden sein. Die zweite Passage 42 kann einen Durchmesser haben, der kleiner als jener der ersten Passage 41 ist, und die dritte Passage 43 kann einen Durchmesser haben, welcher derselbe wie oder etwas größer als jener der zweiten Passage 42 ist.
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Der Ejektor 40 kann einen Ejektorkörper 46, der sich in der Längsrichtung erstreckt, und ein Ansaugrohr 47 aufweisen, das sich von dem Ejektorkörper 46 erstreckt.
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Der Ejektorkörper 46 kann als eine Einheit mit einer Außenwand des oberen Behälterkörpers 31 verbunden sein, so dass der Ejektorkörper 46 und der obere Behälterkörper 31 eine einheitliche einstückige Struktur bilden können. Der Ejektorkörper 46 kann ein Nippel 46a aufweisen, das von der Außenwand des oberen Behälterkörpers 31 vorsteht, und eine Entgasungsleitung, wie die turboseitige Entgasungsleitung 25 kann mit dem Nippel 46a dichtend verbunden sein. Der Ejektorkörper 46 kann die erste Passage 41, die zweite Passage 42 und die Düse 45 definieren, die sich innerhalb des Ejektorkörpers 35 in einer Axialrichtung des Ejektorkörpers 46 erstrecken können. Insbesondere können die erste Passage 41, die zweite Passage 42 und die Düse 45 in einer Linie entlang der Axialrichtung des Ejektorkörpers 46 miteinander verbunden sein.
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Das Ansaugrohr 47 kann sich von dem Ejektorkörper 46 in Richtung zu dem unteren Behälterkörper 32 erstrecken. Das Ansaugrohr 47 kann einen Einlass 47a aufweisen, der an einem unteren Ende davon angeordnet ist, und der Einlass 47a des Ansaugrohres 47 kann in dem unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 angeordnet sein. Insbesondere kann der Einlass 47a des Ansaugrohres 47 benachbart zu dem Boden des unteren Behälterkörpers 32 sein und direkt mit dem unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 in Verbindung stehen. Das Ansaugrohr 47 kann die dritte Passage 43 definieren, und die dritte Passage 43 kann sich innerhalb des Ansaugrohres 47 in einer Axialrichtung des Ansaugrohres 47 erstrecken. Die dritte Passage 43 kann ermöglichen, dass der Einlass 47a mit der zweiten Passage 42 in Verbindung steht, und ein oberes Ende der dritten Passage 43 kann direkt mit der zweiten Passage 42 in Verbindung stehen. Das obere Ende der dritten Passage 43 kann benachbart zu einem Stromabwärtsende der Düse 45 angeordnet sein. Die dritte Passage 43 kann senkrecht zu der ersten Passage 41 und der zweiten Passage 42 angeordnet sein. Der Durchmesser der dritten Passage 43 kann derselbe wie der Durchmesser der zweiten Passage 42 oder etwas größer als der Durchmesser der zweiten Passage 42 sein.
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Die erste Passage 41 kann über die Entgasungsleitung 25 direkt mit der Gasquelle, wie dem Kühler 12, dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 und dem turboseitigen Wassermantel 14, in Verbindung stehen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die turboseitige Entgasungsleitung 25 ermöglichen, dass der turboseitige Wassermantel 14 mit der ersten Passage 41 des Ejektors 40 in Verbindung steht. Daher kann das in dem turboseitigen Wassermantel 14 erzeugte Hochtemperaturgas über die turboseitige Entgasungsleitung 25 in die erste Passage 41 des Ejektors 40 strömen. Das Hochtemperaturgas kann infolge einer Druckdifferenz zwischen dem turboseitigen Wassermantel 14 und dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 über die turboseitige Entgasungsleitung 25 in die erste Passage 41 des Ejektors 40 strömen. Das in die erste Passage 41 des Ejektors 40 strömende Hochtemperaturgas kann die Geschwindigkeit erhöhen und den Druck verringern, indem es durch die Düse 45 hindurchtritt, was zu einem Unterdruck in der zweiten Passage 42 führt. Das in dem Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 enthaltene Kühlmittel kann durch die dritte Passage 43 des Ansaugrohres 47 derart hindurchtreten, dass es in die zweite Passage 42 des Ejektors 40 gesaugt wird. Daher können das Hochtemperaturgas und das Niedrigtemperaturkühlmittel in der zweiten Passage 42 gemischt werden, so dass das Hochtemperaturgas gekühlt werden kann.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Einsetzrohr 49, das aus einem hitzebeständigen Material, wie Metall, hergestellt ist, in eine Innenfläche des Ejektorkörpers 46 eingesetzt sein, und das Einsetzrohr 49 kann denselben Innendurchmesser wie jener der ersten Passage 41 haben. Insbesondere kann das Einsetzrohr 49 in eine Innenfläche des Nippels 46a eingesetzt sein. Wenn das Hochtemperaturgas in die erste Passage 41 des Ejektorkörpers 46 strömt, kann das Einsetzrohr 49 der Hitze des Gases standhalten, so dass die Hitzebeständigkeit des Ejektorkörpers 46 verbessert werden kann.
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Der Ejektor 40 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ferner ein Führungsrohr 48 aufweisen, das sich von dem Ejektorkörper 46 in Richtung zu dem unteren Behälterkörper 32 erstreckt.
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Das Führungsrohr 48 kann eine Führungspassage 44 aufweisen, die direkt mit der zweiten Passage 42 in Verbindung steht und senkrecht zu der zweiten Passage 42 sein kann. Das Hochtemperaturgas und das Niedrigtemperaturkühlmittel können in der zweiten Passage 42 gemischt werden, und das Gas enthaltende Kühlmittel kann über das Führungsrohr 48 direkt zu dem unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 geführt werden. Das Führungsrohr 48 kann einen Auslass 48b aufweisen, der an einem unteren Ende davon angeordnet ist, und die Führungspassage 44 kann ermöglichen, dass der Auslass 48b mit der zweiten Passage 42 in Verbindung steht. Der Auslass 48b des Führungsrohres 48 kann in dem unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 angeordnet sein. Insbesondere kann der Auslass 48b des Führungsrohres 48 benachbart zu dem Boden des unteren Behälterkörpers 32 sein und direkt mit dem unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 in Verbindung stehen.
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Bei Nichtvorhandensein des Führungsrohres 48 kann die Mischung des Gases und des Kühlmittels willkürlich in den oberen Raum 33 des oberen Behälterkörpers 31 und/oder den unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 gesprüht werden, so dass ein starkes Geräusch auftreten kann. Diesbezüglich kann der Ejektor 40 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ermöglichen, dass das Führungsrohr 48 das Hochtemperaturgas und das Niedrigtemperaturkühlmittel direkt in Richtung zu dem in dem unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 enthaltenen Kühlmittel führt, wodurch die Erzeugung eines Geräusches minimiert wird.
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Mit Bezug auf 6 kann der untere Behälterkörper 32 eine zylindrische Innenwand 68 aufweisen, die den Auslass 48b des Führungsrohres 48 umschließt, und eine Innenfläche der Innenwand 68 kann in einer Radialrichtung im Abstand von einer Außenfläche des Führungsrohres 48 angeordnet sein. Da das Gas enthaltende Kühlmittel, das über den Auslass 48b des Führungsrohres 48 abgeführt wird, direkt mit der Innenfläche der Innenwand 68 kollidiert, kann ein durch das Gas verursachtes Blubbern verhindert werden, und daher kann die Erzeugung eines Geräusches minimiert werden.
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Da das Gas enthaltende Kühlmittel über das Führungsrohr 48 in den unteren Raum 34 des unteren Behälterkörpers 32 eingeführt wird, kann das Gas in der Kühlmittelschicht W enthalten sein. Es kann einige Zeit dauern, bis das Gas von der Kühlmittelschicht W getrennt ist. Wenn das Gas enthaltende Kühlmittel über das rücklaufseitige Nippel 52 des druckbeaufschlagten Vorratsbehälters 13 in eine Wasserpumpe des Kühlsystems 10 strömt, bevor das Gas von der Kühlmittelschicht W getrennt ist, kann die Haltbarkeit der Wasserpumpe reduziert werden. Wenn Kavitation in der Wasserpumpe auftritt, kann das Kühlungsvermögen des Verbrennungsmotors reduziert werden.
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Um den Zustrom des Gases zu dem Einlass 52a des rücklaufseitigen Nippels 52 des unteren Behälterkörpers 32 zu minimieren, können Trennwände 61 und 62 derart angeordnet sein, dass sie den Einlass 52a des rücklaufseitigen Nippels 52 umschließen. Mit Bezug auf die 4 und 6 kann der obere Behälterkörper 31 eine obere Trennwand 61 aufweisen, die das Ansaugrohr 47 des Ejektors 40 umschließt und wenigstens eine obere Öffnung 63 aufweisen kann. Mit Bezug auf die 5 und 6 kann der untere Behälterkörper 32 eine untere Trennwand 62 aufweisen, die den Einlass 47a des Ansaugrohres 47 und den Einlass 52a des rücklaufseitigen Nippels 52 umschließt und wenigstens eine untere Öffnung 64 aufweisen kann. Indem ein unteres Ende der oberen Trennwand 61 an einem oberen Ende der unteren Trennwand 62 anliegt, können die obere Trennwand 61 und die untere Trennwand 62 innerhalb des Behälterkörpers 30 in einer Vertikalrichtung verlaufen und einen zu dem Einlass 52a des rücklaufseitigen Nippels 52 benachbarten Raum von seinem Umfangsraum teilweise trennen. Da die obere Trennwand 61 und die untere Trennwand 62 das Ansaugrohr 47 des Ejektors 40 und den Einlass 52a des rücklaufseitigen Nippels 52 umschließen, kann das Gas durch die Trennwände 61 und 62 primär von der Kühlmittelschicht W getrennt werden, wodurch die Möglichkeit des Zustroms des Gases in den Einlass 52a des rücklaufseitigen Nippels 52 minimiert wird. Das Kühlmittel und das Gas können über die obere Öffnung 63 und die untere Öffnung 64 in einen Innenraum und einen Außenraum strömen, die durch die obere Trennwand 61 und die untere Trennwand 62 voneinander getrennt sind.
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In einem Zustand, in welchem die Wasserpumpe des Kühlsystems 10 nicht arbeitet, wie in einem Ausschaltzustand eines Startsystems eines Fahrzeuges, kann das in dem turboseitigen Wassermantel 14 verbleibende Kühlmittel durch die Wärme (hohe Temperatur) des Turboladers 2 verdampft werden, was zu der Erzeugung des Hochtemperaturgases führt. Das Hochtemperaturgas kann infolge der Druckdifferenz zwischen dem turboseitigen Wassermantel 14 und dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter 13 über die turboseitige Entgasungsleitung 25 in die erste Passage 41 des Ejektors 40 gesaugt werden. Das in die erste Passage 41 des Ejektors 40 strömende Hochtemperaturgas kann die Geschwindigkeit erhöhen und den Druck verringern, wenn es durch die Düse 45 hindurchtritt, was zu dem Unterdruck in der zweiten Passage 42 führt. Das in dem Behälterkörper 30 enthaltene Niedrigtemperaturkühlmittel kann durch die dritte Passage 43 derart hindurchtreten, dass es in die zweite Passage 42 des Ejektors 40 gesaugt wird. Daher können das Hochtemperaturgas und das Niedrigtemperaturkühlmittel in der zweiten Passage 42 gemischt werden, so dass das Hochtemperaturgas gekühlt werden kann. Zum Beispiel kann in dem Ausschaltzustand des Startsystems die Temperatur des in dem turboseitigen Wassermantel 14 erzeugten Gases etwa 140°C sein, und die Temperatur des durch den unteren Kühlerschlauch 21 hindurchtretenden Kühlmittels kann etwa 110°C sein. Da das Hochtemperaturgas in der zweiten Passage 42 des Ejektors 40 mit dem Kühlmittel gemischt wird, kann die Temperatur des Gases verringert werden.
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Gemäß der bezogenen Technik kann, wenn ein Hochtemperaturgas mit etwa 140°C direkt in einem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter aufgenommen wird, ein Entgasungsschlauch aus einem verstärkten hitzebeständigen Material sein, das geeignet ist, einer maximalen Temperatur von 150°C standzuhalten, und ein Material des druckbeaufschlagten Vorratsbehälters kann in Anbetracht der Hitzebeständigkeit Nylon (z.B. PA66) sein. Daher können die Materialkosten relativ erhöht werden. Außerdem kann es, da PA66 eine beträchtlich geringe Transparenz hat, schwierig sein, die Menge des in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter enthaltenen Kühlmittels mit bloßem Auge zu erkennen.
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Andererseits kann gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, da das in dem turboseitigen Wassermantel 14 und dergleichen erzeugte Hochtemperaturgas durch das Niedrigtemperaturkühlmittel in der zweiten Passage 42 des Ejektors 40 reduziert wird, der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter 13 aus einem kostengünstigen allgemeinen PP-Material hergestellt sein. Daher können die Materialkosten in den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zu der bezogenen Technik erheblich reduziert werden. Außerdem kann es, da das PP-Material eine relativ hohe Transparenz hat, leicht sein, die Menge des in dem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter enthaltenen Kühlmittels mit bloßem Auge zu erkennen.
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Luxusfahrzeuge haben ein Kühlsystem unter Verwendung einer zusätzlichen elektrischen Wasserpumpe angewendet, wobei die elektrische Wasserpumpe für einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Ausschalten eines Startschalters angetrieben wird, um dadurch das Kühlmittel in dem Kühlsystem zu zirkulieren. Andererseits gibt es gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung keine Notwendigkeit, die zusätzliche elektrische Wasserpumpe zu montieren, da die Temperatur des Gases durch Ansaugen des Niedrigtemperaturkühlmittels unter Verwendung der Energie des Gases verringert werden kann. Außerdem können die Materialkosten in Anbetracht der Anwendung des druckbeaufschlagten Vorratsbehälters entsprechend der hohen Leistung des Verbrennungsmotors erheblich reduziert werden.
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Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ist der druckbeaufschlagte Vorratsbehälter 13 so dargestellt, dass er die turboseitige Entgasungsleitung 25 aufweist, die mit dem Ejektor 40 verbunden ist, um die Temperatur des in dem turboseitigen Wassermantel 14 erzeugten Hochtemperaturgases zu reduzieren, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Um das in dem Kühler 12 erzeugte Hochtemperaturgas oder das in dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11 erzeugte Hochtemperaturgas zu reduzieren, kann die kühlerseitige Entgasungsleitung oder die verbrennungsmotorseitige Entgasungsleitung mit dem Ejektor 40 verbunden sein. Mit anderen Worten ist die Gasquelle nicht auf den turboseitigen Wassermantel 14 beschränkt und kann verschiedene Teile, wie den Kühler 12 und den verbrennungsmotorseitigen Wassermantel 11, aufweisen, in welchen das Hochtemperaturgas infolge der Verdampfung des Kühlmittels erzeugt werden kann.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung das Hochtemperaturgas, das in dem Kühler, dem verbrennungsmotorseitigen Wassermantel, dem turboseitigen Wassermantel usw. erzeugt wird, im Voraus durch das in dem Vorratsbehälter enthaltene Niedrigtemperaturkühlwasser gekühlt werden, bevor das Hochtemperaturgas über die Entgasungsleitung in den Vorratsbehälter strömt. Daher können eine Beeinträchtigung des Vorratsbehälters, ein Blubbergeräusch in dem Vorratsbehälter und dergleichen verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Turbolader
- 10
- Kühlsystem
- 11
- verbrennungsmotorseitiger Wassermantel
- 12
- Kühler
- 13
- druckbeaufschlagter Vorratsbehälter
- 13a
- Druckkappe
- 14
- turboseitiger Wassermantel
- 15
- Heizkörper
- 21
- unterer Kühlerschlauch
- 22
- oberer Kühlerschlauch
- 23
- kühlerseitige Entgasungsleitung
- 24
- Rücklaufschlauch
- 25
- turboseitige Entgasungsleitung
- 30
- Behälterkörper
- 31
- oberer Behälterkörper
- 32
- unterer Behälterkörper
- 33
- oberer Raum
- 34
- unterer Raum
- 40
- Ejektor
- 41
- erste Passage
- 42
- zweite Passage
- 43
- dritte Passage
- 44
- Führungspassage
- 45
- Düse
- 46
- Ejektorkörper
- 47
- Ansaugrohr
- 48
- Führungsrohr
- 49
- Einsetzrohr
- 51
- entgasungsseitiges Nippel
- 52
- rücklaufseitiges Nippel
- 61
- obere Trennwand
- 62
- unter Trennwand
