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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verbrennungsmotorsystem und insbesondere auf eine Anordnung einer Abgasrückführungspumpe und von Turboladerluftkühlern in solchen Motorsystemen.
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Es ist üblich, dass Verbrennungsmotorsysteme bei vielen Arbeitsfahrzeugen einen oder mehrere Turbolader umfassen, die den Luftstrom zum Motor verstärken, um die Motorleistung zu verbessern. Jeder Turbolader umfasst eine Turbine und einen Verdichter, wobei die Turbine durch Abgas aus dem Motor angetrieben wird und der Verdichter wiederum dahingehend von der Turbine angetrieben wird, Luft zu verdichten, die den Brennkammern zugeführt wird. Zur Steuerung von NOx-Emissionen ist es üblich, einen Teil des Abgases zurückzuführen (AGR) und das Abgas mit Einlassluft für die Verbrennung zu vermischen, um Verbrennungstemperaturen zu reduzieren, wodurch die Bildung von NOx gehemmt wird. Die Menge an Abgas, das in dem Motorsystem zurückgeführt wird, kann durch ein AGR-Ventil oder eine AGR-Pumpe gesteuert werden. Ein AGR-Ventil kann den Abgasstrom zur Vermischung mit der Einlassluft basierend auf einem Druckdifferenzial zwischen dem Abgas und der Einlassluft steuern, während eine AGR-Pumpe selektiv zur Steuerung des Stroms des Abgases zur Vermischung mit der Einlassluft betrieben werden kann.
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Ein Verbrennungsmotorsystem umfasst einen Motorblock mit einer oder mehreren Kolben-Zylinder-Anordnungen, die mit einem Einlasskrümmer und einem Auslasskrümmer in Verbindung stehen, einen Hochdruck(HP)-Turbolader, der eine HP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer in Verbindung steht, und einen HP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer in Verbindung steht, umfasst, einen Niederdruck(LP)-Turbolader, der eine LP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer über die HP-Turbine in Verbindung steht, und einen LP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer über den HP-Verdichter in Verbindung steht, umfasst, ein Abgasrückführungs(AGR)-System, das eine AGR-Pumpe stromaufwärts der HP-Turbine und in Verbindung mit dem Auslasskrümmer auf einer Einlassseite der AGR-Pumpe und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer auf einer Auslassseite der AGR-Pumpe umfasst, und einen Zwischenkühler, der zwischen dem LP-Verdichter und dem HP-Verdichter angeordnet ist.
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Bei einer weiteren Implementierung umfasst ein Verbrennungsmotorsystem einen Motorblock mit einer oder mehreren Kolben-Zylinder-Anordnungen, die mit einem Einlasskrümmer und einem Auslasskrümmer in Verbindung stehen, einen Hochdruck(HP)-Turbolader, der eine HP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer in Verbindung steht, und einen HP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer in Verbindung steht, umfasst, einen Niederdruck(LP)-Turbolader, der eine LP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer über die HP-Turbine in Verbindung steht, und einen LP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer über den HP-Verdichter in Verbindung steht, umfasst, ein Abgasrückführungs(AGR)-System, das eine AGR-Pumpe stromaufwärts der HP-Turbine und in Verbindung mit dem Auslasskrümmer auf einer Einlassseite der AGR-Pumpe und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer auf einer Auslassseite der AGR-Pumpe umfasst, einen Zwischenkühler, der zwischen dem LP-Verdichter und dem HP-Verdichter angeordnet ist, und einen Nachkühler stromabwärts des HP-Verdichters und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer umfasst.
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Bei noch einer weiteren Implementierung umfasst ein Verbrennungsmotorsystem einen Motorblock mit einer oder mehreren Kolben-Zylinder-Anordnungen, die mit einem Einlasskrümmer und einem Auslasskrümmer in Verbindung stehen, einen Hochdruck(HP)-Turbolader, der eine HP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer in Verbindung steht, und einen HP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer in Verbindung steht, umfasst, und einen Niederdruck(LP)-Turbolader, der eine LP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer über die HP-Turbine in Verbindung steht, und einen LP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer über den HP-Verdichter in Verbindung steht, umfasst. Das Verbrennungsmotorsystem umfasst des Weiteren ein Abgasrückführungs(AGR)-System, wobei das AGR-System ferner eine AGR-Pumpe stromaufwärts der HP-Turbine und in Verbindung mit dem Auslasskrümmer auf einer Einlassseite der AGR-Pumpe und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer auf einer Auslassseite der AGR-Pumpe und einen AGR-Kühler stromaufwärts der HP-Turbine umfasst. Das Verbrennungsmotorsystem umfasst ferner einen Zwischenkühler, der zwischen dem LP-Verdichter und dem HP-Verdichter angeordnet ist, und einen Nachkühler stromabwärts des HP-Verdichters und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer.
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Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beiliegenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung angeführt. Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.
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Mindestens ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben:
- 1 ist eine vereinfachte Seitenansicht eines beispielhaften Arbeitsfahrzeugs, bei dem Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung implementiert werden können;
- 2 ist ein Schemadiagramm eines beispielhaften Motorsystems mit einer AGR-Pumpe und einem Zwischenkühler gemäß einer Ausführungsform; und
- 3 ist ein Schemadiagramm eines beispielhaften Motorsystems mit einer AGR-Pumpe und einem Zwischenkühler gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
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In den verschiedenen Zeichnungen zeigen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente an. Für eine einfache und deutliche Darstellung können Beschreibungen und Details wohlbekannter Merkmale und Techniken weggelassen sein, um eine unnötige Verschleierung des Beispiels und von nicht einschränkenden Ausführungsformen der Erfindung, die in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beschrieben werden, zu vermeiden. Ferner sollte auf der Hand liegen, dass Merkmale oder Elemente, die in den beigefügten Figuren erscheinen, nicht zwangsweise maßstäblich gezeichnet sind, sofern nicht etwas anderes angegeben wird.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in den oben kurz beschriebenen beigefügten Figuren der Zeichnungen gezeigt. Für den Fachmann können verschiedene Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen in Betracht kommen, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen angeführt ist, abzuweichen.
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Wie zuvor erwähnt, können Verbrennungsmotoren einen oder mehrere Turbolader umfassen, die Luft verdichten, die Brennkammern in dem Motor zugeführt wird, um zu gestatten, dass mehr Luft und Kraftstoff pro Motorzyklus verbrannt werden und dabei die Leistung des Motors erhöht wird. Im Betrieb des Turboladers (der Turbolader) wird von dem Motor erzeugtes Abgas zum Antreiben einer Turbine des Turboladers verwendet, wobei Abgas durch die Turbine strömt und ihre Drehung bewirkt, wodurch ein Verdichter des Turboladers dahingehend angetrieben wird, einen Luftstrom mit erhöhter Dichte auszugeben, der in die Brennkammern des Motors gedrückt wird. Darüber hinaus kann mindestens ein Teil des Abgases zur Vermischung mit Einlassluft zur Verbrennung zu dem Einlass des Motors zurückgeführt werden, wobei die Menge an Abgas, die zurückgeführt wird, durch ein AGR-Ventil oder eine AGR-Pumpe gesteuert wird.
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Es versteht sich, dass bei einem AGR-System, das ein AGR-Ventil zur Steuerung der Rückführung von Abgas zurück zu dem Motoreinlass verwendet, ein Druckdifferenzial zwischen dem Abgas und der Einlassluft erforderlich ist, damit die Rückführung erfolgt. D. h., dass der Druck des aus dem Motor ausgegebenen Abgases höher als der Druck der dem Motor zugeführten Einlassluft sein muss, um eine positive Druckdifferenz über das AGR-Ventil hinweg zu erzeugen, die das Strömen des Abgases gestattet. Zur Erhöhung des Drucks des Abgases wird die Größe der Turboladerturbine (d. h. die Größe der Hochdruckturbine und/oder der Niederdruckturbine in einem Doppelturboladersystem) reduziert, da eine kleinere Turbine den Abgasstrom dort hindurch beschränkt und somit den Druck des Abgases auf der Abgasseite des AGR-Ventils erhöht. Obgleich diese Beschränkung der Turbinengröße die Rückführung des Abgases ermöglicht, reduziert sie den Wirkungsgrad des Motorsystems, da die kleinere Turbine eine höhere Pumpleistung für den Motor zum Füllen und Entleeren der Zylinder verursacht. Andere Motoren können Turbinentechnologien mit variabler Geometrie umfassen, die zum Regulieren von Auslasssystemdrücken und wiederum zum Treiben von AGR-Gas über das AGR-Ventil hinweg gesteuert werden können.
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Bei einem AGR-System, dass eine AGR-Pumpe zur Steuerung der Rückführung des Abgases zurück zu dem Motoreinlass einsetzt, kann die Pumpe eine mechanisch oder elektrisch angetriebene Pumpe sein, die Abgas dort hineinsaugt und eine gewünschte Menge an Abgas gesteuert ausgibt. Bei existierenden Anordnungen ist die AGR-Pumpe stromabwärts eines oder mehrerer der Turboladerturbinen - d. h. stromabwärts sowohl der Hochdruck(HP)- als auch der Niederdruck(LP)-Turbine bei einem Doppelturboladersystem, zwischen der HP- und der LP-Turbine bei einem Doppelturboladersystem oder stromabwärts der Turbine bei einem Einzelturboladersystem - positioniert. An einer dieser angegebenen Stellen saugt die AGR-Pumpe einen Teil des Abgases ein und gibt dann eine gesteuerte Menge an Abgas zur Vermischung mit der Einlassluft aus. Das Gemisch aus dem Abgas und der Einlassluft wird dann durch einen oder mehrere der Turboladerverdichter und einen oder mehrere Luftkühler (Zwischenkühler und/oder Nachkühler) geleitet, bevor es zurück zu dem Einlass des Motors gespeist wird.
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Es versteht sich, dass die Positionierung und Verbindung der AGR-Pumpe in dem AGR-System auf die oben beschriebene Art und Weise zwar zur Rückführung von Abgas in dem Motorsystem effektiv ist, jedoch gewisse Systemineffizienzen und Komponentenverschlechterung herbeiführt. Beispielsweise weist, wenn die AGR-Pumpe stromabwärts der HP- und/oder der LP-Turbine (oder stromabwärts einer einzigen Turbine) positioniert ist, das der Pumpe zugeführte Abgas einen niedrigeren Druck nach dem Durchströmen der Turbine(n) auf. Die AGR-Pumpe erfordert so mehr Energie, um das Abgas zurück auf einen Solldruck zu bringen, der dem Druck der Einlassluft, mit der es vermischt wird, entspricht. Darüber hinaus erfordert das Hinzufügen des aus der AGR-Pumpe ausgegebenen Abgases in die Einlassluft an einer von einem oder mehreren der Turboladerverdichter stromaufwärtigen Stelle und das darauffolgende Leiten des Gemischs aus Einlassluft und Abgas durch den (die) Verdichter einen Anstieg des Ausmaßes an Arbeit, die von dem (den) Verdichter(n) durchgeführt wird, oder eine Vergrößerung der Dimensionen des (der) Verdichter(s) in dem Motorsystem, um solch einem Fluidstrom Rechnung zu tragen. Wenn beispielsweise ein Verdichter, der zur Durchführung einer Verdichtung an 100 Einheiten Einlassluftstrom konfiguriert ist, dazu gezwungen wird, auch Verdichtung an 30 Einheiten Abgasstrom durchzuführen, muss bzw. müssen das Ausmaß an Arbeit, die von dem Verdichter durchgeführt wird, und/oder die Dimensionen des Verdichters erhöht werden, was sich negativ auf die Leistungs- und Wirkungsgradkennzahlen in dem Motorsystem auswirkt. Ferner ist bekannt, dass das Abgas einen im Vergleich zu der Umgebungseinlassluft, mit der es vermischt wird, hören Wasserdampfgehalt darin umfasst, und wenn dieses Abgas von dem (den) Turboladerverdichter(n) und dem (den) Kühler(n) verdichtet und gekühlt wird, kondensiert der Wasserdampf und sammelt sich in dem (den) Verdichter(n) und dem (den) Kühler(n) an. Dieses Wasser kann in Kombination mit anderen Säuren und Partikeln (d. h. Ruß) in dem Abgas den (die) Verdichter und den (die) Kühler vorzeitig korrodieren und deren Lebensdauer verringern.
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Um die Probleme der Systemineffizienzen und Komponentenverschlechterung, die bei derzeitigen AGR-Systemen vorliegen, in einem Verbrennungsmotorsystem, das existierende Verwendungen und Anordnungen eines AGR-Ventil oder einer AGR-Pumpe umfasst, anzugehen, wird ein Motorsystem offenbart, dass ein AGR-System umfasst, das für bessere Kraftstoffeffizienz und Komponentenlanglebigkeit sorgt. Das AGR-System ist von der Turboladeranordnung (dem HB- und dem LP-Turbolader) und zugehörigen Kühlern des Motorsystems getrennt, so dass eine AGR-Pumpe, die in dem AGR-System enthalten ist, einen Teil des von dem Motor erzeugten Abgases direkt zu dem Motoreinlass zurückleitet, ohne dass es durch die Turbolader und zugehörige Kühler in dem Motorsystem geleitet wird. Die AGR-Pumpe saugt Abgas von einer Stelle stromaufwärts des HP-Turboladers an, so dass das Ausmaß an Arbeit, das von der AGR-Pumpe durchgeführt wird, um das Abgas auf einen Druck zu bringen, der mit jenem der dem Motor zugeführten Einlassluft übereinstimmt, reduziert wird.
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Das Motorsystem umfasst des Weiteren einen Zwischenkühler zwischen dem HP-Verdichter und dem LP-Verdichter der Turbolader zur Bereitstellung einer Zwischenkühlung für Einlassluft, die dem Motor zugeführt wird. Der Zwischenkühler kann ein Luft-Luft-Wärmetauscher sein, der Einlassluft kühlt, die von dem LP-Verdichter ausgegeben wird, bevor die Einlassluft von dem HP-Verdichter weiter verdichtet wird, wodurch die Dichte der Einlassluft zur Verbesserung des Wirkungsgrads des HP-Verdichters erhöht wird. Durch den erhöhten Wirkungsgrad, der durch die Aufnahme des Zwischenkühlers bereitgestellt wird, zusammen mit der Verwendung der AGR-Pumpe zur Bereitstellung einer erzwungenen Rückführung von Abgas zu dem Motor wird der Wirkungsgrad (d. h. die Kraftstoffeffizienz oder der spezifische Kraftstoffverbrauch (BSFC - Brake-Specific Fuel Consumption)) des Motorsystems im Vergleich zu existierenden Motorsystemen, die AGR einsetzen, in erheblichem Maße erhöht.
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Beispielhafte Ausführungsformen eines Motorsystems mit einer AGR-Pumpe und einem Zwischenkühler werden nun in Verbindung mit 1-3 gemäß dieser Offenbarung beschrieben. Ungeachtet der folgenden Beispiele würden auch Motorsysteme mit Verbrennungsmotoren und Turboladeranordnungen, die andere Konstruktionen aufweisen, von einer AGR-Pumpe und einem Zwischenkühler, die gemäß Aspekten der Erfindung darin integriert sind, profitieren. Es versteht sich somit, dass Aspekte der Erfindung nicht auf lediglich die spezifischen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, beschränkt sein sollen.
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Gemäß Ausführungsformen wird ein Motorsystem offenbart, das eine AGR-Pumpe und einen Zwischenkühler umfasst, die für verbesserte Kraftstoffeffizienz und Komponentenlanglebigkeit sorgen. Wie für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, ist die Anwendung des Motorsystems bei Eigenzündungsdieselmotoren, die in einem Arbeitsfahrzeug verwendet werden, besonders geeignet, und somit wird bei den hier erörterten veranschaulichenden Beispielen solch eine Umgebung zur Unterstützung des Verständnisses der Erfindung herangezogen.
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Unter zunächst erfolgender Bezugnahme auf 1 wird ein Arbeitsfahrzeug 10 gezeigt, bei dem Ausführungsformen der Erfindung implementiert werden können. In dem dargestellten Beispiel wird das Arbeitsfahrzeug 10 als ein landwirtschaftlicher Traktor dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass andere Konfigurationen möglich sein können, darunter Konfigurationen, bei denen das Arbeitsfahrzeug 10 eine andere Art von Traktor, ein Erntefahrzeug, ein Rückeschlepper, eine Planiermaschine oder eine verschiedener anderer Arbeitsfahrzeugarten ist. Das Arbeitsfahrzeug 10 umfasst ein Chassis oder einen Rahmen 12, das bzw. der auf Vorder- und Hinterrädern 14 getragen wird. Auf einem vorderen Endbereich des Chassis 12 ist ein Gehäuse 16 positioniert, in dem sich ein Motorsystem 18 befindet. Das Motorsystem 18 versorgt über einen zugehörigen Antriebsstrang 19 ein Ausgangsglied (z. B. eine Ausgangswelle, nicht gezeigt) mit Leistung, das wiederum die Leistung dahingehend zu der Achse (den Achsen) des Arbeitsfahrzeugs 10 überträgt, für den Antrieb von dieser (diesen) zu sorgen und/oder eine Zapfwelle beispielsweise zum Antrieb eines Arbeitsgeräts, das sich an dem Arbeitsfahrzeug 10 befindet oder diesem zugeordnet ist, anzutreiben.
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Das Motorsystem 18 wird in 2 gemäß einer beispielhaften Implementierung genauer dargestellt. Das Motorsystem 18 umfasst einen Verbrennungsmotor 20 (im Folgenden „Motor“), der bei verschiedenen Ausführungsformen ein benzinbetriebener oder dieselbetriebener Motor sein kann. Der Motor 20 des Motorsystems 18 umfasst einen Motorblock 22 mit mehreren Kolben-Zylinder-Anordnungen 24 darin, die während des Motorbetriebs Verbrennungsereignisse erzeugen. Bei der dargestellten Implementierung ist der Motor 20 ein Reihen-Sechszylindermotor (R-6-Motor), der sechs Kolben-Zylinder-Anordnungen 24 definiert; bei alternativen Implementierungen können jedoch verschiedene Motorarten und -auslegungen verwendet werden.
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Das Motorsystem 18 umfasst des Weiteren einen Einlasskrümmer 26, der mit dem Motor 20 strömungsverbunden ist, einen Auslasskrümmer 28, der mit dem Motor 20 strömungsverbunden ist, und eine Turboladeranordnung, die ein Paar in Reihe geschalteter Turbolader 30, 32 umfasst, die mit dem Einlasskrümmer 26 und dem Auslasskrümmer 28 strömungsverbunden sind und mit diesen in Wirkverbindung stehen. Die Turboladeranordnung 29 umfasst einen Niederdruck(LP)-Turbolader 30 und einen Hochdruck(HP)-Turbolader 32, die in Reihe angeordnet sind - wobei jeder der Turbolader 30, 32 eine Turbine 34, 38 und einen Verdichter 36, 40, die über eine Drehwelle 41 mechanisch verbunden sind, umfasst. Im Betrieb jedes der Turbolader 30, 32 verursacht durch die Turbine 34, 38 strömendes Abgas eine Drehung der Turbine, wodurch wiederum eine Drehung der Welle 41 bewirkt wird. Die Drehung der Welle 41 bewirkt wiederum, dass sich auch der Verdichter 36, 40 dreht, wodurch zusätzliche Luft in die Verdichter 36, 40 gesaugt wird, um dadurch die Durchsatzrate von Luft zu dem Einlasskrümmer 26 über das Maß, bei dem sie ansonsten ohne die Turbolader 30, 32 liegen würde, hinaus zu erhöhen, und auf diese Weise führen die Turbolader 30, 32 dem Motor 20 sogenannte „Ladeluft“ zu. Bei einer Ausführungsform könnte bzw. könnten einer oder beide der Turbolader 30, 32 als ein elektrischer Turbolader (E-Turbolader) konfiguriert sein, der auch einen Elektromotor (nicht gezeigt) umfasst, der der Welle 41 dahingehend Drehleistung zuführt, den jeweiligen Verdichter 36, 40 zur weiteren Verstärkung der Ladeluftausgabe davon anzutreiben.
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Wie angegeben, sind der HP- und der LP-Turbolader 32, 30 in Reihe bezüglich einander angeordnet. Der HP-Turbolader 32 weist eine Turbine 34 (HP-Turbine) zum Empfangen von Abgas aus dem Auslasskrümmer 28 und einen Verdichter 36 (HP-Verdichter), der mit der HP-Turbine 34 zum Zuführen von Druckluft zu dem Einlasskrümmer 26 zur Verbrennung gekoppelt ist, auf. Der LP-Turbolader 30 weist eine Turbine 38 (LP-Turbine) zum Empfangen von Abgas von der HP-Turbine 34 und einen Verdichter 40 (LP-Verdichter), der mit der LP-Turbine 38 zum Zuführen von Druckluft zu dem HP-Verdichter 36 zur weiteren Druckbeaufschlagung gekoppelt ist, auf. Sowohl der LP- als auch der HP-Turbolader 30, 32 wirken dahingehend, einen Teil der Wärmeenergie aus dem Abgas mit ihren jeweiligen Turbinen 34, 38 zum Antrieb ihrer jeweiligen Verdichter 36, 40 zurückzugewinnen und dabei die Menge an Einlassluft oder „Ladeluft“, die dem Motor 20 zur Verbrennung zugeführt wird, zu erhöhen. Bei anderen Motoren kann die Turboladeranordnung 29 mehrere HP-Turbos 32 und/oder LP-Turbos 30 enthalten, wie z. B. bei einem Arbeitsfahrzeug 10, das einen V-Motor mit zwei HP-Turbos 32 (einen pro Motorbank) einsetzt und mit angrenzenden HP-Turbo-Auslassrohren vor dem Einströmen von Abgasen in den LP-Turbo 30.
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Gemäß der Darstellung in 2 umfasst der Einlasskrümmer 26 einen Haupteinlass 42 und mehrere Sekundärrohre 44, wobei jedes der Sekundärrohre 44 mit einer entsprechenden Kolben-Zylinder-Anordnung 24 zum Leiten einer Luftzufuhrmenge dorthin in Strömungsverbindung steht. Frischluft wird dem Einlasskrümmer 26 aus der umliegenden Umgebung über einen Frischlufteinlasskanal 46 zugeführt. Frischluft wird in den Frischlufteinlasskanal 46 gesaugt, durch einen Luftfilter 48, der in Reihe mit dem Frischlufteinlasskanal 46 angeordnet ist, strömengelassen und dem LP-Verdichter 40 zugeführt. Der LP-Verdichter 40 führt eine erste Verdichtung der Frischluft durch und führt sie dem HP-Verdichter 36 über einen Ladeluftkanal 50 zu. Der Ladeluftkanal 50 verläuft dann von dem HP-Verdichter 36 zu dem Einlasskrümmer 26, um die verdichtete Ladeluft von dem HP-Verdichter 36 zuzuführen, wobei eine Drosselklappe 52 in dem Ladeluftkanal 50 positioniert ist, um die Menge an verdichteter Ladeluft, die dem Einlasskrümmer 26 zugeführt wird, zu regulieren.
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Der Auslasskrümmer 28 des Motorsystems 18 umfasst mehrere Sekundärrohre 56, die jeweils mit einer entsprechenden Kolben-Zylinder-Anordnung 24 in Strömungsverbindung stehen, die von dem Motor 20 erzeugte Abgase zu einem Hauptauslass 58 leitet. Der Auslasskrümmer 28 ist mit Einlässen der Turbinen 34, 38 der Turbolader 30, 32 über einen Abgaskanal 60 strömungsgekoppelt, wobei die Fluidauslässe der Turbinen 34, 38 über einen Entlüftungskanal 62 dann mit der umliegenden Umgebung strömungsgekoppelt sind. Durch den Motor 20 erzeugtes Abgas wird aus dem Auslasskrümmer 28 herausgeleitet und strömt durch den Abgaskanal 60 zu den Turbinen 34, 38, wobei das Abgas dann auf herkömmliche Weise über den Entlüftungskanal 62 die Turbinen 34, 38 in die umliegende Umgebung verlässt. Ein Nachbehandlungssystem 64 kann in Reihe mit dem Entlüftungskanal 62 zur Behandlung des Abgases vor der Entlüftung des Abgases an die umliegende Umgebung, wie z. B. durch Durchführung einer Dieseloxidationskatalyse, einer Dieselpartikelfilter(DPF)-Regenerierung oder einer selektiven katalytischen Reduktion, angeordnet sein.
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Des Weiteren ist in dem Motorsystem 18 ein Paar Ladeluftkühler 66, 68, die in Reihe mit dem Ladeluftkanal 50 positioniert sind, vorgesehen, die dahingehend funktionieren, die Temperatur der Ladeluft zu reduzieren, bevor sie dem Motor 20 zugeführt wird, um die Einheit an Masse pro Volumeneinheit (d. h. Dichte) der Ladeluft für einen verbesserten volumetrischen Wirkungsgrad zu erhöhen. Die Ladeluftkühler umfassen einen Zwischenkühler 66, der zwischen dem LP-Verdichter 40 und dem HP-Verdichter 36 positioniert ist, und einen Nachkühler 68, der stromabwärts des HP-Verdichters 36 positioniert ist. Der Zwischenkühler 66 führt Abwärme von der ersten Verdichtungsstufe, die von dem LP-Verdichter 40 durchgeführt wird, ab, um die Ladeluft zu verdichten und dadurch zu gestatten, dass der HP-Verdichter 36 danach die Ladeluft effizienter bei einer niedrigeren Temperatur verdichtet. Der Nachkühler 68 führt Abwärme von der zweiten Verdichtungsstufe, die von dem HP-Verdichter 36 durchgeführt wird, ab, um die Temperatur der Ladeluft zu reduzieren und dem Motor 20 eine dichtere Einlassladung zuzuführen, um zu gestatten, dass mehr Luft und Kraftstoff pro Motorzyklus verbrannt wird, wodurch die Leistung des Motors 20 erhöht wird. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind der Zwischenkühler 66 und der Nachkühler 68 als Luft-Luft-Wärmetauscher konfiguriert, die die durch die Verdichtung erzeugte Abwärme unter Verwendung von durch den Wärmetauscher strömender Umgebungsluft abführen. Bei einer alternativen Implementierung könnten der Zwischenkühler 66 und der Nachkühler 68 jedoch stattdessen als Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher konfiguriert sein, die Abwärme von der Ladeluft auf eine Zwischenflüssigkeit (z. B. Wasser) übertragen, die letztlich die Wärme an die Umgebungsluft abführt.
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Ein Abgasrückführungs(AGR)-System 70 ist ferner in dem Motorsystem 18 vorgesehen und funktioniert dahingehend, einen Teil des von dem Motor 20 erzeugten Abgases zurückzuführen und dabei die Bildung von NOx während der Verbrennung zu reduzieren. Abgas wird aus dem Auslasskrümmer 28 gesaugt und über das AGR-System 70 in den Einlasskrümmer 26 zurückgeführt. Das AGR-System 70 umfasst einen AGR-Kanal 72, einen AGR-Kühler 74, eine AGR-Pumpe 76 und einen AGR-Mischer 78. Der AGR-Kanal 72 saugt einen Teil des Abgases, das in dem Abgaskanal 60 strömt, zur Zirkulation durch das AGR-System 70 ein. Der AGR-Kühler 74 ist in Reihe mit dem AGR-Kanal 72 zum Zwecke der Kühlung des durch den AGR-Kanal 72 strömenden Abgases angeordnet und ist bei einer Ausführungsform als ein Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher konfiguriert, der Wärme aus dem Abgas auf eine Zwischenflüssigkeit (z. B. Wasser) überträgt, die letztlich die Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Durch den AGR-Kühler 74 hindurchströmendes Abgas bewegt sich stromabwärts zu der AGR-Pumpe 76 fort, wobei die AGR-Pumpe 76 eine Einlassseite 79 in Strömungsverbindung mit dem Auslasskrümmer 28 und eine Auslassseite 81 in Strömungsverbindung mit dem Einlasskrümmer 26 aufweist. Durch Positionieren der AGR-Pumpe 76 stromabwärts des AGR-Kühlers 74 wird die Reduzierung der auf die AGR-Pumpe wirkenden Abgaswärmeenergie unterstützt; bei einer alternativen Ausführungsform könnte sich die AGR-Pumpe 76 jedoch stromaufwärts des AGR-Kühlers 74 befinden (d. h. eine Heißseiten-AGR-Pumpe 76). Bei einer Ausführungsform ist die AGR-Pumpe 76 so konstruiert, dass sie einen Verdichter 82 umfasst, der von einem Elektromotor 84 angetrieben wird. Der Verdichter 82 der AGR-Pumpe 76 kann ein Verdrängungsverdichter, der zur Bereitstellung von physisch abgemessenen Luftdurchsatzraten in der Lage ist, wie z. B. ein Roots-, Schrauben-, Scroll- oder Flügelzellenverdichter, sein, oder kann alternativ dazu ein Radialverdichter ähnlich einem Turboladerverdichter sein.
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Die AGR-Pumpe 76 kann dahingehend elektrisch gesteuert werden, selektiv den Strom des von dem Abgaskanal 60 zurückgeführten Abgases zu dem Motor 20 über den AGR-Kanal 72 zu steuern, einschließlich Sperren des Abgasstroms dort hindurch und selektiven Beschränkens oder Steuerns des Abgasstroms dort hindurch in einem gewünschten Ausmaß. Zur Bereitstellung solch einer elektrischen Steuerung ist eine Steuerung 86 in dem Motorsystem zur Steuerung des Betriebs der AGR-Pumpe 76 enthalten. Die Steuerung 86 kann als eine oder mehrere Rechenvorrichtungen mit zugehörigen Prozessorvorrichtungen 86(a) und Speicherarchitekturen 86(b) konfiguriert sein. Die Steuerung 86 kann eine eigens vorgesehene Steuerung, die nur die AGR-Pumpe 76 betreibt, sein oder kann bei einigen Ausführungsformen als ein Motorsteuergerät (ECU) vorgesehen sein, das auch den Gesamtbetrieb des Motorsystems 18, einschließlich des Motors 20 und der Turbolader 30, 32 und anderer Aktuatoren, Ventile usw. in dem Motorsystem 18 steuert, wobei die Steuerung 86 beispielsweise dazu konfiguriert ist, verschiedene Rechen- und Steuerfunktionen in Bezug auf das Motorsystem 18 durchzuführen. Durch die Steuerung des Betriebs der AGR-Pumpe 76 kann der Elektromotor 84 der AGR-Pumpe 76 Steuersignale von der Steuerung 86 empfangen, die bewirken, dass der Elektromotor 84 die Drehzahl und/oder die Fördermenge des Verdichters 82 besteuert, wodurch eine Dosierung von Abgasmengen bereitgestellt wird. Ein Abgasstrom kann somit von der AGR-Pumpe 76 ausgegeben und dem AGR-Mischer 78 zugeführt werden, der das Abgas mit der aus dem Ladeluftkanal 50 zugeführten Ladeluft zur Einleitung in den Einlasskrümmer 26 mischt, von dem das Gemisch aus Abgas und Ladeluft dann in den Motor 20 gespeist wird. Bei weiteren Implementierungen ist ein eigens vorgesehener AGR-Mischer 78 möglicherweise nicht in dem Motorsystem 18 enthalten, wobei Abgas stattdessen in Einlassrohre des Motors 20 und/oder des Einlasskrümmers 26 zur Vermischung mit der Ladeluft eingeleitet wird.
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Gemäß der Darstellung in 2 saugt das AGR-System 70 Abgas aus dem Abgaskanal 60 an einer von der HP-Turbine 34 stromaufwärtigen Stelle. Dieses Saugen von Abgas aus dem Abgaskanal 60 stromaufwärts der HP-Turbine 34 versorgt das AGR-System 70 mit Abgas, das im Vergleich dazu, wenn das Abgas aus dem Abgaskanal 60 an einer von der HP-Turbine 34 stromabwärtigen Stelle, wie z. B. eine Stelle zwischen der HP-Turbine 34 und der LP-Turbine 38 oder einer Stelle stromabwärts der LP-Turbine 38, gesaugt würde, eine höhere Energie (d. h. Druck) aufweist. Die erhöhte Energie in dem Abgas gestattet, dass die AGR-Pumpe 76 mit einer niedrigeren Leistungsanforderung betrieben wird, da weniger Arbeit für die AGR-Pumpe 76 erforderlich ist, um das Abgas auf einen Ladungseinlassdruck zu bringen, der zum Vermischen des Abgases und der Ladeluft und Zuführen des Gemischs aus Abgas und Ladeluft zu dem Motor 20 erforderlich ist. Dementsprechend kann das AGR-System 70 (und das Motorsystem 18 insgesamt) mit einem im Vergleich dazu, wenn das AGR-System 70 dazu konfiguriert wäre, Abgas mit reduziertem Druck von einer Stelle anzusaugen, an der das Abgas bereits durch die HP-Turbine 34 und/oder die LP-Turbine 38 hindurchgeströmt ist, höheren Wirkungsgrad betrieben werden.
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Durch Rückführen von Abgas von dem Auslasskrümmer 28 zurück zu dem Einlasskrümmer 26 hält das AGR-System 70 das Abgas von anderen Teilen des Motorsystems 18 getrennt. Insbesondere führt das AGR-System 70 das Abgas aus dem Abgaskanal 60 direkt zu dem Einlasskrümmer 26 zurück (nach dem Vermischen mit der Ladeluft in dem AGR-Mischer 78), anstatt das Abgas in die Frischluft an einer Stelle entlang dem Frischlufteinlasskanal 46 oder dem Ladeluftkanal 50 und stromaufwärts des LP-Verdichters 40 und/oder des HP-Verdichters 36 zu leiten (und dann zu vermischen) (und dann das Gemisch aus dem Abgas und der Frischluft in dem (den) Verdichter(n) 36, 40 zu verdichten). Diese Trennung des zurückgeführten Abgases von dem HP- und dem LP-Verdichter 36, 40 sorgt für eine Reihe von Wirkungsgrad- und Langlebigkeitsvorteilen für das Motorsystem 18. Zunächst kann dadurch, dass rückgeführtes Abgas nicht durch den HP- und/oder den LP-Verdichter 36, 40 geleitet wird, die Menge an frischer Einlassluft (d. h. die Massendurchsatzrate der Einlassluft), die durch den (die) Verdichter 36, 40 geleitet wird, auf einer gewünschten Höhe gehalten werden, die mit dem (den) Verdichter(n) 36, 40 in dem Motor 20 „zusammenpasst“, wobei sich Leistungs- und Wirkungsgradvorteile für den Verdichterbetrieb aus der Steuerung der Durchsatzrate dort hindurch ergeben, im Vergleich zu der zusätzlichen Arbeit und Leistung, die von dem (den) Verdichter(n) 36, 40 erforderlich wäre, um einen kombinierten Strom aus Abgas und frischer Einlassluft zu verdichten. Beispielsweise könnten der HP- und der LP-Verdichter 36, 40 mit verbesserter Leistung und verbessertem Wirkungsgrad betrieben werden, wenn sie einen Luftstrom von 100 Einheiten frischer Einlassluft dort hindurch bearbeiten, als wenn sie einen Luftstrom von 130 Einheiten von einem Gemisch aus Abgas und frischer Einlassluft dort hindurch bearbeiten. Zweitens werden die Verdichter 36, 40 nicht dem Wasserdampf, den Säuren und dem Ruß (den Partikeln), die in dem Abgas vorhanden sind, ausgesetzt, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Korrosion in den Verdichtern 36, 40 reduziert wird, indem kein rückgeführtes Abgas durch den HP- und/oder den LP-Verdichter 36, 40 geleitet wird. D. h., bei gewissen Temperaturen kann das Vorhandensein von Abgas in den Verdichtern 36, 40 bewirken, dass der Wasserdampf kondensiert und sich darin konzentriert, und das Gemisch aus diesem Wasser mit Säure und Ruß, das sich an den Verdichterkomponenten ansammeln kann, kann zur Korrosion dieser Komponenten führen.
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Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 3 wird ein Motorsystem 88 gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Das Motorsystem 88 hat mit dem Motorsystem 18 von 2 viele Komponenten gemein, und somit werden die Komponenten, die dem Motorsystem 88 gemein sind, durchweg als jene in 2 identifiziert, jedoch umfasst 3 zusätzliche Komponenten oder Merkmale, bei denen in Betracht gezogen wird, dass sie in dem Motorsystem 88 enthalten sind.
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Wie zuvor beschrieben, umfasst das Motorsystem 88 einen Zwischenkühler 66 und einen Nachkühler 68, die in Reihe mit dem Ladeluftkanal 50 positioniert sind, die dahingehend funktionieren, die Temperatur der Ladeluft zu reduzieren, bevor sie dem Motor 20 zugeführt wird, um die Einheit an Masse pro Volumeneinheit (d. h. Dichte) der Ladeluft für einen verbesserten volumetrischen Wirkungsgrad zu erhöhen. Der Zwischenkühler 66 ist zwischen dem LP-Verdichter 40 und dem HP-Verdichter 36 positioniert und führt Abwärme von der ersten Verdichtungsstufe, die von dem LP-Verdichter 40 durchgeführt wird, ab, um die Ladeluft zu verdichten und dadurch zu gestatten, dass der HP-Verdichter 36 danach die Ladeluft effizienter bei einer niedrigeren Temperatur verdichtet, während der Nachkühler 68 stromabwärts des HP-Verdichters 36 positioniert ist und Abwärme von der zweiten Verdichtungsstufe, die von dem HP-Verdichter 36 durchgeführt wird, abführt, um die Temperatur der Ladeluft zu reduzieren und dem Motor 20 eine dichtere Einlassladung zuzuführen, um zu gestatten, dass mehr Luft und Kraftstoff pro Motorzyklus verbrannt wird, wodurch die Leistung des Motors 20 erhöht wird.
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Gemäß der Darstellung in 3 sind Bypasskanäle 90 und zugehörige Bypassventile 92 vorgesehen, die gestatten, dass Ladeluft den Zwischenkühler 66 und/oder den Nachkühler 68 und/oder den AGR-Kühler 74 umgeht. In gewissen Betriebsmodi oder in gewissen Betriebsumgebungen, wie z. B. während des Motorstarts oder während des Betriebs in einer kalten Umgebung, ist es möglicherweise nicht erwünscht, Ladeluft, nachdem sie einer Verdichtung in dem LP-Verdichter 40 und/oder dem HP-Verdichter 36 unterzogen wurde, und/oder Abgas, wenn es durch das AGR-System 70 zurückgeführt wird, zu kühlen, da das Motorsystem 88 Abgas mit einer gewissen Temperatur benötigen kann, um eine ordnungsgemäße Nachbehandlung des Abgases zur Reduzierung von schädlichen Emissionen aus dem Motorsystem 88 sicherzustellen. In solchen Situationen können die Ventile 92 in den Bypasskanälen 90 in eine geöffnete Stellung betätigt werden, um zu gestatten, dass Ladeluft durch die Ventile 92 strömt und den Zwischenkühler 66, den Nachkühler 68 und/oder den AGR-Kühler 74 umgeht. Dementsprechend kann dem Nachbehandlungssystem 64 zugeführtes Abgas auf einer höheren Temperatur gehalten werden, um seine ordnungsgemäße Behandlung zu gestatten.
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Bei dem Motorsystem 88 sind weitere zusätzliche Komponenten in dem AGR-System 70 enthalten - wobei ein AGR-Filter 94 und ein AGR-Ventil 96 darin vorgesehen sind. Der AGR-Filter 94 ist stromaufwärts des AGR-Kühlers 74 positioniert und wirkt dahingehend, Partikel oder Ruß aus dem in den AGR-Kanal 72 gesaugten Abgas herauszufiltern. Das Entfernen von Partikeln oder Ruß aus dem Abgas kann die Langlebigkeit des AGR-Kühlers 74 und der AGR-Pumpe 76 erhöhen, indem die Ablagerung von solchen Partikeln oder Ruß darin verhindert wird. Das AGR-Ventil 96 ist stromabwärts der AGR-Pumpe 76 positioniert und wirkt dahingehend, eine umfassendere Abdichtung in dem AGR-Kanal 72 bereitzustellen, die das Austreten von Abgas verhindert, was in Situationen, in denen AGR nicht erwünscht ist, erwünscht sein kann. D. h., es versteht sich, dass die Struktur der AGR-Pumpe 76, einschließlich des Gehäuses und der Rotoren (nicht gezeigt), die darin enthalten sind, geringfügiges Austreten von Abgas durch die AGR-Pumpe 76 gestatten kann, und somit kann das AGR-Ventil 96 in dem AGR-Kanal 72 vorgesehen sein, um derartiges Austreten von Abgas zu verhindern. Bei zusätzlichen Implementierungen kann das AGR-Ventil 96 an anderen Stellen in dem AGR-System 70 positioniert sein, wie z. B. stromaufwärts der AGR-Pumpe 76, stromaufwärts des AGR-Kühlers 74 oder stromaufwärts des AGR-Filters 94.
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Wie gewünscht stellen Ausführungsformen des hier beschriebenen Motorsystems 18, 88 ein effizientes Mittel zur Verstärkung der Kraftstoffeffizienz und Erhöhung der Systemlanglebigkeit bereit. Das AGR-System 70 in dem Motorsystem 18, 88 saugt Abgas von einer Stelle stromaufwärts der Turboladerturbinen, d. h. stromaufwärts von sowohl der HP- als auch der LP-Turbine 34, 38, zur Rückführung durch das AGR-System 70. Das in das AGR-System 70 gesaugte Abgas weist somit einen höheren Druck auf (im Vergleich zu Abgas, das in das AGR-System 70 gesaugt werden könnte, nachdem es durch die HP- und/oder die LP-Turbine 34, 38 hindurchgeströmt ist), der gestattet, dass die AGR-Pumpe 76 mit einer geringeren Leistungsanforderung betrieben wird, da weniger Arbeit für die AGR-Pumpe 76 erforderlich ist, um das Abgas auf einen Einlassladungsdruck zum Vermischen mit der Ladeluft und Zuführen zu dem Motor 20 zu bringen. Darüber hinaus kann, da das durch das AGR-System 70 zurückgeführte Abgas von der frischen Einlassluft, die durch den LP- und den HP-Verdichter 40, 36 hindurchströmt, getrennt gehalten wird, die Durchsatzrate von frischer Einlassluft durch den LP- und den HP-Verdichter 40, 36 besser gesteuert werden, um Leistung und Wirkungsgrad beim Betrieb der Verdichter zu optimieren, und der LP- und der HP-Verdichter 40, 36 und der Zwischen- und der Nachkühler 66, 68 können besser erhalten werden, indem sie nicht dem Wasserdampf, den Säuren und dem Ruß (Partikeln), die in dem Abgas vorhanden sind, ausgesetzt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Korrosion in den Verdichtern und Kühlern reduziert und ihre Langlebigkeit erhöht wird.
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Vorteilhafterweise sorgt die Aufnahme der AGR-Pumpe 76, des Zwischenkühler 66 und des Nachkühlers 68 in das Motorsystem 18, 88, wie zuvor beschrieben, - und der synergistische Betrieb dieser Komponenten in Kombination miteinander - für einen verbesserten BSFC oder verbesserte Kraftstoffeffizienz in dem Motorsystem 18, 88. Die Aufnahme des Zwischenkühlers 66 und des Nachkühlers 68 in das Motorsystem 18, 88 sorgt für eine dichtere Einlassladung für den Motor 20, um zu gestatten, dass mehr Luft und Kraftstoff pro Motorzyklus verbrannt werden, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad und die Leistung des Motors 20 erhöht werden, während die Aufnahme der AGR-Pumpe 76 das Erfordernis einer festgelegten Druckbeziehung zwischen der Ladeluft und dem Abgas abschafft und dadurch die Verwendung von Turbinen 34, 38 mit höherem Wirkungsgrad in dem HP- und dem LP-Turbolader 32, 30 gestattet. Der synergistische Betrieb der AGR-Pumpe 76, des Zwischenkühlers 66 und des Nachkühlers 68 stellt somit gegenüber Motorsystemen, die keine AGR-Pumpe 76 und/oder Doppelphasenkühlanordnung mit einem Zwischenkühler 66 einsetzen, eine Verbesserung des BSFC in dem Motorsystem 18, 88 im Bereich von 4 % bereit.
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Es werden die folgenden Beispiele bereitgestellt, die zur einfacheren Bezugnahme nummeriert sind.
- 1. Verbrennungsmotorsystem, das einen Motorblock mit einer oder mehreren Kolben-Zylinder-Anordnungen, die mit einem Einlasskrümmer und einem Auslasskrümmer in Verbindung stehen, einen Hochdruck(HP)-Turbolader, der eine HP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer in Verbindung steht, und einen HP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer in Verbindung steht, umfasst, einen Niederdruck(LP)-Turbolader, der eine LP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer über die HP-Turbine in Verbindung steht, und einen LP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer über den HP-Verdichter in Verbindung steht, umfasst, ein Abgasrückführungs(AGR)-System, das eine AGR-Pumpe stromaufwärts der HP-Turbine und in Verbindung mit dem Auslasskrümmer auf einer Einlassseite der AGR-Pumpe und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer auf einer Auslassseite der AGR-Pumpe umfasst, und einen Zwischenkühler, der zwischen dem LP-Verdichter und dem HP-Verdichter angeordnet ist, umfasst.
- 2. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 1, wobei das AGR-System einen AGR-Kühler umfasst, wobei sich der AGR-Kühler und die AGR-Pumpe stromaufwärts der HP-Turbine befinden.
- 3. Motorsystem nach Beispiel 2, wobei der AGR-Kühler ein Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher ist.
- 4. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 2, wobei das AGR-System einen AGR-Filter stromaufwärts des AGR-Kühlers und der AGR-Pumpe umfasst.
- 5. Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1, wobei der Zwischenkühler ein Luft-Luft-Wärmetauscher ist.
- 6. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 1, das ferner einen Nachkühler stromabwärts des HP-Verdichters und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer umfasst.
- 7. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 6, wobei der Nachkühler ein Luft-Luft-Wärmetauscher ist.
- 8. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 1, wobei das AGR-System ein AGR-Ventil stromabwärts oder stromaufwärts der AGR-Pumpe und stromaufwärts des Einlasskrümmers umfasst.
- 9. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 1, das ferner ein Nachbehandlungssystem stromabwärts der LP-Turbine umfasst.
- 10. Verbrennungsmotorsystem, das einen Motorblock mit einer oder mehreren Kolben-Zylinder-Anordnungen, die mit einem Einlasskrümmer und einem Auslasskrümmer in Verbindung stehen, einen Hochdruck(HP)-Turbolader, der eine HP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer in Verbindung steht, und einen HP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer in Verbindung steht, umfasst, einen Niederdruck(LP)-Turbolader, der eine LP-Turbine, die mit dem Auslasskrümmer über die HP-Turbine in Verbindung steht, und einen LP-Verdichter, der mit dem Einlasskrümmer über den HP-Verdichter in Verbindung steht, umfasst, ein Abgasrückführungs(AGR)-System, das eine AGR-Pumpe stromaufwärts der HP-Turbine und in Verbindung mit dem Auslasskrümmer auf einer Einlassseite der AGR-Pumpe und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer auf einer Auslassseite der AGR-Pumpe umfasst, einen Zwischenkühler, der zwischen dem LP-Verdichter und dem HP-Verdichter angeordnet ist, und einen Nachkühler stromabwärts des HP-Verdichters und in Verbindung mit dem Einlasskrümmer umfasst.
- 11. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 10, wobei das AGR-System einen AGR-Kühler umfasst, wobei sich der AGR-Kühler und die AGR-Pumpe stromaufwärts der HP-Turbine befinden.
- 12. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 11, wobei das AGR-System einen AGR-Filter stromaufwärts des AGR-Kühlers und der AGR-Pumpe umfasst.
- 13. Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 10, wobei der AGR-Kühler ein Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher ist.
- 14. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 10, wobei der Zwischenkühler und der Nachkühler jeweils ein Luft-Luft-Wärmetauscher ist.
- 15. Verbrennungsmotorsystem nach Beispiel 10, wobei das AGR-System ein AGR-Ventil stromabwärts der AGR-Pumpe und stromaufwärts des Einlasskrümmers umfasst.
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Das Vorstehende hat also ein Motorsystem bereitgestellt, das eine Anordnung aus einem AGR-System und einem Zwischenkühler umfasst, die für eine verbesserte Kraftstoffeffizienz und Komponentenlanglebigkeit sorgt. Das AGR-System ist von der Turboladeranordnung und dem zugehörigen Zwischenkühler und Nachkühler, die in dem Motorsystem enthalten sind, getrennt. Eine AGR-Pumpe, die in dem AGR-System enthalten ist, leitet einen Teil des von dem Motor erzeugten Abgases direkt zu dem Motoreinlass zurück, ohne dass es durch die Turbolader und zugehörige Kühler in dem Motorsystem geleitet wird. Die AGR-Pumpe saugt Abgas von einer Stelle stromaufwärts des HP-Turboladers an, so dass das Ausmaß an Arbeit, das von der AGR-Pumpe durchgeführt wird, um das Abgas auf einen Druck zu bringen, der mit jenem der dem Motor zugeführten Einlassluft übereinstimmt, reduziert wird.
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Die Singularformen „ein/e/r“ und „der/die/das“, wie hier verwendet, sollen auch die Pluralformen umfassen, es sei denn, der Kontext gibt deutlich etwas anderes an. Ferner versteht sich, dass jegliche Verwendung der Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ in dieser Schrift das Vorliegen angegebener Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten angibt, jedoch das Vorliegen oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließt.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist zur Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt worden, soll für die Offenbarung in der offenbarten Form aber nicht erschöpfend oder einschränkend sein. Für den Durchschnittsfachmann sind viele Modifikationen und Variationen ohne Abweichung von dem Schutzbereich und Wesen der Offenbarung ersichtlich. Hier explizit angeführte Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Grundzüge der Offenbarung und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern und um anderen Durchschnittsfachleuten zu ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Modifikationen und Variationen des bzw. der beschriebenen Beispiele zu erkennen. Demgemäß liegen verschiedene andere Ausführungsformen und Implementierungen als die explizit beschriebenen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche.
