DE102022121209A1

DE102022121209A1 - Verfahren und Systeme zum Zusammenführen von AGR und Ansaugluft

Info

Publication number: DE102022121209A1
Application number: DE102022121209.2A
Authority: DE
Inventors: Gregory McConville; Liangjun Hu; Mikhail Reytsman; Tugrul Kesmer; Anand Gupta; Srinivas Kummarasetti
Original assignee: Ford Global Technologies LLC; FEV North America Inc
Current assignee: Ford Global Technologies LLC; FEV North America Inc
Priority date: 2021-08-27
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2023-03-02
Also published as: US20230064440A1; CN115717575A; US11591991B1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Zusammenführen von rückgeführtem Abgas (AGR) und frischer Ansaugluft in einem Ansaugkanal bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Einführen von AGR in den Ansaugkanal über einen abgewinkelten ringförmigen Schlitz und Leiten von unvermischter AGR und Umgebungsluft durch einen Ansaugverdichtereinlass beinhalten. Die Umgebungsluft kann zu einer Mitte des Ansaugverdichters strömen, während die AGR entlang eines Umfangs des Ansaugverdichtereinlasses strömen kann.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Zusammenführen von rückgeführtem Abgas und frischer Ansaugluft in einem Ansaugkanal.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Motorsysteme können eine Rückführung von Abgas aus einem Motorabgassystem in ein Motoransaugsystem nutzen, einen Prozess, der als Abgasrückführung (AGR) bezeichnet wird, um regulierte Emissionen zu reduzieren. Ein AGR-Ventil kann so gesteuert werden, dass eine gewünschte Ansaugluftverdünnung bei den gegebenen Motorbetriebsbedingungen erzielt wird. Üblicherweise wird die Menge an Niederdruck-AGR (ND-AGR) und/oder Hochdruck-AGR (HD-AGR), die durch das AGR-System geleitet wird, gemessen und auf Grundlage der Motordrehzahl, der Motortemperatur und der Last während des Motorbetriebs so eingestellt, dass eine wünschenswerte Verbrennungsstabilität des Motors aufrechterhalten wird und gleichzeitig Emissions- und Kraftstoffeffizienzvorteile bereitgestellt werden. Die AGR kühlt die Brennkammertemperaturen effektiv ab, wodurch die Bildung von NOx reduziert wird. Die AGR reduziert zudem die Pumparbeit eines Motors, was zu einer erhöhten Kraftstoffeffizienz führt. Vor der Einführung der AGR zusammen mit Frischluft (die in das Motoransaugsystem einströmt) in die Brennkammern, ist es wünschenswert, die AGR gleichmäßig mit der Frischluft zu vermischen.
Eine Möglichkeit, die ND-AGR mit Frischluft zu vermischen, besteht darin, die AGR stromaufwärts eines Ansaugverdichters in den Ansaugkanal einzuführen, der die Frischluft transportiert. Ein Beispiel für ein derartiges Vermischungssystem wird durch Atz et al. im US-Patent Nr. US9228488B bereitgestellt. Darin wird, um das Vermischen von rückgeführtem Abgas mit Ansaugluft zu erleichtern, eine Leitung, die AGR transportiert, stromaufwärts des Ansaugverdichters in einem Winkel in den Ansaugkanal eingeführt. Die Ansaugluft und die AGR werden stromaufwärts des Verdichters vermischt und das Fluidgemisch strömt durch den Verdichter.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei einem derartigen System erkannt. Als ein Beispiel kann die AGR aufgrund des Dichteunterschieds von AGR und Frischluft bei der Einführung stromaufwärts des Verdichters nicht gleichmäßig vermischt werden. Wenn die AGR und die Frischluft (Kombination von Fluids) die Schaufeln des Verdichters passieren, kann Fluid mit unterschiedlichen Dichten und Temperaturen unterschiedliche Regionen der Schaufeln passieren. Aufgrund des ungleichmäßigen Vermischens können sich die Dichten und Temperaturen der Fluids, die eine jeweilige Region der Schaufeln passieren, ständig ändern. Da die Schaufeln kontinuierlich variierenden Bedingungen (wie etwa Dichte und Temperatur) ausgesetzt sind, kann der Betrieb des Verdichters nachteilig beeinflusst werden, was eine Reduzierung des Verdichterwirkungsgrads verursacht. Aufgrund von Einbaubeschränkungen ist unter Umständen nicht ausreichend Raum stromaufwärts des Verdichters vorhanden, um eine Mischvorrichtung für eine verbesserte AGR- und Frischluftvermischung, bevor das Gemisch in den Verdichter einströmt, zu beinhalten. Ferner kann das Hinzufügen von Mischvorrichtungen zu dem Ansaugkanal Druckverluste in dem Ansaugkanal verursachen.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für einen Motor angegangen werden, das Folgendes umfasst: Leiten von unvermischtem rückgeführtem Abgas (AGR) und Umgebungsluft in einen Ansaugverdichter, wobei die Umgebungsluft zu einer Mitte des Ansaugverdichters strömt und die AGR entlang eines Umfangs des Ansaugverdichtereinlasses strömt. Auf diese Weise kann die Gleichmäßigkeit des Fluidstroms durch den Verdichter verbessert werden, indem die AGR und die Frischluft getrennt gehalten werden, während sie in den Verdichter einströmen.
Als ein Beispiel kann ein Ende eines AGR-Kanals, der das rückgeführte Abgas (in dieser Schrift als AGR bezeichnet) transportiert, den Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters umschließen. Der AGR-Kanal kann mit einer asymmetrischen Wand konfiguriert sein, um AGR über einen ringförmigen Schlitz in den Ansaugkanal einzuführen. Der abgewinkelte Schlitz kann dazu konfiguriert sein, einen Winkel ungleich null mit einer horizontalen Ebene zu bilden, und kann die AGR proximal zu einer Wand (Umfang) des Ansaugkanals abgeben. Die AGR kann in den Ansaugkanal einströmen und entlang des Umfangs (entlang der Wand) des Kanals strömen, während die durch den Ansaugkanal strömende Frischluft durch den mittigen Abschnitt des Ansaugkanals strömen kann. Der AGR-Strom wird im Wesentlichen parallel zu dem Frischluftstrom gehalten, wenn das Fluid in den Verdichter einströmt. An dem Verdichter wird jede Region der Verdichterschaufeln im Verlauf des Betriebs einem spezifischen Fluid (AGR oder Frischluft) ausgesetzt. Der Abschnitt der Schaufeln nahe der Mitte des Verdichters (Mitte des Fluidströmungsfelds) kann kühlerer Frischluft ausgesetzt sein, während der äußere Abschnitt des Verdichters (Umfang des Fluidströmungsfelds) der heißeren AGR ausgesetzt sein kann. Die AGR kann gründlich mit der Frischluft vermischt werden, wenn die Fluids aus dem Verdichter austreten und durch einen Ladeluftkühler und eine Ansaugdrossel strömen.
Auf diese Weise können durch Reduzieren von Schwankungen der Dichte und Temperatur des Fluids, das einen beliebigen einzelnen Abschnitt der Verdichterschaufeln passiert, der Betrieb und der Wirkungsgrad des Verdichters verbessert werden. Die Konsistenz der Eigenschaften der Fluids, die durch eine jeweilige Region strömen, kann eine Abnutzung der Verdichterschaufeln reduzieren und die Robustheit des Systems verbessern. Die technische Wirkung des Einführens der AGR in einem Winkel proximal zu der Wand des Ansaugkanals besteht darin, dass ein geschichteter Strom von AGR und Frischluft aufrechterhalten werden kann, ohne die Fluidströme zu vermischen, wenn sie in den Verdichter einströmen. Insgesamt kann durch Getrennthalten der Fluids in dem Verdichtereinlass und anschließendes Vermischen des Fluids der Verdichterwirkungsgrad verbessert werden, ohne eine separate Mischvorrichtungskomponente hinzuzufügen.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben wird. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche definiert ist, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems, das ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) beinhaltet.
2 zeigt eine schematische Darstellung, die Details eines Zusammenführens eines AGR-Kanals mit einem Ansaugkanal des Motors aus 1 zeigt.
3 zeigt eine Abbildung der Temperaturschwankungen in dem Ansaugkanal unmittelbar stromaufwärts eines Ansaugverdichters.

2 ist ungefähr maßstabsgetreu gezeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Zusammenführen von rückgeführtem Abgas und frischer Ansaugluft in einem Ansaugkanal eines Motorsystems, wie etwa eines Motorsystems, wie in 1 gezeigt. Details der Geometrie des AGR-Kanals und des Ansaugkanals, die einen geschichteten Strom von AGR und Frischluft beim Zusammenführen der beiden Fluids ermöglichen, sind in 2 gezeigt. Aufgrund des geschichteten Stroms von AGR und Frischluft wird ein Temperaturgradient in dem Ansaugkanal zwischen dem Zusammenführungspunkt des AGR-Kanals mit dem Ansaugkanal und dem Ansaugverdichter erzeugt. Der Temperaturgradient in dem Ansaugkanal ist in 3 schematisch gezeigt.
1 zeigt eine schematische Ansicht 101 eines Fahrzeugsystems 102 mit einem beispielhaften Motorsystem 100, das einen Motor 10 beinhaltet. In einem Beispiel kann das Motorsystem 100 ein Dieselmotorsystem sein. In einem weiteren Beispiel kann das Motorsystem 100 ein Benzinmotorsystem sein. In der abgebildeten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der an einen Turbolader gekoppelt ist, der einen durch eine Turbine 116 angetriebenen Verdichter 114 beinhaltet. Insbesondere wird Frischluft entlang eines Ansaugkanals 42 über einen Luftreiniger 112 in den Motor 10 eingeführt und strömt zu dem Verdichter 114. Der Verdichter 114 kann ein beliebiger geeigneter Ansaugluftverdichter sein, wie etwa ein von einem Elektromotor angetriebener oder von einer Antriebswelle angetriebener Kompressorverdichter. In dem Motorsystem 10 ist der Verdichter 114 ein Turboladerverdichter, der mechanisch über eine Welle 29 an die Turbine 116 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben wird.
Der Verdichter 114 ist mittels eines Ladeluftkühlers (charge-air cooler - CAC) 118 an ein Drosselventil 20 gekoppelt. Das Drosselventil 20 ist an einen Motoransaugkrümmer 122 gekoppelt. Von dem Verdichter strömt die verdichtete Luftladung durch den Ladeluftkühler 118 und das Drosselventil 20 zu dem Ansaugkrümmer 122. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung in dem Ansaugkrümmer 122 durch einen Krümmerluftdrucksensor (manifold air pressure sensor - MAP-Sensor) 124 erfasst. Die Temperatur der in den Ansaugkanal 42 einströmenden Umgebungsluft kann über einen Ansauglufttemperatursensor (intake air temperature sensor - IAT-Sensor) 154 geschätzt werden.
Ein oder mehrere Sensoren (nicht gezeigt) können an einen Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur an den Einlass gekoppelt sein und kann ein Drucksensor zum Schätzen eines Verdichtereinlassdrucks an den Einlass gekoppelt sein. Als ein weiteres Beispiel kann ein Umgebungsluftfeuchtigkeitssensor zum Schätzen einer Luftfeuchtigkeit der in den Ansaugkrümmer einströmenden Luftladung an den Einlass gekoppelt sein. Noch weitere Sensoren können zum Beispiel Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren usw. beinhalten. In anderen Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Druck usw.) auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Zusätzlich können die Sensoren eine Temperatur, einen Druck, eine Luftfeuchtigkeit und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luftladungsgemisches schätzen, das Frischluft, rückgeführte verdichtete Luft und an dem Abgasrückstände beinhaltet, die an dem Verdichtereinlass empfangen werden.
Ein Wastegate-Aktor 92 kann in einen offenen Zustand betätigt werden, um mindestens einen Teil des Abgasdrucks von einer Stelle stromaufwärts der Turbine über ein Wastegate 90 zu einer Stelle stromabwärts der Turbine abzulassen. Indem der Abgasdruck stromaufwärts der Turbine reduziert wird, kann die Turbinendrehzahl reduziert werden, was wiederum dabei hilft, Verdichterpumpen zu reduzieren.
Der Ansaugkrümmer 122 ist mittels einer Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) an einen Abgaskrümmer 36 gekoppelt. In der abgebildeten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abfluss aus unterschiedlichen Brennkammern zu unterschiedlichen Stellen in dem Motorsystem geführt wird.
In einer Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile elektronisch betätigt oder gesteuert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile über Nocken betätigt oder gesteuert werden. Unabhängig davon, ob sie elektronisch oder über Nocken betätigt werden, kann die Zeitsteuerung des Öffnens und Schließens der Auslass- und Einlassventile wie für die erwünschte Leistungsfähigkeit hinsichtlich Verbrennungs- und Emissionssteuerung benötigt eingestellt werden.
Den Brennkammern 30 können über eine Einspritzvorrichtung 66 ein oder mehrere Kraftstoffe zugeführt werden, wie etwa Benzin, Alkoholkraftstoffgemische, Diesel, Biodiesel, verdichtetes Erdgas usw. Kraftstoff kann den Brennkammern über Direkteinspritzung, Einlasskanaleinspritzung, Drosselventilkörpereinspritzung oder eine beliebige Kombination davon zugeführt werden. In den Brennkammern kann die Verbrennung über Fremdzündung und/oder Selbstzündung eingeleitet werden.
Eine Vielzahl von Sensoren, einschließlich eines Abgastemperatursensors 128, einer Abgaslambdasonde, eines Abgasstromsensors und eines Abgasdrucksensors 129, kann an den Hauptabgaskanal 126 gekoppelt sein. Bei der Lambdasonde kann es sich um lineare Lambdasonden oder UEGO-Sonden (universal or wide-range exhaust gas oxygen - Breitband- oder Weitbereichslambdasonden), binäre Lambdasonden oder EGO-, HEGO- (beheizte EGO-) Sonden, einen NOx-, HC- oder CO-Sensor handeln.
Ein Abgasrückführungs(AGR)-Abgabekanal 180 kann stromabwärts der Turbine 116 an den Abgaskanal 126 gekoppelt sein, um dem Motoransaugkanal stromaufwärts des Verdichters 114 Niederdruck-AGR (ND-AGR) bereitzustellen. Ein AGR-Ventil 152 kann an den AGR-Kanal gekoppelt sein, um den AGR-Strom durch den AGR-Kanal 180 zu regulieren. Das AGR-Ventil 152 kann geöffnet werden, um eine gesteuerte Menge an Abgas für eine wünschenswerte Leistungsfähigkeit der Verbrennungs- und Emissionssteuerung zu dem Verdichterauslass strömen zu lassen. Das AGR-Ventil 152 kann als ein stufenlos verstellbares Ventil oder als ein Auf-/Zu-Ventil konfiguriert sein. Ein AGR-Kühler 156 kann entweder stromaufwärts oder stromabwärts des AGR-Ventils 152 an den AGR-Kanal 180 gekoppelt sein. Der AGR-Kühler kann die Temperatur von ihn passierenden AGR-Gasen wesentlich reduzieren, doch Gase, die aus dem AGR-Kühler austreten, können immer noch heißer sein als Frischluft, die in den Ansaugkanal 42 einströmt.
Um das Zusammenführen von AGR, die in den Ansaugkanal 42 strömt, zu regulieren, ist die Schnittstelle 150 des AGR-Kanals 180 dazu konfiguriert, AGR mittels eines abgewinkelten ringförmigen Schlitzes, der den Ansaugkanal umgibt, in den Ansaugkanal einzuführen. Das Ende des AGR-Kanals 180 an der Schnittstelle 150 kann den Ansaugkanal 42 umschließen und die AGR kann entlang des Umfangs des Ansaugkanals in den Ansaugkanal 42 eingeführt werden. Das Ende des AGR-Kanals 180 kann eine erste gekrümmte Wand, die direkt in einen ersten geraden Teilabschnitt des Ansaugkanals 42 stromaufwärts des ringförmigen Schlitzes übergeht, und eine zweite gekrümmte Wand, die über einen abgewinkelten Teilabschnitt des AGR-Kanals 180 in einen zweiten geraden Teilabschnitt des Ansaugkanals stromabwärts des ringförmigen Schlitzes übergeht, beinhalten. Die erste gekrümmte Wand und die zweite gekrümmte Wand können um eine Mittelebene des AGR-Kanals 180 asymmetrisch sein. Der ringförmige Schlitz kann zwischen dem abgewinkelten Teilabschnitt des AGR-Kanals 180 und einem abgewinkelten Teilabschnitt des Ansaugkanals 42 zwischen dem ersten geraden Teilabschnitt des Ansaugkanals und dem zweiten geraden Teilabschnitt des Ansaugkanals 42 gebildet sein.
Die Einführung der AGR in den Ansaugkanal 42 kann in dem Winkel relativ zu einer horizontalen Ebene über den ringförmigen Schlitz erfolgen. Der AGR-Strom in dem AGR-Kanal 180 kann im Wesentlichen parallel zu dem Umgebungsluftstrom durch den Ansaugkanal 42 zwischen der Schnittstelle und dem Ansaugverdichter 114 und durch den Ansaugverdichter 114 sein. Eine Geschwindigkeit des AGR-Stroms kann sich von einer Geschwindigkeit des Umgebungsluftstroms durch den Ansaugkanal 42 zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter 114 unterscheiden (höher oder niedriger sein). Die Geschwindigkeit des AGR-Stroms kann eine Funktion einer Differenz zwischen einem Radius des AGR-Kanals 180 (an dem ringförmigen Schlitz) und einem Radius des Ansaugkanals 42 an der Schnittstelle sein. Die AGR-Geschwindigkeit kann zudem eine Funktion des Prozentanteils der AGR in dem gesamten eingespeisten Strom sein. Bei der Einführung der AGR in den Ansaugkanal 42 kann der AGR-Strom proximal zu der Wand des Ansaugkanals sein, während der Umgebungsluftstrom durch eine mittige Region des Ansaugkanals zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter verlaufen kann. Eine Temperatur des AGR-Stroms proximal zu der Wand des Ansaugkanals kann höher als eine Temperatur des Umgebungsluftstroms durch die mittige Region des Ansaugkanals zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter 114 sein. Details der Schnittstelle 150 des AGR-Kanals 180 und des Ansaugkanals 42 sind in 2 gezeigt.
In weiteren Ausführungsformen kann das Motorsystem einen Hochdruck-AGR-Strömungsweg (HD-AGR-Strömungsweg) beinhalten, bei dem Abgas von einer Stelle stromaufwärts der Turbine 116 angesaugt und stromabwärts des Verdichters 114 zu dem Motoransaugkrümmer 122 rückgeführt wird. Eine Vielzahl von Sensoren kann zudem an den AGR-Kanal 180 gekoppelt sein, um Details in Bezug auf die Zusammensetzung und den Zustand der AGR bereitzustellen. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor zum Bestimmen einer Temperatur der AGR bereitgestellt sein, kann ein Luftfeuchtigkeitssensor zum Bestimmen einer Luftfeuchtigkeit oder eines Wassergehalts der AGR bereitgestellt sein und kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zum Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der AGR bereitgestellt sein. Alternativ können AGR-Bedingungen durch den einen oder die mehreren Temperatur-, Druck-, Luftfeuchtigkeits- und Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren abgeleitet werden, die an den Verdichtereinlass gekoppelt sind.
Abgas aus dem einen oder den mehreren Abgaskrümmerteilabschnitten kann zu der Turbine 116 geführt werden, um die Turbine anzutreiben. Der kombinierte Strom von der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch eine Emissionssteuervorrichtung 170. In einem Beispiel kann die Emissionssteuervorrichtung 170 ein Vorkatalysator sein. Im Allgemeinen ist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 dazu konfiguriert, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge einer oder mehrerer Substanzen in dem Abgasstrom zu reduzieren. Zum Beispiel kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 dazu konfiguriert sein, NO_x aus dem Abgasstrom abzufangen, wenn der Abgasstrom mager ist, und das abgefangene NO_x zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 dazu konfiguriert sein, NO_x zu disproportionieren oder NO_x mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In noch anderen Beispielen kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 dazu konfiguriert sein, Kohlenwasserstoff- und/oder Kohlenstoffmonoxidrückstände in dem Abgasstrom zu oxidieren. Unterschiedliche Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung, die eine beliebige derartige Funktionalität aufweisen, können in Washcoats oder an anderer Stelle in den Abgasnachbehandlungsstufen entweder getrennt oder gemeinsam angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können die Abgasnachbehandlungsstufen ein regenerierbares Rußfilter beinhalten, das dazu konfiguriert ist, Rußpartikel in dem Abgasstrom abzufangen und zu oxidieren. Auf diese Weise kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 ein Dieselpartikelfilter (diesel particulate filter-DPF), ein Dreiwegekatalysator (three way catalyst - TWC) eine NO_x-Falle, ein NO_x-Katalysator, ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction - SCR), verschiedene andere Emissionssteuervorrichtung oder Kombinationen davon sein. In einigen Ausführungsformen kann der AGR-Abgabekanal 180 stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 an den Abgaskanal 126 gekoppelt sein, wie in 1 abgebildet. In anderen Ausführungsformen kann der AGR-Abgabekanal 180 stromabwärts von einer oder mehreren Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 170 an den Abgaskanal 126 gekoppelt sein.
Das Motorsystem 100 kann ferner ein Steuersystem 24 beinhalten. Der Darstellung empfängt das Steuersystem 24 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 26 (für die in dieser Schrift verschiedene Beispiele beschrieben sind) und sendet Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 28 (für die in dieser Schrift verschiedene Beispiele beschrieben sind). Als ein Beispiel können die Sensoren 26 den MAP-Sensor 124, den Abgastemperatursensor 128, den Abgasdrucksensor 129, einen Verdichtereinlasstemperatursensor, einen Verdichtereinlassdrucksensor, den Umgebungsluftfeuchtigkeitssensor, den IAT-Sensor, einen Motorkühlmitteltemperatursensor und einen AGR-Sensor beinhalten. Andere Sensoren, wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an verschiedene Stellen in dem Motorsystem 100 gekoppelt sein.
Die Aktoren 28 können zum Beispiel die Drossel 20, das AGR-Ventil 152, das Wastegate 92 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beinhalten. Das Steuersystem 24 kann eine Steuerung 22 beinhalten. Die Steuerung 22 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und verschiedene Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer darin programmierten Anweisung oder eines darin programmierten Codes auslösen, die/der einer oder mehreren Routinen entspricht.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeugsystem 102 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeugsystem 102 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor oder ein Elektrofahrzeug nur mit einer oder mehreren elektrischen Maschinen. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsystem 102 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Die elektrische Maschine 52 kann ein Elektromotor oder ein Motor/Generator sein. Eine Kurbelwelle des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingerückt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 22 kann ein Signal an einen Aktor einer jeweiligen Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzurücken oder auszurücken, um so die Kurbelwelle mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen. Das Getriebe 54 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart sein. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, einschließlich als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 52 empfängt elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 58, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann zudem als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsvorgangs elektrische Leistung zum Laden der Batterie 58 bereitzustellen.
2 zeigt eine Querschnittsansicht 200 der Schnittstelle 150 des AGR-Kanals 180 und des Ansaugkanals 42. Die Schnittstelle 150 in 2 kann die Schnittstelle 150 sein, die in dem gestrichelten Kästchen in 1 gezeigt ist. An der Schnittstelle 150 kann ein Ende des AGR-Kanals 180 den Ansaugkanal umgeben (umschließen). Die Schnittstelle 150 kann radial symmetrisch um eine Mittelachse 250 des Ansaugkanals 42 sein und in diesem Beispiel sind Details eines oberen Abschnitts des Querschnitts der Schnittstelle 150 gezeigt. Ein Koordinatensystem 201 ist beinhaltet, um die x-, die y- und die z-Achse zu zeigen.
Ein Ende 282 des AGR-Kanals 180 an der Schnittstelle 150 kann eine erste gekrümmte Wand 216 auf einer ersten Seite und eine zweite gekrümmte Wand 218 auf einer zweiten Seite beinhalten. Die Breite des AGR-Kanals 180 an dem Ende 282 (umschlossen von der ersten gekrümmten Wand 216 und der zweiten gekrümmten Wand 218) kann breiter sein als die des AGR-Kanals stromaufwärts der Schnittstelle 150. Das breitere Ende des AGR-Kanals kann den Ansaugkanal 42 umschließen. Die erste gekrümmte Wand 216 und die zweite gekrümmte Wand 218 können asymmetrisch um die y-z-Ebene sein, die durch eine Mittelachse (nicht gezeigt) des AGR-Kanals 180 verläuft, wobei sich die erste gekrümmte Wand 216 direkt zu der Außenwand des Ansaugkanals 42 erstreckt, während sich die zweite gekrümmte Wand 218 unter Umständen nicht direkt zu der Außenwand des Ansaugkanals 42 erstreckt. Die erste gekrümmte Wand 216 kann direkt in den Ansaugkanal 42 übergehen, während die zweite gekrümmte Wand 218 in einem abgewinkelten Teilabschnitt 226 des AGR-Kanals 180 enden kann, der dann in den Ansaugkanal 42 übergeht.
Der Ansaugkanal 42 kann ein erstes Segment 208 parallel zu einer Mittelachse 250 des Ansaugkanals, ein zweites Segment 209 in einem Winkel relativ zu der Mittelachse und ein drittes Segment 232 parallel zu der Mittelachse beinhalten, wobei ein Radius des ersten Segments 208 größer ist als ein Radius des dritten Segments 232. In einem Beispiel bildet das abgewinkelte zweite Segment 209 eine konische Fläche und kann im Wesentlichen parallel zu dem abgewinkelten Teilabschnitt 226 des AGR-Kanals 180 sein. Ein ringförmiger Schlitz 224 kann zwischen dem abgewinkelten zweiten Segment 209 des Ansaugkanals und dem abgewinkelten Teilabschnitt 226 des AGR-Kanals 180 gebildet sein. Die Winkel der konischen Flächen können so gewählt sein, dass ermöglicht wird, dass der ringförmige Schlitz 224 entlang des Strömungswegs konstant bleibt, wenn sich der Radius ändert, oder sie können so gewählt sein, dass die Fläche des ringförmigen Schlitzes entlang des Strömungswegs zunimmt oder abnimmt. Darüber hinaus müssen die Flächen keine konische Form aufweisen, sondern könnten stattdessen in der Schnittansicht gekrümmt sein. Der ringförmige Schlitz 224 kann in Bezug auf eine horizontale Ebene, wie etwa die x-z-Ebene, abgewinkelt sein. In einem Beispiel kann der Winkel zwischen einer Mittelachse des ringförmigen Schlitzes und der horizontalen Ebene in einem Bereich von 10°-45° liegen. Insgesamt kann der ringförmige Schlitz 224 eine konische Form bilden, die von der zweiten gekrümmten Wand 218 des AGR-Kanals 180 in das dritte Segment 232 des Ansaugkanals 42 konvergiert.
Der ringförmige Schlitz 224 stellt eine Öffnung dafür bereit, dass das AGR-Gas in dem AGR-Kanal 180 in den Ansaugkanal 42 einströmt. Die Breite R1 des Ansaugkanals 42 an dem Einführungspunkt der AGR in den Ansaugkanal kann durch den Abstand zwischen der Mittelachse 250 und dem abgewinkelten zweiten Segment 209 des Ansaugkanals gegeben sein. Die Breite R2 des AGR-Kanals 180 an dem Einführungspunkt der AGR in den Ansaugkanal kann durch den Abstand zwischen der Mittelachse 250 und dem abgewinkelten Teilabschnitt 226 des AGR-Kanals 180 gegeben sein. R1 kann kleiner als R2 sein. Die Breite des ringförmigen Schlitzes 224 kann durch R2-R1 gegeben sein.
Die Pfeile 204 mit kürzeren gestrichelten Linien zeigen den eingehenden AGR-Strom, der über den abgewinkelten ringförmigen Schlitz 224 in den Ansaugkanal 42 einströmt, und die Pfeile 206 mit längeren gestrichelten Linien zeigen die Frischluft, die durch den Ansaugkanal 42 strömt. Wenn die AGR in den Ansaugkanal 42 eingeführt wird, kann der AGR-Strom aufgrund des Winkels des ringförmigen Schlitzes 224 im Wesentlichen proximal zu der Wand des dritten Segments 232 des Ansaugkanals 42 stromabwärts der Schnittstelle 150 bleiben. Die Frischluft kann im Wesentlichen proximal zu der horizontalen Achse 250 bleiben. Der AGR-Strom kann im Wesentlichen parallel zu dem Frischluftstrom durch den Ansaugkanal stromabwärts der Schnittstelle 150 bleiben. Die AGR kann weitgehend von dem Frischluftstrom (Umgebungsluftstrom) getrennt bleiben und die beiden Fluids können sich stromaufwärts des Verdichters nicht wesentlich vermischen. Auf diese Weise können der AGR-Strom und der Frischluftstrom in dem Ansaugkanal 42 stromabwärts der Schnittstelle 150 geschichtet bleiben, wenn die AGR mit dem Ansaugluftstrom zusammengeführt wird. Dieser geschichtete (unvermischte) Fluidstrom, der AGR (entlang der Wand des dritten Segments 232 des Ansaugkanals 42) und die Frischluft (entlang der Mitte des Ansaugkanals) umfasst, kann in den Verdichter (nicht gezeigt) einströmen.
Wenn das geschichtete Fluid durch den Verdichter strömt, kann die heißere AGR Abschnitte der Schaufeln proximal zu dem Umfang des Verdichters passieren, während die kühlere Frischluft Abschnitte der Schaufeln an oder nahe der Mitte des Verdichters passieren kann. Auf diese Weise ist jeder Abschnitt der Schaufeln des Verdichters durch den Betrieb des Verdichters ohne wesentliche Schwankungen einer ähnlichen Temperatur und Dichte des Fluids ausgesetzt. Die Konsistenz der Temperatur und Dichte des Fluids, das durch eine jeweilige Region strömt, kann einen stetigen Betrieb der Schaufeln erhöhen und den Wirkungsgrad des Verdichters verbessern.
Eine Geschwindigkeit des Frischluftstroms (S1) und eine Geschwindigkeit des AGR-Stroms (S2) durch den Ansaugkanal stromaufwärts des Verdichters (stromabwärts der Schnittstelle 150) können sich unterscheiden. S1 und S2 können eine Funktion des Volumens des Luftstroms (V1) durch den Ansaugkanal bzw. des Volumens des AGR-Stroms (V2) durch die gleiche Region des Ansaugkanals sein. Als ein Beispiel kann das Volumen des Luftstroms direkt proportional zu dem Radius R1 des Ansaugkanals 42 an dem Einführungspunkt der AGR in den Ansaugkanal sein, und kann das Volumen des AGR-Stroms direkt proportional zu der Breite R2-R1 des ringförmigen Schlitzes 224 sein.
In einem Beispiel kann R2 120 % von R1 betragen, was dazu führt, dass ein Strömungsbereich für die AGR ~44 % des Strömungsbereichs für Frischluft beträgt. Das Volumen des AGR-Stroms (V2) kann 50 % des Volumens des Luftstroms (V1) betragen. Da der Volumenstromprozentanteil (50 %) höher ist als der Bereichsprozentanteil (44 %), kann die AGR-Strömungsgeschwindigkeit etwas höher sein als die Luftgeschwindigkeit, wenn sich die beiden Ströme vereinigen. Der AGR-Strom mit höherer Geschwindigkeit kann entlang des Umfangs (der Wand) des Ansaugkanals vorhanden sein, während sich der Luftstrom mit niedrigerer Geschwindigkeit in der Nähe der Mitte oder in der Mitte des Ansaugkanals befinden kann. Die Geschwindigkeit des Fluids, das durch den Ansaugkanal strömt, kann vom Umfang in Richtung der Mitte des Ansaugkanals abnehmen.
Nachdem die unvermischte AGR und die Frischluft in den Verdichter eingeströmt sind, können sich die Fluids gleichmäßig vermischen. Als ein Beispiel können sich die beiden Fluids vermischen, um ein im Wesentlichen einheitliches Gemisch zu bilden, wenn sie den Verdichterradaustritt, den Diffusor und das Spiralgehäuse des Verdichters und die stromabwärtigen Kanäle, wie etwa zwischen dem Ladeluftkühler (wie etwa dem Kühler 118 aus 1) und der Drossel, passieren. Auf diese Weise wird ein unvermischter Fluidstrom in den Verdichter geleitet, während ein homogenes Gemisch aus AGR und Frischluft an die Motorzylinder abgegeben wird.
Die Temperaturschwankungen des Fluids, das in den Verdichter strömt, sind in 3 gezeigt. Eine zeigt die Temperaturschwankungen des Fluids in dem Ansaugkanal unmittelbar stromaufwärts eines Ansaugverdichters (und stromabwärts der in den 1-2 gezeigten Schnittstelle 150). Die zeigt Temperaturschwankungen über einen Querschnitt des Ansaugkanals. In einem Beispiel kann der Querschnitt entlang der y-z-Ebene des dritten Segments 232 des Ansaugkanals 42 in dem Koordinatensystem 201 verlaufen, wie in 2 gezeigt. Das Fluid in dem Ansaugkanal kann AGR in Richtung des Außenumfangs und Frischluft in Richtung der Mitte des Kanals beinhalten. Die Kurven (Konturlinien) 301, 302, 304, 305, 306, 308, 310, 312, 314 und 316 zeigen ungefähre Regionen mit konstanter Temperatur.
Die Temperatur, die einer jeweiligen Kurve entspricht, kann von Kurve 301 zu Kurve 316 progressiv abnehmen, wobei die Temperatur bei Kurve 301 am höchsten ist und die Temperatur bei Kurve 316 am niedrigsten ist. Als ein Beispiel kann die Temperatur, die der Kurve 301 entspricht, 412 K betragen, während die Temperatur, die der Kurve 316 entspricht, 298 K betragen kann. In jeder von zwei Kurven umschlossenen Region kann die Temperatur von der äußeren Kurve in Richtung der inneren Kurve abnehmen. Als ein Beispiel reduziert sich die Temperatur in der durch die Kurven 301 und 302 begrenzten Region von Kurve 301 zu Kurve 302. Die Temperatur in der durch die innerste Kurve 316 begrenzten Region kann am niedrigsten sein.
Aus dem uneinheitlichen Temperaturprofil des Fluids in dem Ansaugkanal ist ersichtlich, dass sich die wärmere AGR nicht mit der kühleren Frischluft vermischt hat. Die heißesten Fluids (hauptsächlich AGR) sind auf den äußersten Teilabschnitt des Kanals beschränkt, während die kühleren Fluids (hauptsächlich Frischluft) auf den mittigen Abschnitt des Kanals beschränkt sind.
Auf diese Weise können die Komponenten aus den 1-2 ein System für ein Fahrzeug ermöglichen, das Folgendes umfasst: einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal), der einen Ansaugkanal an einer Schnittstelle des AGR-Kanals und des Ansaugkanals umschließt, und einen abgewinkelten ringförmigen Schlitz, der zwischen dem Ansaugkanal und dem AGR-Kanal gebildet ist, wobei der ringförmige Schlitz dazu konfiguriert ist, dem Ansaugkanal AGR zuzuführen. Der ringförmige Schlitz und der Ansaugkanal sind dazu konfiguriert, die zugeführte AGR parallel und proximal zu einer Wand des Ansaugkanals zu halten, während Frischluft durch eine mittige Region des Ansaugkanals strömt, wodurch sich die AGR nicht wesentlich mit der Frischluft vermischt. Weiter stromabwärts kann die AGR durch den Umfang der Verdichterschaufeln strömen, während die Frischluft durch eine mittige Region der Schaufeln strömt. Indem Fluid mit unterschiedlichen Dichten und unterschiedlichen Temperaturen in getrennten Regionen der Verdichterschaufeln gehalten wird, können die Einheitlichkeit des Betriebs und der Verdichterwirkungsgrad verbessert werden.
Ein beispielhaftes Verfahren für einen Motor in einem Fahrzeug umfasst Folgendes: Leiten von unvermischtem rückgeführtem Abgas (AGR) und Umgebungsluft in einen Ansaugverdichter, wobei die Umgebungsluft zu einer Mitte des Ansaugverdichters strömt und die AGR entlang eines Umfangs des Ansaugverdichtereinlasses strömt. In dem vorhergehenden Beispiel wird zusätzlich oder optional die AGR an einer Schnittstelle eines AGR-Kanals und eines Ansaugkanals stromaufwärts des Ansaugverdichters in einem Winkel in den Ansaugkanal eingeführt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umschließt zusätzlich oder optional der AGR-Kanal den Ansaugkanal an der Schnittstelle des AGR-Kanals und des Ansaugkanals. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele erfolgt zusätzlich oder optional die Einführung der AGR in dem Winkel mittels eines ringförmigen Schlitzes, der zwischen einer Wand des AGR-Kanals und einer Wand des Ansaugkanals an der Schnittstelle gebildet ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional der AGR-Strom im Wesentlichen parallel zu dem Umgebungsluftstrom durch den Ansaugkanal zwischen der Schnittstelle und dem Ansaugverdichter. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional eine Geschwindigkeit des AGR-Stroms höher als eine Geschwindigkeit des Umgebungsluftstroms durch den Ansaugkanal zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional die Geschwindigkeit des AGR-Stroms eine Funktion einer Differenz zwischen einem Radius des AGR-Kanals und einem Radius des Ansaugkanals an der Schnittstelle. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional der AGR-Strom proximal zu der Wand des Ansaugkanals, während der Umgebungsluftstrom durch eine mittige Region des Ansaugkanals zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter verläuft. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional eine Temperatur des AGR-Stroms proximal zu der Wand des Ansaugkanals höher als eine Temperatur des Umgebungsluftstroms durch die mittige Region des Ansaugkanals zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter.
Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für einen Motor in einem Fahrzeug umfasst Folgendes: einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal), der einen Ansaugkanal an einer Schnittstelle des AGR-Kanals und des Ansaugkanals umschließt, und einen abgewinkelten ringförmigen Schlitz, der zwischen dem Ansaugkanal und dem AGR-Kanal gebildet ist, wobei der ringförmige Schlitz dazu konfiguriert ist, dem Ansaugkanal AGR zuzuführen. In dem vorhergehenden Beispiel befindet sich zusätzlich oder optional die Schnittstelle des AGR-Kanals und des Ansaugkanals stromaufwärts eines Ansaugverdichters. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional der Ansaugkanal ein erstes Segment parallel zu einer Mittelachse des Ansaugkanals, ein zweites Segment in einem Winkel relativ zu der Mittelachse und ein drittes Segment parallel zu der Mittelachse, wobei ein Radius des ersten Segments größer ist als ein Radius des dritten Segments. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional der AGR-Kanal eine gekrümmte Wand auf einer Seite, wobei die gekrümmte Wand über einen abgewinkelten Teilabschnitt des AGR-Kanals in das dritte Segment des Ansaugkanals übergeht. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional der abgewinkelte Teilabschnitt des AGR-Kanals an der Schnittstelle parallel zu dem zweiten Segment des Ansaugkanals, wobei ein erster Abstand (R1) zwischen der Mittelachse und dem abgewinkelten Teilabschnitt des AGR-Kanals größer ist als ein zweiter Abstand (R2) zwischen der Mittelachse und dem zweiten Segment des Ansaugkanals. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional eine Breite des ringförmigen Schlitzes eine Differenz zwischen dem ersten Abstand (R1) und dem zweiten Abstand (R2). In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele sind zusätzlich oder optional der ringförmige Schlitz und das dritte Segment des Ansaugkanals dazu konfiguriert, die zugeführte AGR parallel zu und proximal zu einer Wand des Ansaugkanals zu halten, während Frischluft durch eine mittige Region des Ansaugkanals strömt, wodurch sich die AGR nicht mit der Frischluft vermischt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional der Ansaugverdichter Schaufeln, wobei die AGR durch den Umfang der Schaufeln strömt, während die Frischluft durch eine mittige Region der Schaufeln strömt.
Ein weiteres Beispiel für einen Motor in einem Fahrzeug umfasst Folgendes: einen Ansaugverdichter, der an einen Ansaugkanal gekoppelt ist, eine Abgasturbine, die an einen Abgaskanal gekoppelt ist, einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal), der an einem ersten Ende stromabwärts der Abgasturbine an den Abgaskanal und an einem zweiten Ende stromaufwärts des Ansaugverdichters an den Ansaugkanal gekoppelt ist, und einen abgewinkelten ringförmigen Schlitz, der zwischen dem Ansaugkanal und dem zweiten Ende des AGR-Kanals gebildet ist und dazu konfiguriert ist, AGR in einem Winkel in den Ansaugkanal zu leiten, wobei der AGR-Strom im Wesentlichen parallel zu einem Frischluftstrom ist, der in den Ansaugverdichter einströmt In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das zweite Ende des AGR-Kanals eine erste gekrümmte Wand, die direkt in einen ersten geraden Teilabschnitt des Ansaugkanals stromaufwärts des ringförmigen Schlitzes übergeht, und eine zweite gekrümmte Wand, die über einen abgewinkelten Teilabschnitt des AGR-Kanals in einen zweiten geraden Teilabschnitt des Ansaugkanals stromabwärts des ringförmigen Schlitzes übergeht, wobei die erste gekrümmte Wand und die zweite gekrümmte Wand asymmetrisch um eine Mittelebene des AGR-Kanals sind. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional der ringförmige Schlitz zwischen dem abgewinkelten Teilabschnitt des AGR-Kanals und einem abgewinkelten Teilabschnitt des Ansaugkanals zwischen dem ersten geraden Teilabschnitt des Ansaugkanals und dem zweiten geraden Teilabschnitt des Ansaugkanals gebildet.
2 zeigt beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn sich derartige Elemente der Darstellung nach direkt berühren oder direkt aneinander gekoppelt sind, können derartige Elemente mindestens in einem Beispiel jeweils als sich direkt berührend oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die zusammenhängend oder benachbart zueinander gezeigt sind, mindestens in einem Beispiel zusammenhängen bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in einem flächenteilenden Kontakt zueinander liegen als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt mit nur einem Zwischenraum und ohne andere Komponenten dazwischen positioniert sind, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander dargestellt sind, in Bezug aufeinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im in dieser Schrift verwendeten Sinne kann sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Positionierung von Elementen der Figuren relativ zueinander zu beschreiben. Dabei sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen dargestellt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein anderes Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend (z. B. als kreisförmig, gerade, planar, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die sich schneidend dargestellt sind, zumindest in einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder sich schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements gezeigt ist oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel derart bezeichnet werden.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht transitorischem Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware beinhaltet. Die spezifischen in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einzuprogrammieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Darüber hinaus sollen die Ausdrücke „erstes“, „zweites“, „drittes“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, keine Reihenfolge, Position, Menge oder Bedeutung wiedergeben, sondern sie werden lediglich als Bezeichnungen zum Unterscheiden eines Elements von einem anderen verwendet. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Wie in dieser Schrift verwendet, ist der Ausdruck „etwa“ als plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs aufgefasst, es sei denn, es wird etwas anderes vorgegeben.
Die folgenden Patentansprüche heben gewisse Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9228488 B [0003]

Claims

Verfahren für einen Motor, umfassend: Leiten von unvermischtem rückgeführtem Abgas (AGR) und Umgebungsluft in einen Ansaugverdichter, wobei die Umgebungsluft durch eine Mitte des Ansaugverdichtereinlasses strömt und die AGR entlang eines Umfangs des Ansaugverdichtereinlasses strömt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die AGR an einer Schnittstelle eines AGR-Kanals und eines Ansaugkanals stromaufwärts des Ansaugverdichters in einem Winkel in den Ansaugkanal eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der AGR-Kanal den Ansaugkanal an der Schnittstelle des AGR-Kanals und des Ansaugkanals umschließt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Einführung der AGR in dem Winkel durch einen ringförmigen Schlitz erfolgt, der zwischen einer Wand des AGR-Kanals und einer Wand des Ansaugkanals an der Schnittstelle gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der AGR-Strom im Wesentlichen parallel zu dem Umgebungsluftstrom durch den Ansaugkanal zwischen der Schnittstelle und dem Ansaugverdichter ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei sich eine Geschwindigkeit des AGR-Stroms von einer Geschwindigkeit des Umgebungsluftstroms durch den Ansaugkanal zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter und durch den Verdichter unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Geschwindigkeit des AGR-Stroms eine Funktion einer Differenz zwischen einem Radius des AGR-Kanals und einem Radius des Ansaugkanals an der Schnittstelle ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der AGR-Strom proximal zu der Wand des Ansaugkanals ist, während der Umgebungsluftstrom durch eine mittige Region des Ansaugkanals zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter verläuft, und wobei eine Temperatur des AGR-Stroms proximal zu der Wand des Ansaugkanals höher ist als eine Temperatur des Umgebungsluftstroms durch die mittige Region des Ansaugkanals zwischen der Schnittstelle und dem Verdichter.
System für einen Motor in einem Fahrzeug, umfassend: einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal), der einen Ansaugkanal an einer Schnittstelle des AGR-Kanals und des Ansaugkanals umschließt, und einen abgewinkelten ringförmigen Schlitz, der zwischen dem Ansaugkanal und dem AGR-Kanal gebildet ist, wobei der ringförmige Schlitz dazu konfiguriert ist, dem Ansaugkanal AGR zuzuführen.
System nach Anspruch 9, wobei sich die Schnittstelle des AGR-Kanals und des Ansaugkanals stromaufwärts eines Ansaugverdichters befindet.
System nach Anspruch 9, wobei der Ansaugkanal ein erstes Segment parallel zu einer Mittelachse des Ansaugkanals, ein zweites Segment in einem Winkel relativ zu der Mittelachse und ein drittes Segment parallel zu der Mittelachse beinhaltet, wobei ein Radius des ersten Segments größer ist als ein Radius des dritten Segments.
System nach Anspruch 10, wobei der AGR-Kanal auf einer Seite eine gekrümmte Wand beinhaltet, wobei die gekrümmte Wand über einen abgewinkelten Teilabschnitt des AGR-Kanals in das dritte Segment des Ansaugkanals übergeht.
System nach Anspruch 11, wobei an der Schnittstelle der abgewinkelte Teilabschnitt des AGR-Kanals im Wesentlichen parallel zu dem zweiten Segment des Ansaugkanals ist, wobei ein erster Abstand (R1) zwischen der Mittelachse und dem abgewinkelten Teilabschnitt des AGR-Kanals größer ist als ein zweiter Abstand (R2) zwischen der Mittelachse und dem zweiten Segment des Ansaugkanals und wobei eine Breite des ringförmigen Schlitzes eine Differenz zwischen dem ersten Abstand (R1) und dem zweiten Abstand (R2) ist.
System nach Anspruch 10, wobei der ringförmige Schlitz und das dritte Segment des Ansaugkanals dazu konfiguriert sind, die zugeführte AGR parallel zu und proximal zu einer Wand des Ansaugkanals zu halten, während Frischluft durch eine mittige Region des Ansaugkanals strömt, wodurch sich die AGR nicht mit der Frischluft vermischt.
System nach Anspruch 14, wobei der Ansaugverdichter Schaufeln beinhaltet, wobei die AGR durch den Umfang der Schaufeln strömt, während die Frischluft durch eine mittige Region der Schaufeln strömt.