DE112016001487T5

DE112016001487T5 - Abgasrückführungssystem und -verfahren

Info

Publication number: DE112016001487T5
Application number: DE112016001487.2T
Authority: DE
Inventors: Kevin Paul Bailey; Eric David Peters; Ian Prechtl; Justin Lee; Jared Lossie; Uday Prakash Karmakar; Vijayaselvan Jayakar; David Wright
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2018-01-11
Also published as: AT518952B1; AT518952A1; WO2016161093A1

Abstract

Es sind verschiedene Verfahren und Systeme für ein Abgasrückführungssystem geschaffen. In einem Beispiel enthält ein Abgasrückführungskühler: einen Abgaseinlass und einen Abgasauslass, der von dem Abgaseinlass beabstandet ist; mehrere Kühlrohre, die zwischen dem Abgaseinlass und dem Abgasauslass angeordnet sind; und ein Leitblech, das in der Nähe des Abgaseinlasses positioniert und zwischen den mehreren Kühlrohren und dem Abgaseinlass eingefügt ist, wobei das Leitblech ein durch den Abgaseinlass in den AGR-Kühler eintretendes Abgas auf einem definierten Weg zu den mehreren Kühlrohren leitet.

Description

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands betreffen ein Abgasrückführungs(AGR)-System, einen Kühler für dieses System und zugehörige Verfahren.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Brennkraftmaschinen (Motoren) können die Rückführung von Abgasen aus einer Motorabgasanlage in eine Motoreinlassanlage, einen Prozess, der als Abgasrückführung (AGR) bezeichnet wird, nutzen. In einigen Beispielen kann eine Gruppe von einem oder mehreren Zylindern ein Abgassammelrohr aufweisen, das mit einem Einlassdurchgang des Motors gekoppelt ist, so dass die Gruppe von Zylindern wenigstens unter bestimmten Bedingungen dazu bestimmt ist, Abgas für die AGR zu erzeugen. Diese Zylinder können als „Geberzylinder“ bezeichnet werden. Bei anderen Systemen kann das Abgas aus einem Sammelrohr gezogen werden.
Einige AGR-Systeme können einen AGR-Kühler enthalten, um eine Temperatur des rückgeführten Abgases zu reduzieren, bevor es in den Einlassdurchgang gelangt. Der Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) kann verwendet werden, um die Abgastemperatur von etwa 1000 Grad Fahrenheit auf etwa 200 Grad Fahrenheit zu senken. In einem solchen Beispiel kann es zu einer Verschmutzung (sog. Fouling) des AGR-Kühlers kommen, wenn sich Partikel (z.B. Ruß, Kohlenwasserstoffe, Öl, Kraftstoff, Rost, Asche, Mineralablagerungen u.ä.) in dem Abgas innerhalb des AGR-Kühlers ansammeln. Der AGR-Kühler kann im Laufe der Zeit durch verschiedene Faktoren (Arbeitszyklus, Leerlaufzeit, Motorölüberlauf, Betriebsdauer) verschmutzen, was den Wirkungsgrad des AGR-Kühlers herabsetzt und einen Druckabfall über dem AGR-Kühler sowie die Temperatur des aus dem Kühler austretenden Gases erhöht. Dies könnte zu einer Erhöhung der Emissionsniveaus und einer Verringerung der Kraftstoffeffizienz führen.
Einige AGR-Kühler können während des Einsatzes aufgrund hoher Spannungskonzentrationen in Rohren an einer Vorderkante des Wärmetauschers – der Kante, die sich am nächsten an einem Rohrboden befindet – ausfallen. Die Nähe würde zuweilen aufgrund eines geringen Wasserdurchflusses, einer Überbeanspruchung durch eine Wärmetauscherseitenwand und hoher thermischer Gradienten Teile des Systems hohen Spannungen aussetzen.
Wenn ein Fouling auftritt, schaltet das Motorsystem in einen Reinigungsmodus um, der als Anschlussbeheizung bezeichnet wird. Die Anschlussbeheizung ist ein Betriebsmodus, der eine Menge an flüssigem Öl reduziert (d.h. oxidiert und/oder verdampft), das in einer Abgasanlage vorhanden sein kann (Fouling). In einem Beispiel versorgt das System während des Anschlussbeheizungsmodus den/die einzelnen Zylinder während eines Motorleerlaufs mit zu viel Kraftstoff. Diese Überversorgung dauert an und erhitzt den lokalen Abgasanschluss. Das System schaltet die Anschlussbeheizung periodisch bei niedrigen Lasten, wie z.B. im Leerlauf und/oder als Reaktion darauf ein, dass der Motor Bedingungen erfährt, die den Motor einem Risiko von Öl in dem Abgassystem aussetzen. Ein Fouling oder „Tuning“ kann bewirken, dass unverbranntes Öl die Motorhardbauteile, wie z.B. den AGR-Kühler, verschmutzt. Wenn dieses unverbrannte Öl aus dem Abgasstutzen ausgeblasen wird, kann es hässliche Rückstände auf der Außenseite der Ausrüstung und/oder des Fahrzeugs hinterlassen. Somit ist die Anschlussbeheizung eingesetzt worden, um ein Fouling des AGR-Kühlers, des Motoreinlasses und der Außenseite der Ausrüstung durch Ölrückstände zu reduzieren.
Es kann wünschenswert sein, ein AGR-Kühlersystem zu haben, das Verschmutzungen (Fouling) verhindert oder das, wenn es verschmutzt ist, einfacher als die derzeit verfügbaren Systeme zu reinigen ist.
KURZE BESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform ist ein Abgasrückführungskühler geschaffen, der einen Abgaseinlass und einen Abgasauslass, der von dem Abgaseinlass beabstandet ist, mehrere Kühlrohre, die zwischen dem Abgaseinlass und dem Abgasauslass angeordnet sind, und ein Leitblech enthält, das in der Nähe des Abgaseinlasses positioniert und zwischen den mehreren Kühlrohren und dem Abgaseinlass eingefügt ist. Das Leitblech ist eingerichtet, um das Abgas, das in den AGR-Kühler einströmt, auf einem definierten Pfad durch den Abgaseinlass zu den mehreren Kühlrohren zu leiten.
In einer Ausführungsform ist ein System geschaffen, das eine Steuervorrichtung enthält, die auf ein Signal reagieren kann, das einen bestimmten Verschmutzungsgrad (Foulinggrad) in einem AGR-Kühler anzeigt. Basierend auf einer Auslösebedingung, wie sie von der Steuervorrichtung bestimmt wird, wenn z.B. der Verschmutzungsgrad über einem festgelegten Schwellenwert liegt, ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um einen Reinigungsbetriebsmodus für den AGR-Kühler einzuleiten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Motors mit einem Abgasrückführungssystem (AGR-System) in einem Seeschiff gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Kühlfluidkreislaufs, der einen Motor und einen AGR-Kühler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren für einen Kühlfluidkreislauf gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Schienenfahrzeugs mit einem Motor und einem AGR-Kühler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines AGR-Kühlersystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt eine Querschnittsvorderansicht eines AGR-Kühlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
7 zeigt einen AGR-Kühler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
8 zeigt schematisch eine Anordnung eines Rohrbodens und einer Seitenwand eines AGR-Kühlergehäuses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Einleitung eines Reinigungsbetriebsmodus eines AGR-Kühlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
10 zeigt ein Reinigungssystem für einen AGR-Kühler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Reinigung eines AGR-Kühlers mittels eines Reinigungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine oder mehrere Ausführungsformen des hierin beschriebenen erfinderischen Gegenstands sind auf ein System, das eine Abgasrückführung (AGR) enthält, und einen AGR-Kühler als Teil dieses Systems, wie z.B. die in den 1–2 und 4 gezeigten Motorsysteme, gerichtet. Ein Motor erzeugt Abgas, und ein Teil dieses Abgases wird zu einem Lufteinlass für den Motor geleitet, bevor das Abgas mit der Ansaugluft vermischt wird, wird das Abgas in dem AGR-Kühler gekühlt wird. Ausführungsformen des AGR-Kühlers sind in den 5–8 dargestellt. Im Laufe der Zeit kann der AGR-Kühler verschmutzen, wodurch sich der Gasströmungswiderstand durch den AGR-Kühler erhöht und der Wirkungsgrad der Abgaskühlung des AGR-Kühlers verringert wird. So kann eine Motorsteuervorrichtung in einigen Ausführungsformen, wie in 9 gezeigt, verschiedene Reinigungsroutinen (z.B. Reinigungsmodi) durchführen, um Ablagerungen in dem AGR-Kühler bei laufendem Motor zu reduzieren. Wenn der Motor nicht in Betrieb ist, kann der AGR-Kühler ferner über ein Reinigungssystem (wie z.B. das in 10 gezeigte System) mittels eines Reinigungsprotokolls, wie durch das in 11 dargestellte Verfahren dargelegt, gereinigt werden. Auf diese Weise kann der AGR-Kühler gereinigt werden, um den Wirkungsgrad des AGR-Kühlers zu erhöhen.
Der hier beschriebene Ansatz kann in vielfältigen Motortypen (Brennkraftmaschinentypen) und vielfältigen motorgetriebenen Systemen angewandt werden. Einige dieser Systeme können stationär sein, während andere auf teilmobilen oder mobilen Plattformen angeordnet sein können. Teilmobile Plattformen können zwischen den Betriebszeiten, z.B. auf Tiefladeranhängern, verlagert werden. Zu den mobilen Plattformen gehören Fahrzeuge mit Eigenantrieb. Diese Fahrzeuge können sowohl Fahrzeuge für den Straßentransport als auch Bergbaugerätschaften, Seeschiffe, Schienenfahrzeuge und andere geländetaugliche Fahrzeuge (OHV) enthalten. Zur Vereinfachung der Veranschaulichung wird eine Lokomotive als ein Beispiel für eine mobile Plattform, die ein System unterstützt, das eine Ausführungsform der Erfindung verkörpert, bereitgestellt.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems, hier dargestellt als Seeschiff 100, wie z.B. ein Schiff, das für den Betrieb in einem Gewässer 101 ausgelegt ist. Das Seeschiff 100 enthält ein Motorsystem 102, wie z.B. ein Antriebssystem, mit einer Brennkraftmaschine bzw. einem Motor 104. In weiteren Beispielen kann der Motor 104 jedoch ein stationärer Motor bzw. eine Antriebsmaschine, z.B. in einer Kraftwerksanwendung, oder ein Motor in einem Antriebssystem eines Schienenfahrzeugs sein. In der beispielhaften Ausführungsform von 1 ist ein Propeller 106 mit dem Motor 104 mechanisch gekoppelt, so dass er von dem Motor 104 in Drehung versetzt wird. In weiteren Beispielen kann das Motorsystem 102 einen Generator beinhalten, der von dem Motor angetrieben wird und der wiederum einen Motor antreibt, der z.B. den Propeller dreht.
Der Motor 104 erhält von einem Einlass, wie z.B. einem Saugrohr 115, Einlassluft für die Verbrennung. Der Einlass kann jede geeignete Leitung oder beliebige geeigneten Leitungen sein, durch die Gase strömen, um in den Motor zu gelangen. Der Einlass kann z.B. Das Saugrohr 115, einen Einlassdurchgang 114 und dergleichen enthalten. Der Einlassdurchgang 114 erhält die Umgebungsluft von einem (nicht dargestellten) Luftfilter, der die Luft von außerhalb des Fahrzeugs, in dem der Motor 104 positioniert ist, filtert. Das bei der Verbrennung in dem Motor 104 entstehende Abgas wird einem Auspuff, wie z.B. dem Abgasdurchgang 116, zugeführt. Der Auspuff kann jede geeignete Leitung sein, durch die Gase aus dem Motor strömen. Beispielsweise kann der Auspuff ein Abgassammelrohr 117, den Abgasdurchgang 116 und dergleichen enthalten. Das Abgas strömt durch den Abgasdurchgang 116 hindurch.
In der beispielhaften Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, ist der Motor 104 ein V12-Motor mit zwölf Zylindern. In weiteren Beispielen kann der Motor von einer V6-, V8-, V10-, V16-, I-4-, I-6-, I-8-, Boxer 4- oder einer anderen Motorart sein. Wie dargestellt, enthält der Motor 104 einen Teilsatz von Nicht-Geberzylindern 105, der sechs Zylinder enthält, die das Abgas ausschließlich an ein Nicht-Geberzylinder-Abgassammelrohr 117 liefern, und einen Teilsatz von Geberzylindern 107, der sechs Zylinder enthält, die das Abgas ausschließlich an ein Geberzylinder-Abgassammelrohr 119 liefern. Bei anderen Ausführungsformen kann der Motor mindestens einen Geberzylinder und mindestens einen Nicht-Geberzylinder enthalten. Zum Beispiel kann der Motor vier Geberzylinder und acht Nicht-Geberzylinder oder drei Geberzylinder und neun Nicht-Geberzylinder aufweisen. Es sollte verstanden werden, dass der Motor eine beliebige Anzahl von Geberzylindern und Nicht-Geberzylindern aufweisen kann, wobei die Anzahl der Geberzylinder typischerweise niedriger als die Anzahl der Nicht-Geberzylinder ist.
Wie in 1 dargestellt, sind die Nicht-Geberzylinder 105 mit dem Abgasdurchgang 116 gekoppelt, um das Abgas von dem Motor zu der Atmosphäre zu leiten (nachdem es eine Abgasnachbehandlungsanlage 130 und einen Turbolader 120 durchströmt). Die Geberzylinder 107, die eine Abgasrückführung (AGR) des Motors ergeben, sind ausschließlich mit einem AGR-Durchgang 162 eines AGR-Systems 160 gekoppelt, das die Abgase von den Geberzylindern 107 zu dem Einlassdurchgang 114 des Motors 104 und nicht zu der Atmosphäre leitet. Durch die Einbringung gekühlter Abgase in den Motor 104 wird die Menge des für die Verbrennung zur Verfügung stehenden Sauerstoffs vermindert, wodurch Verbrennungsflammentemperaturen reduziert werden und die Bildung von Stickoxiden (z.B. NOx) reduziert wird.
Wenn in der in 1 dargestellten exemplarischen Ausführungsform das zweite Ventil 170 offen ist, strömt ein Abgas von den Geberzylindern 107 zu dem Einlassdurchgang 114 durch einen Wärmetauscher, wie z.B. einen AGR-Kühler 166, um eine Temperatur des Abgases zu reduzieren (z.B. dieses abzukühlen), bevor das Abgas in den Einlassdurchgang zurückkehrt. Der AGR-Kühler 166 kann z.B. ein Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher sein. In einem solchen Beispiel können ein oder können mehrere Ladeluftkühler 134, der bzw. die im Einlassdurchgang 114 (z.B. stromaufwärts von einem AGR-Einlass, wo das rückgeführte Abgas einströmt) angeordnet ist bzw. sind, so eingestellt werden, dass die Kühlung der Ladeluft weiter erhöht wird, so dass eine Gemischtemperatur von Ladeluft und Abgas bei einer gewünschten Temperatur gehalten wird. In weiteren Beispielen kann das AGR-System 160 einen AGR-Kühler-Bypass enthalten.
Das AGR-System 160 enthält außerdem ein erstes Ventil 164, das zwischen dem Auslassdurchgang 116 und dem AGR-Durchgang 162 angeordnet ist. Das zweite Ventil 170 kann ein Ein/Aus-Ventil sein, das von der Steuervorrichtung 180 (zum Ein- und Ausschalten des Stromes der AGR) gesteuert wird, oder es kann z.B. eine variable Menge der AGR steuern. In einigen Beispielen kann das erste Ventil 164 so betätigt werden, dass eine AGR-Menge reduziert wird (Abgasströme von dem AGR-Durchgang 162 zu dem Abgas-Durchgang 116). In weiteren Beispielen kann das erste Ventil 164 so betätigt werden, dass die AGR-Menge (z.B. Abgasströme von dem Abgasdurchgang 116 zu dem AGR-Durchgang 162) erhöht wird. Bei einigen Ausführungsformen kann das AGR-System 160 mehrere AGR-Ventile oder andere Strömungssteuerelementen zur Steuerung der AGR-Menge enthalten.
Wie in 1 gezeigt, enthält das Motorsystem 102 außerdem einen AGR-Mischer 172, der das rückgeführte Abgas mit Ladeluft derart vermischt, dass das Abgas innerhalb des Ladeluft- und Abgasgemisches gleichmäßig verteilt werden kann. Das AGR-System 160 ist in der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ein Hochdruck-AGR-System, das Abgas von einer Stelle stromaufwärts von einer Turbine des Turboladers 120 in dem Abgasdurchgang 116 zu einer Stelle stromabwärts von einem Verdichter des Turboladers 120 in dem Einlassdurchgang 114 leitet. In anderen Ausführungsformen kann das Motorsystem 100 zusätzlich oder alternativ dazu ein Niederdruck-AGR-System enthalten, das das Abgas von stromabwärts von dem Turbolader 120 in dem Abgasdurchgang 116 zu einer Stelle stromaufwärts von dem Turbolader 120 in dem Einlassdurchgang 114 leitet. Es ist zu verstehen, dass das Hochdruck-AGR-System dem Einlassdurchgang 114 ein Abgas mit einem relativ höheren Druck als das Niederdruck-AGR-System zur Verfügung stellt, da das Abgas, das dem Saugrohr 114 in dem Hochdruck-AGR-System zugeführt wird, nicht durch eine Turbine 121 des Turboladers 120 hindurch geleitet wird.
In der beispielhaften Ausführungsform von 1 ist der Turbolader 120 zwischen dem Einlassdurchgang 114 und dem Abgasdurchgang 116 angeordnet. Der Turbolader 120 erhöht die Luftladung der Umgebungsluft, die in den Einlassdurchgang 114 gesaugt wird, um während der Verbrennung eine höhere Ladungsdichte zu erreichen und damit die Leistungsabgabe und/oder den Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen. Der Turbolader 120 enthält einen Verdichter 122, der entlang des Einlassdurchgangs 114 angeordnet ist. Der Verdichter 122 wird zumindest teilweise von der Turbine 121 (z.B. durch eine Welle 123) angetrieben, die in dem Abgasdurchgang 116 angeordnet ist. Während in diesem Fall ein einziger Turbolader gezeigt ist, kann das System mehrere Turbinen- und/oder Verdichterstufen enthalten. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist der Turbolader 120 mit einem Wastegate 128 ausgestattet, das dem Abgas erlaubt, den Turbolader 120 zu umströmen. Das Wastegate 128 kann beispielsweise geöffnet werden, um den Abgasstrom von der Turbine 121 weg zu leiten. Auf diese Weise kann die Drehzahl des Verdichters 122 und damit die Verstärkung, die durch den Turbolader 120 dem Motor 104 bereitgestellt wird, unter stationären Bedingungen gesteuert werden.
Das Motorsystem 100 enthält außerdem ein Abgasnachbehandlungssystem 130, das in dem Abgasdurchgang eingefügt ist, um die limitierten Emissionen zu reduzieren. Wie in 1 dargestellt, ist das Abgasnachbehandlungssystem 130 stromabwärts von der Turbine 121 des Turboladers 120 angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen kann ein Abgasnachbehandlungssystem zusätzlich oder alternativ dazu stromaufwärts von dem Turbolader 120 angeordnet sein. Das Abgasnachbehandlungssystem 130 kann eine oder mehrere Komponenten enthalten. Das Abgasnachbehandlungssystem 130 kann beispielsweise einen oder mehrere Dieselpartikelfilter (DPF), einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), einen Dreiwegekatalysator, eine NOx-Falle und/oder verschiedene andere Emissionssteuerungsvorrichtungen oder deren Kombinationen enthalten.
Das Motorsystem 100 enthält ferner die Steuervorrichtung 180, die zur Steuerung verschiedener Komponenten im Zusammenhang mit dem Motorsystem 100 vorgesehen und eingerichtet ist. In einem Beispiel enthält die Steuervorrichtung 180 ein Computersteuersystem. Die Steuervorrichtung 180 enthält weiterhin (nicht dargestellte) nicht-transitorische, computerlesbare Speichermedien, die einen Code zur Ermöglichung der On-Board-Überwachung und zur Steuerung des Motorbetriebs enthalten. Die Steuervorrichtung 180 kann so eingerichtet sein, dass sie bei der Steuerung und Verwaltung des Motorsystems 102 Signale von vielfältigen Motorsensoren, wie hier weiter ausgeführt, empfängt, um Betriebsparameter und Betriebsbedingungen zu bestimmen, und verschiedene Motorstellglieder zur Steuerung des Betriebs des Motorsystems 102 entsprechend anzupassen. So kann die Steuervorrichtung 180 z.B. Signale von verschiedenen Motorsensoren empfangen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, der Motordrehzahl, Motorlast, des Ladedrucks, Umgebungsdrucks, der Abgastemperatur, des Abgasdrucks, usw. Entsprechend kann die Steuervorrichtung 180 das Motorsystem 102 steuern, indem sie Anweisungen an verschiedene Komponenten, wie etwa einen Generator, an Zylinderventile, eine Drosselklappe, Wärmetauscher, Wastegates oder andere Ventile oder Strömungssteuerelemente usw., sendet.
Als weiteres Beispiel kann die Steuervorrichtung 180 Signale von verschiedenen Temperatursensoren und Drucksensoren empfangen, die an verschiedenen Stellen in dem gesamten Motorsystem angeordnet sind. In weiteren Beispielen können das erste Ventil 164 und das zweite Ventil 170 so eingestellt werden, dass eine durch den AGR-Kühler strömende Abgasmenge eingestellt wird, um die Sammelrohrlufttemperatur zu steuern oder eine gewünschte Abgasmenge für die AGR zu dem Saugrohr zu leiten. Als weiteres Beispiel kann die Steuervorrichtung 180 Signale von einem Temperaturund/oder Drucksensor empfangen, der die Temperatur und/oder den Druck des Kühlfluids an verschiedenen Stellen in einem Kühlfluidkreislauf anzeigt, wie z.B. in dem Kühlfluidkreislauf 216, der nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung einen Kühlfluidstrom durch ein Thermostat basierend auf einer Temperatur des Kühlfluids aus dem Motor steuern.
Das Seeschiff 100 enthält außerdem ein Bilgensystem 190, das zumindest teilweise Wasser aus dem Rumpf des Seeschiffes 100 entfernt. Das Bilgensystem 190 kann Pumpen, Motoren zum Betreiben der Pumpen und ein Steuersystem enthalten. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 180 mit dem Bilgensystem 190 in Kommunikationsverbindung stehen. Wie in 1 dargestellt, enthält das Bilgensystem eine erste Pumpe „A“ 192, die umgebendes Seewasser aus dem Wasserkörper 101 auf das Seeschiff saugt. Das umgebende Seewasser kann eine niedrigere Temperatur als die Lufttemperatur, die das Seeschiff 100 umgibt, aufweisen. Daher kann das umgebende Seewasser für eine verstärkte Kühlung an dem Kühlfluidkreislauf sorgen, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 detaillierter beschrieben wird. Das Bilgensystem enthält außerdem eine Pumpe „B“ 194, die Wasser aus dem Seeschiff 100 in den Wasserkörper 101 pumpt. Das Bilgensystem 190 kann z.B. ein (nicht dargestelltes) Filtrationssystem enthalten, um Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen, bevor es in den Wasserkörper 101 gepumpt wird.
2 zeigt ein System 200 mit einem Motor 202, wie z.B. dem unter Bezugnahme auf 1 vorstehend beschriebenen Motor 104. Wie dargestellt, strömt Luft (in 2 durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet) durch einen Ladeluftkühler 206, z.B. einen Zwischenkühler, bevor sie über einen Einlassdurchgang 208 in den Motor 202 gelangt. Beispielsweise kann die Ansaugluft nach dem Durchströmen des Ladeluftkühlers 206 eine Temperatur von ca. 43°C aufweisen. Ein Teil des Abgases, der aus dem Motor 202 ausgegeben wird, wird über einen Abgasdurchgang 210 ausgegeben. So kann, wie vorstehend beschrieben, das Abgas, das über den Abgasdurchgang 210 ausgestoßen wird, beispielsweise aus Nicht-Geberzylindern des Motors 202 stammen. Für die Abgasrückführung kann Abgas z.B. über den Abgasdurchgang 212 ausgegeben werden. Das Abgas, das über den Abgasdurchgang 212 ausgegeben wird, kann, wie vorstehend beschrieben, aus den Geberzylindern des Motors 202 stammen. Beispielsweise können das Abgas, das aus dem Motor über die Geberzylinder oder die Nicht-Geberzylinder ausgestoßen wird, eine Temperatur von ca. 593°C aufweisen.
Das an dem Abgasdurchgang 212 entlang geleitete Abgas durchströmt einen AGR-Kühler 214, bevor es in den Einlassdurchgang 208 des Motors 202 gelangt. Der AGR-Kühler 214 kann z.B. ein Gas/Flüssigkeits-Wärmetauscher sein, der das Abgas durch Wärmeübertragung auf ein Kühlfluid, wie z.B. ein flüssiges Kühlfluid, kühlt. Nach dem Durchströmen des AGR-Kühlers kann die Temperatur des Abgases z.B. auf etwa 110°C abgesenkt werden. Wenn das Abgas einmal in den Einlassdurchgang 208 eintritt und sich mit der gekühlten Einlassluft vermischt, kann die Temperatur der Ladeluft ca. 65°C betragen. Die Temperatur der Ladeluft kann z.B. je nach Menge der AGR und der Kühlleistung, die durch den Ladeluftkühler 206 und den AGR-Kühlers 214 erreicht wird, variieren.
Wie in 2 dargestellt, enthält das System 200 darüber hinaus einen Kühlfluidkreislauf 216. Der Kühlfluidkreislauf 216 leitet das (in 2 durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnete) Kühlfluid durch den AGR-Kühler 214 und den Motor 202 zur Kühlung des AGR-Kühlers 214 und des Motors 202. Das Kühlfluid, das durch den Kühlfluidkreislauf 216 strömt, kann z.B. Motoröl oder Wasser oder ein anderes geeignetes Fluid sein. In dem Kühlfluidkreislauf 216, der in der beispielhaften Ausführungsform in 2 gezeigt ist, ist eine Pumpe 218 stromaufwärts von dem AGR-Kühler 214 angeordnet. In einer solchen Konfiguration kann die Pumpe 218 dem AGR-Kühler 214 ein Kühlfluid mit einem gewünschten Druck zuführen. Beispielsweise kann der Druck des Kühlfluids basierend auf einem Siedepunkt des Kühlfluids und einer Temperaturerhöhung des Kühlfluids, die durch den Wärmeaustausch mit dem Abgas im AGR-Kühler 214 und den Wärmeaustausch mit dem Motor 202 eintritt, ermittelt werden. In einem Beispiel kann ein Druck des Kühlfluids, das aus der Pumpe 218 austritt, etwa 262.001 Pa (38 psi) betragen, eine Strömungsrate von etwa 1703 Litern pro Minute (450 Gallonen pro Minute) aufweisen und eine Temperatur von etwa 68 °C aufweisen. Durch die Versorgung des AGR-Kühlers 214 mit dem Kühlfluid, das von der Pumpe 218 unter Druck gesetzt wird, kann das Sieden des Kühlfluids reduziert werden. Da ferner das Kühlfluid durch die Pumpe 218 unter Druck gesetzt wird, verringert sich der Bedarf für eine Druckkappe in dem System, und eine Verschlechterung verschiedener Komponenten, wie z.B. des Motors 202 und des AGR-Kühlers 214, aufgrund einer Verschlechterung der Druckkappe kann verringert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Pumpe 218 mit einer Kurbelwelle des Motors mechanisch gekoppelt sein, um mit der Kurbelwelle umzulaufen, so dass die Pumpe 218 von der Kurbelwelle angetrieben wird. In anderen Ausführungsformen kann die Pumpe 218 eine elektrisch angetriebene Pumpe sein, die z.B. durch einen Wechselstromgenerator des Motorsystems angetrieben wird.
In der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform kühlt der Kühlfluidkreislauf den AGR-Kühler 214 eines Hochdruck-AGR-Systems, wie z.B. des unter Bezugnahme auf 1 vorstehend beschriebenen Hochdruck-AGR-Systems 160. Bei anderen Ausführungsformen kann der Kühlfluidkreislauf zusätzlich oder alternativ eine Kühlung eines AGR-Kühlers eines Niederdruck-AGR-Systems erzielen.
Wie dargestellt, strömt das Kühlfluid von der Pumpe 218 zu dem AGR-Kühler 214. Abgas, das durch den AGR-Kühler 214 strömt, überträgt die Wärme auf das Kühlfluid, so dass das Abgas gekühlt wird, bevor es in den Einlassdurchgang 208 des Motors 202 gelangt. In der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform sind der AGR-Kühler 214 und der Motor 202 in Reihe angeordnet. Nach dem Abkühlen des Abgases in dem AGR-Kühler 214 tritt das Kühlfluid aus dem AGR-Kühler 214 aus und gelangt in den Motor 202, wo es den Motor kühlt. Da der Motor 202 stromabwärts von dem AGR-Kühler 214 angeordnet ist, weist das in den Motor 202 einströmende Kühlfluid eine höhere Temperatur als das in den AGR-Kühler 214 einströmende Kühlfluid auf. Beispielsweise kann die Temperatur des Kühlfluids, das aus dem AGR-Kühler 214 austritt, eine Temperatur von ca. 84°C aufweisen, die in Abhängigkeit von der Kühlfluidtemperatur, bevor es in den AGR-Kühler 214 einströmt, einer Menge an AGR, die durch den AGR-Kühler 214 hindurchströmt, und dergleichen schwanken kann. Auf diese Weise kann der Motor auf einer höheren Temperatur gehalten werden, da die Kühlfluidtemperatur höher ist und weniger Kühlung stattfindet. Somit kann der thermische Wirkungsgrad des Motors erhöht werden.
Das System 200 enthält außerdem ein Thermostat 220, das in dem Kühlfluidkreislauf stromabwärts von dem Motor angeordnet ist. Das Thermostat 220 kann z.B. so eingestellt werden, dass die Motoraustrittstemperatur des Kühlfluids (z.B. die Temperatur des Kühlfluids beim Austritt aus dem Motor) aufrechterhalten wird. In einigen Beispielen kann das Thermostat 220 ein elektronisches Thermostatventil sein, während in weiteren Beispielen das Thermostat 220 ein mechanisches Thermostatventil sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Steuersystem, das eine Steuervorrichtung 204, wie etwa die unter Bezugnahme auf 1 vorstehend beschriebene Steuervorrichtung 180, enthält, eine Position des Thermostats 220 auf der Basis der Kühlfluidauslasstemperatur des Motors regeln. Zum Beispiel kann die Temperatur des Kühlfluids aus dem Motor etwa 93°C betragen. Als ein Beispiel kann das Thermostat so eingestellt werden, dass kein Kühlfluid aus dem Motor austritt (z.B. das Kühlfluid in dem Motor stagniert), wie z.B. beim Warmlaufen des Motors. Als ein weiteres Beispiel kann das Thermostat 220 eingestellt sein, um das durch den Motor 202 erwärmte Kühlfluid zu dem AGR-Kühler 214 zu leiten, ohne dass es durch einen Schiffskühler 222 gekühlt wird. In einem solchen Beispiel kann sich das erwärmte Kühlfluid mit dem durch den Schiffskühler 222 gekühlten Kühlfluid vermischen, so dass eine Temperatur des Kühlfluids, das in den AGR-Kühler 214 gelangt, relativ wärmer ist. Auf diese Weise kann der thermische Wirkungsgrad des Motors 202 beispielsweise bei einer relativ geringen Abgasrückführungsmenge und geringeren Wärmeübertragung durch den AGR-Kühler 214 auf das Kühlfluid aufrechterhalten werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Thermostat 220 so eingestellt sein, dass im Wesentlichen das gesamte aus dem Motor 202 austretende Kühlfluid zu dem Schiffskühler 222 geleitet wird. Auf diese Weise ist das Thermostat 220 funktionsfähig, um eine Kühlfluidtemperatur aus der Kühlung aus dem Motor zu halten.
Der Schiffskühler 222 kann z.B. ein Flüssigkeits/Flüssigkeits-Wärmetauscher sein. Wie in 2 dargestellt, strömt das Kühlfluid aus dem Motor 202 durch den Wärmetauscher, bevor es zu der Pumpe 218 geleitet wird. Das durch den Schiffskühler 222 strömende Kühlfluid wird durch Wärmeübertragung auf das umgebende Seewasser (z.B. Wasser aus dem Wasserkörper, in dem sich das Schiff befindet) gekühlt. So kann z.B. der Schiffskühler mit einem Bilgensystem des Seeschiffes, wie z.B. dem unter Bezugnahme auf 1 vorstehend beschriebenen Bilgensystem 190, in Fluidverbindung stehen. In einer solchen Konfiguration kann eine Pumpe A 224 das umgebende Seewasser von außen auf das Seeschiff (gekennzeichnet in 2 durch eine gestrichelte und gepunktete Linie) und durch den Schiffskühler 222 ansaugen. Durch Wärmeaustausch mit dem Kühlfluid erwärmtes Seewasser verlässt den Schiffskühler 222 und wird z.B. über eine Pumpe B 226 aus dem Seeschiff ausgegeben. Das umgebende Seewasser kann eine niedrigere Temperatur als die Temperatur der das Schiff umgebenden Luft aufweisen; daher kann ein größerer Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Seewasser stattfinden. Darüber hinaus kommt es zu einer noch stärkeren Kühlung des Kühlfluids, da der Schiffskühler 222 ein Flüssigkeit/Flüssigkeit-Wärmetauscher ist und ein Flüssigkeit/Flüssigkeit-Wärmetauscher eine höhere Wärmeübertragungsrate als ein Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher bietet. Noch weiter ist es möglich, eine niedrige Temperatur des Kühlfluids aufrechtzuerhalten, da es ein großes Volumen des Seewassers gibt und keine Kühlung des Seewassers benötigt wird. In anderen Ausführungsformen, wie z.B. in einer Lokomotive, einem geländetauglichen Fahrzeug oder einer stationären Ausführungsform, kann der Schiffskühler jedoch ein Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher sein.
Aufgrund der relativ niedrigen Temperatur des umgebenden Seewassers und der Wärmeübertragung von Flüssigkeit zu Flüssigkeit kann das Seewasser daher im Vergleich zu luftbasierten Kühlsystemen für eine stärkere Kühlung des Kühlfluids sorgen. Somit kann beispielsweise ein kleinerer AGR-Kühler verwendet werden, wodurch die Größe und Kosten des Kühlsystems reduziert werden. Da der AGR-Kühler 214 in Reihe mit dem Motor 202 angeordnet ist, kann außerdem eine Kühlfluidmenge, die durch den Kühlfluidkreislauf strömt, verringert werden. Wenn z.B. der AGR-Kühler und der Motor parallel angeordnet sind, wird eine größere Kühlfluidmenge benötigt, um den AGR-Kühler und den Motor mit ähnlichen Kühlfluidströmen zu versorgen.
Eine Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren (z.B. ein Verfahren für einen Kühlfluidkreislauf). Das Verfahren umfasst das Druckbeaufschlagen eines Kühlfluids mit einer Pumpe und das Leiten des von der Pumpe unter Druck gesetzten Kühlfluids zu einem Abgasrückführungskühler, um rückgeführtes Abgas aus einem Motor zu kühlen. Das Verfahren umfasst ferner ein Kühlen des Motors, indem aus dem Abgasrückführungskühler austretendes Kühlfluid zu dem Motor geleitet wird, bevor es zu der Pumpe zurückgeführt wird. Ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens (für einen Kühlfluidkreislauf) ist in dem Ablaufdiagramm von 3 dargestellt. Genau gesagt, leitet das Verfahren 300 das Kühlfluid durch einen in einem Seeschiff angeordneten Kühlfluidkreislauf, wie z.B. den unter Bezugnahme auf 2 vorstehend beschriebenen Kühlfluidkreislauf 216.
Im Schritt 302 des Verfahrens wird eine Pumpe mit Kühlfluid versorgt. Das Kühlfluid kann z.B. ein gekühltes Kühlfluid aus einem Schiffskühler sein. In einigen Beispielen kann das gekühlte Kühlfluid aus dem Schiffskühler mit einem Kühlfluid vermischt werden, das aus einem Motor austritt, so dass eine Temperatur des Kühlfluids erhöht wird.
Im Schritt 304 wird das Kühlfluid über die Pumpe unter Druck gesetzt. Der Auslassdruck der Pumpe kann auf einem Siedepunkt des Kühlfluids und einem erwarteten Maß an Wärmeübertragung durch einen AGR-Kühler und/oder den Motor auf das Kühlfluid basieren. Das Kühlfluid kann z.B. derart unter Druck gesetzt werden, dass der Siedepunkt des Kühlfluids nicht überschritten wird.
Das unter Druck gesetzte Kühlfluid wird im Schritt 306 von der Pumpe zu dem AGR-Kühler geleitet, um das Abgas zu kühlen, das durch den AGR-Kühler für die Abgasrückführung strömt. So wird z.B. die Wärme von dem Abgas auf das Kühlfluid übertragen, so dass das Abgas gekühlt und das Kühlfluid erwärmt wird. Um den Motor zu kühlen, wird im Schritt 308 das aus dem AGR-Kühler austretende Kühlfluid zu dem Motor geleitet, der in Reihe mit dem AGR-Kühler angeordnet ist. So wird z.B. die Wärme von verschiedenen Komponenten des Motors auf das Kühlfluid übertragen, so dass eine Temperatur des Kühlfluids steigt und der Motor gekühlt wird.
Im Schritt 310 wird eine Motorauslasstemperatur des Kühlfluids ermittelt. Zum Beispiel kann der Kühlfluidkreislauf einen Temperatursensor an einem Motorkühlfluidauslass enthalten. Als weiteres Beispiel kann die Temperatur des Kühlfluids an einem Thermostat bestimmt werden.
Im Schritt 312 wird ermittelt, ob die Temperatur des aus dem Motor austretenden Kühlfluids kleiner als eine erste Schwellentemperatur ist. Wird festgestellt, dass die Kühlfluidtemperatur geringer als die erste Schwellentemperatur ist, schreitet das Verfahren zum Schritt 314 fort, wo das Thermostat geschlossen wird, so dass der Kühlfluidstrom durch den Motor verringert wird. Ist dagegen die Temperatur des aus dem Motor austretenden Kühlfluids höher als die erste Schwellentemperatur, geht das Verfahren zum Schritt 316 weiter, wo ermittelt wird, ob die Temperatur kleiner als eine zweite Schwellentemperatur ist, wobei die zweite Schwellentemperatur größer als die erste Schwellentemperatur ist.
Wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Kühlfluids aus dem Motor niedriger als die zweite Schwellentemperatur ist, schreitet das Verfahren zum Schritt 318 fort, in dem das Thermostat so eingestellt wird, dass mindestens ein Teil des Kühlfluids den Schiffskühler umströmt. Auf diese Weise kann eine Temperatur des Motors auf einer höheren Temperatur gehalten werden, um den Wirkungsgrad des Motors aufrechtzuerhalten, z.B. sogar dann, wenn eine Menge von AGR verringert wird, was zu einer reduzierten Wärmeübertragung von Abgas in dem AGR-Kühler auf das Kühlfluid führt. Wird dagegen festgestellt, dass die Temperatur des Kühlfluids aus dem Motor höher als die zweite Schwellentemperatur ist, geht das Verfahren zum Schritt 320 weiter, wo das gesamte Kühlfluid zu dem Schiffskühler geleitet wird.
Durch die Anordnung des AGR-Kühlers und des Motors in Reihe in einem Kühlfluidkreislauf kann somit eine durch den Kühlfluidkreislauf strömende Kühlfluidmenge reduziert werden, da das Kühlfluid durch den AGR-Kühler und dann durch den Motor strömt. Da das Kühlfluid durch den AGR-Kühler erwärmt wird, bevor es in den Motor gelangt, kann weniger Wärmeaustausch in dem Motor stattfinden, was zu einer höheren Betriebstemperatur des Motors und zu einem besseren thermischen Wirkungsgrad des Motors führt. Da ferner das Kühlfluid durch die Pumpe vor dem Eintritt in den AGR-Kühler unter Druck gesetzt wird, kann die Möglichkeit des Siedens des Kühlfluids verringert werden.
Eine andere Ausführungsform bezieht sich auf ein System, z.B. ein System für ein Seeschiff oder ein anderes Fahrzeug. Das System umfasst einen Vorratsbehälter zur Aufnahme eines Kühlfluids, einen Abgasrückführkühler, einen Motor und einen Kühlfluidkreislauf. (Der Vorratsbehälter kann ein Tank sein, kann aber auch eine Rückführleitung oder eine andere Leitung sein, d.h. der Vorratsbehälter muss nicht unbedingt ein großes Volumen an Kühlfluid aufnehmen. Der Vorratsbehälter ist in 2 allgemein veranschaulicht, wie es durch 216 angezeigt ist.) Der Kühlfluidkreislauf verbindet den Vorratsbehälter, den Abgasrückführkühler und den Motor miteinander. Der Kühlfluidkreislauf ist so eingerichtet, dass das Kühlfluid in Reihe von dem Vorratsbehälter zu dem Abgasrückführkühler, zu dem Motor und zurück zu dem Vorratsbehälter geleitet wird. Im Betrieb strömt das Kühlfluid z.B. in einer Reihenfolge von stromaufwärts nach stromabwärts: durch eine erste Leitung des Kühlfluidkreislaufs von einem Auslass des Vorratsbehälters zu einem Einlass des Abgasrückführungskühlers; durch den Abgasrückführungskühler; durch eine zweite Leitung des Kühlfluidkreislaufs von einem Auslass des Abgasrückführungskühlers zu einem Einlass eines Kühlsystems (z.B. eines Kühlmantels) des Motors; durch das Kühlsystem des Motors; und durch eine dritte Leitung des Kühlfluidkreislaufs von einem Auslass des Motorkühlsystems zu einem Einlass des Vorratsbehälters. In einer weiteren Ausführung umfasst das System außerdem eine Pumpe, die mit dem Vorratsbehälter und dem Kühlfluidkreislauf betriebsmäßig gekoppelt ist; wobei die Pumpe so eingerichtet ist, dass sie das Kühlfluid, das durch den Kühlfluidkreislauf geleitet wird, unter Druck setzt.
Eine andere Ausführungsform bezieht sich auf ein System, z.B. ein System für ein Seeschiff oder ein anderes Fahrzeug. Das System umfasst eine Pumpe, einen Abgasrückführkühler, einen Motor und einen Kühlfluidkreislauf. Der Kühlfluidkreislauf verbindet die Pumpe, den Abgasrückführkühler und den Motor miteinander. Der Kühlfluidkreislauf ist eingerichtet, um das von der Pumpe unter Druck gesetzte Kühlfluid in Reihe von der Pumpe zu dem Abgasrückführkühler, zu dem Motor und zurück zu der Pumpe (oder zurück zu einer Rückführleitung oder einem anderen Vorratsbehälter, an den die Pumpe zur Aufnahme des Kühlfluids betriebsmäßig angekoppelt ist) zu leiten. Im Betrieb strömt das von der Pumpe druckbeaufschlagte Kühlfluid z.B. in der Reihenfolge von stromaufwärts zu stromabwärts: durch eine erste Leitung des Kühlfluidkreislaufs von einem Auslass der Pumpe zu einem Einlass des Abgasrückführkühlers; durch den Abgasrückführkühler; durch eine zweite Leitung des Kühlfluidkreislaufs von einem Auslass des Abgasrückführkühlers zu einem Einlass eines Kühlsystems (z.B. eines Kühlmantels) des Motors; durch das Kühlsystem des Motors; und durch eine dritte Leitung des Kühlfluidkreislaufs von einem Auslass des Motorkühlsystems zu einem Einlass der Pumpe (oder des Vorratbehälters).
4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Systems, in dem ein AGR-Kühler eingebaut sein kann. Konkret zeigt 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Fahrzeugsystems 400, hier dargestellt als Schienenfahrzeug 406 (z.B. eine Lokomotive), das eingerichtet ist, um über mehrere Räder 412 auf einer Schiene 402 zu laufen. Das Schienenfahrzeug verfügt, wie dargestellt, über einen Motor 404. Der in 4 veranschaulichte Motor kann ähnliche Bauteile wie der in 1 gezeigte Motor enthalten. Zusätzlich enthält der Motor, wie in 4 gezeigt, eine Mehrzahl von Zylindern 401 (nur ein repräsentativer Zylinder ist in 4 gezeigt), die jeweils mindestens ein Einlassventil 403, ein Auslassventil 405 und eine Einspritzdüse 407 enthalten. Jedes Einlassventil, Auslassventil und jede Kraftstoffeinspritzdüse kann, wie oben beschrieben, ein Stellglied enthalten, das über ein Signal von einer Steuervorrichtung 410 des Motors betätigt werden kann. Bei anderen nicht begrenzenden Ausführungsformen kann der Motor eine stationäre Kraftmaschine z.B. in einer Kraftwerksanwendung oder ein Motor in einem Seeschiff oder einem anderen geländetauglichen Fahrzeugantriebssystem sein.
Der Motor erhält die Ansaugluft für die Verbrennung aus einem Einlassdurchgang 414. Der Einlassdurchgang erhält Umgebungsluft von einem Luftfilter 460, der die Luft von der Außenseite des Schienenfahrzeugs filtert. Das bei der Verbrennung im Motor entstehende Abgas wird einem Abgasdurchgang 416 zugeführt. Das Abgas strömt durch den Abgasdurchgang und aus einem Abgasstutzen des Schienenfahrzeugs heraus. In einem Beispiel ist der Motor ein Dieselmotor, der Luft und Dieselkraftstoff durch Kompressionszündung verbrennt. In einem weiteren Beispiel ist der Motor ein Dual- oder Mehr-Kraftstoff-Motor, der ein Gemisch aus gasförmigem Kraftstoff und Luft bei der Einspritzung von Dieselkraftstoff während einer Verdichtung des Luft-Gaskraftstoff-Gemisches verbrennen kann. In anderen nicht beschränkenden Ausführungsformen kann der Motor zusätzlich Kraftstoff, einschließlich Benzin, Kerosin, Erdgas, Biodiesel oder andere Erdöldestillate mit ähnlicher Dichte, durch Kompressionszündung (und/oder Funkenzündung) verbrennen.
In einer Ausführungsform ist das Schienenfahrzeug ein dieselelektrisches Fahrzeug. Wie in 4 dargestellt, ist der Motor an ein elektrisches Energieerzeugungssystem gekoppelt, das einen Wechselstromgenerator/Generator 422 und elektrische Traktionsmotoren 424 enthält. Der Motor ist beispielsweise ein Diesel- und/oder Erdgasmotor, der ein Ausgangsdrehmoment erzeugt, das auf den Wechselstromgenerator / Generator übertragen wird, der mit dem Motor mechanisch gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist der Motor hierin ein Mehr-Kraftstoff-Motor, der mit Dieselkraftstoff und Erdgas betrieben wird, aber in weiteren Beispielen kann der Motor verschiedene andere Kombinationen von Kraftstoffen außer Diesel und Erdgas verwenden.
Der Wechselstromgenerator / Generator produziert elektrische Energie, die gespeichert und zur späteren Verteilung an eine Vielfalt nachgeschalteter elektrischer Komponenten verwendet werden kann. Zum Beispiel kann der Wechselstromgenerator / Generator mit mehreren Traktionsmotoren elektrisch gekoppelt sein, und der Wechselstromgenerator / Generator kann elektrische Leistung für die mehreren Traktionsmotoren bereitstellen. Wie dargestellt, sind die mehreren Traktionsmotoren jeweils mit einem der mehreren Räder verbunden, um die Zugkraft für den Antrieb des Schienenfahrzeugs bereitzustellen. Eine beispielhafte Konfiguration enthält einen Traktionsmotor pro Radsatz. Wie hierin dargestellt, entsprechen sechs Traktionsmotoren jeweils sechs Paaren Antriebsräder des Schienenfahrzeugs. In einem weiteren Beispiel kann die der Wechselstromgenerator / Generator an ein oder mehrere Widerstandsgitter 426 angeschlossen sein. Die Widerstandsgitter können so eingerichtet sein, dass sie überschüssiges Motordrehmoment über Wärme ableiten, die durch die Gitter aus der Elektrizität erzeugt wird, die durch den Wechselstromgenerator / Generator generiert wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsystem einen Turbolader 420 enthalten, der zwischen dem Einlassdurchgang und dem Auslassdurchgang angeordnet ist. Der Turbolader erhöht die Luftladung der Umgebungsluft, die in den Einlassdurchgang angesaugt wird, um eine höhere Ladungsdichte bei der Verbrennung zu erreichen und damit die Leistungsabgabe und/oder den Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen. Der Turbolader kann einen (nicht dargestellten) Verdichter enthalten, der zumindest teilweise von einer (nicht dargestellten) Turbine angetrieben wird. Während in diesem Fall ein einziger Turbolader enthalten ist, kann das System mehrere Turbinen- und/oder Verdichterstufen enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann in einigen Ausführungsformen ein Lader vorhanden sein, um die Einlassluft über einen Verdichter zu verdichten, der z.B. über einen Elektromotor oder den Motor angetrieben wird. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen ein Ladeluftkühler (z.B. wasserbasierter Zwischenkühler) zwischen dem Verdichter des Turboladers oder dem Lader und dem Saugrohr des Motors vorhanden sein. Der Ladeluftkühler kann die Druckluft kühlen, um die Dichte der Ladeluft weiter zu erhöhen.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsystem ferner ein Nachbehandlungssystem enthalten, das in dem Abgasdurchgang stromaufwärts und/oder stromabwärts des Turboladers angekoppelt ist. Das Nachbehandlungssystem kann in einer Ausführung einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einen Dieselpartikelfilter (DPF) enthalten. In anderen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem zusätzlich oder alternativ dazu eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen enthalten. Solche Emissionssteuervorrichtungen können einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), einen Dreiwege-Katalysator, eine NOx-Falle oder verschiedene andere Vorrichtungen oder Systeme enthalten.
Das Fahrzeugsystem kann außerdem ein mit dem Motor gekoppeltes Abgasrückführungs(AGR)-System 430 enthalten, das das Abgas aus dem Abgasdurchgang des Motors in den Einlassdurchgang stromabwärts von dem Turbolader leitet. Bei einigen Ausführungsformen kann das Abgasrückführungssystem ausschließlich an eine Gruppe von einem oder mehreren Geberzylindern des Motors (auch Geber-Zylindersystem genannt) gekoppelt sein. Wie in 4 dargestellt, enthält das AGR-System einen AGR-Durchgang 432 und einen AGR-Kühler 434, um die Temperatur des Abgases zu reduzieren, bevor es in den Einlassdurchgang eintritt. Durch die Einleitung von Abgas in den Motor wird die Menge des zur Verbrennung verfügbaren Sauerstoffs verringert, wodurch die Verbrennungsflammentemperaturen und die Bildung von Stickoxiden (z.B. NOx) reduziert werden. Zusätzlich kann das AGR-System einen oder mehrere Sensoren zur Messung von Temperatur und Druck des Abgases, das in den AGR-Kühler strömt, enthalten. So kann/können z.B. ein Temperatur- und/oder Drucksensor 413 stromaufwärts von dem AGR-Kühler (z.B. an dem Abgaseinlass des AGR-Kühlers) positioniert sein, und ein Temperaturund/oder Drucksensor 415 kann/können stromabwärts von dem AGR-Kühler (z.B. an dem Abgasauslass des AGR-Kühlers) angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung eine Temperatur und einen Druck sowohl an dem Abgaseinlass als auch an dem Abgasauslass des AGR-Kühlers messen. Der AGR-Kühler kann außerdem einen Verschmutzungssensor (Foulingsensor) 451 enthalten, um eine Verschmutzungsmenge (z.B. Ablagerungen, die sich an den Kühlrohren in den Abgaskanälen angesammelt haben) im Inneren des AGR-Kühlers zu detektieren. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung einen Grad (z.B. Menge oder Prozentsatz) der Verschmutzung (des Foulings) des AGR-Kühlers direkt messen. In einer alternativen Ausführungsform kann der AGR-Kühler den Verschmutzungssensor nicht enthalten, und stattdessen kann eine Motorsteuervorrichtung eine Wirksamkeit des AGR-Kühlers auf der Grundlage einer Gaseinlasstemperatur, Gasauslasstemperatur und einer Kühlfluid (z.B. Wasser) – Einlasstemperatur des AGR-Kühlers bestimmen.
In einigen Ausführungsformen kann das AGR-System außerdem ein AGR-Ventil zur Steuerung einer Abgasmenge enthalten, die aus dem Abgasdurchgang des Motors in den Einlassdurchgang des Motors zurückgeführt wird. Das AGR-Ventil kann ein Ein/Aus-Ventil sein, das von einer Steuervorrichtung 410 gesteuert wird, oder es kann z.B. eine variable Menge der AGR steuern. Wie in dem nicht einschränkenden Beispiel der Ausführungsform nach 4 gezeigt, ist das AGR-System ein Hochdruck-AGR-System. Bei anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsystem zusätzlich oder alternativ dazu ein Niederdruck-AGR-System enthalten, das die AGR von einer Stelle stromabwärts von der Turbine zu einer Stelle stromaufwärts von dem Verdichter leitet.
Wie in 4 dargestellt, enthält das Fahrzeugsystem außerdem ein Kühlsystem 450 (z.B. ein Motorkühlsystem). Das Kühlsystem lässt ein Kühlfluid durch den Motor umlaufen, um die Abwärme des Motors aufzunehmen und das erwärmte Kühlfluid an einen Wärmetauscher, wie z.B. einen Motorkühler 452 (z.B. Motorkühlerwärmetauscher), zu verteilen. In einem Beispiel kann das Kühlfluid Wasser sein. Ein Gebläse 454 kann mit dem Motorkühler gekoppelt sein, um einen Luftstrom durch den Motorkühler aufrechtzuerhalten, wenn sich das Fahrzeug langsam bewegt oder gestoppt wird, während der Motor läuft. In einigen Beispielen kann die Gebläsedrehzahl durch die Steuervorrichtung gesteuert sein. Das Kühlmittel, das durch den Motorkühler gekühlt wird, kann in einen (nicht dargestellten) Tank gelangen. Das Kühlmittel kann dann durch eine Wasser- oder Kühlmittelpumpe 456 zu dem Motor oder zu einer anderen Komponente des Fahrzeugsystems, wie z.B. dem AGR-Kühler und/oder dem Ladeluftkühler, zurück gepumpt werden.
Wie in 4 gezeigt, teilt sich ein Kühlmittel-/Wasserdurchgang von der Pumpe auf, um Kühlmittel (z.B. Wasser) parallel sowohl zu dem AGR-Kühler als auch zu dem Motor zu pumpen. Der AGR-Kühler kann mit einem Luftstoß/ Mitreißluft-Managementsystem ausgestattet sein. Wie in 4 gezeigt, kann die Pumpe beispielsweise ein Kühlmittel (oder Kühlwasser) in einen Kühlmitteleinlass 435 pumpen, der sich an der Unterseite (relativ zu einer Fläche, an der das Motorsystem oder das Fahrzeug sitzt) des AGR-Kühlers befindet. Das Kühlmittel kann dann über einen Kühlmittelauslass 437, der sich an der Oberseite des AGR-Kühlers (der Oberseite, die der Unterseite des AGR-Kühlers gegenüberliegt) befindet, aus dem AGR-Kühler austreten. Somit kann der AGR-Kühler von der Unterseite des AGR-Kühlers bis zur Oberseite durch die Antriebskraft der Pumpe mit Wasser (oder Kühlmittel) befüllt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Pumpe dann an einer Unterseite des AGR-Kühlers angeordnet sein. Auf diese Weise kann der AGR-Kühler durch die Unterseite mit Wasser oder Kühlmittel gefüllt werden, wodurch Luft durch den AGR-Kühler hindurch und aus dessen Oberseite heraus gedrückt wird (z.B. durch Entlüften des AGR-Kühlers). Somit kann das Kühlmittel in entgegengesetzter Richtung zur Schwerkraft durch die Kühlrohre strömen und diese füllen. Darüber hinaus kann es einen oder mehrere zusätzliche Sensoren geben, die an den Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass des AGR-Kühlers gekoppelt sind, um eine Temperatur des Kühlmittels, das in den AGR-Kühler einströmt und aus diesem herausströmt, zu messen.
Wie in 4 gezeigt, enthält ein Abgassammelrohr des Motors eine Heizeinrichtung 411 (oder ein alternatives Heizelement), die von der Steuervorrichtung angesteuert werden kann, um das Abgassammelrohr zu erwärmen und somit auch den AGR-Kühler zu erwärmen, der in der Nähe zu (z.B. in einigen Beispielen neben) dem Motor angeschlossen ist. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Motor eventuell keine Heizung enthalten.
Das Schienenfahrzeug enthält außerdem die Steuervorrichtung (z.B. Motorsteuervorrichtung) zur Steuerung verschiedener das Schienenfahrzeug betreffender Komponenten. Beispielsweise können verschiedene Komponenten des Fahrzeugsystems über einen Kommunikationskanal oder Datenbus mit der Steuervorrichtung gekoppelt sein. In einem Beispiel enthält die Steuervorrichtung ein Computersteuersystem. Die Steuervorrichtung kann zusätzlich oder alternativ einen Speicher enthalten, der ein (nicht dargestelltes) nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium vorhält, das einen Code zur Ermöglichung einer An-Bord-Überwachung und -Steuerung des Schienenfahrzeugbetriebs enthält. In einigen Beispielen kann die Steuervorrichtung mehr als eine einzige Steuervorrichtung, alle miteinander in Kommunikationsverbindung, z.B. eine erste Steuervorrichtung zur Steuerung des Motors und eine zweite Steuervorrichtung zur Steuerung anderer Betriebsparameter der Lokomotive (z.B. der Motorzuglast, der Gebläsedrehzahl usw.), enthalten. Die erste Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, um verschiedene Stellglieder auf der Basis der von der zweiten Steuervorrichtung empfangenen Ausgabe zu steuern, und/oder die zweite Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, um verschiedene Stellglieder auf der Basis der von der ersten Steuervorrichtung empfangenen Ausgabe zu steuern.
Die Steuervorrichtung kann Informationen von mehreren Sensoren empfangen und Steuersignale an mehrere Stellgliedern senden. Die Steuervorrichtung kann so eingerichtet sein, dass sie bei der Überwachung und dem Management des Motors und/oder des Schienenfahrzeugs Signale von vielfältigen Motorsensoren empfängt, wie hier weiter ausgeführt, um Betriebsparameter und Betriebsbedingungen zu ermitteln und verschiedene Motorstellglieder entsprechend einzustellen, um einen Betrieb des Motors und/oder des Schienenfahrzeugs zu steuern. Beispielsweise kann die Motorsteuervorrichtung Signale, einschließlich aber nicht darauf beschränkt, Motordrehzahl, Motorlast, Ansaugrohrdruck, Ladedruck, Abgasdruck, Umgebungsdruck, Umgebungstemperatur, Abgastemperatur, Partikelfiltertemperatur, Partikelfiltergegendruck, Motorkühlmitteldruck, Gastemperatur in dem AGR-Kühler oder dergleichen, von verschiedenen Motorsensoren empfangen. Die Steuervorrichtung kann auch ein Signal über eine Sauerstoffmenge in dem Abgas von einem Abgassauerstoffsensor 462 empfangen. Zusätzliche Sensoren, wie z.B. Kühlmitteltemperatursensoren, können in dem Kühlsystem positioniert sein. Entsprechend kann die Steuervorrichtung den Motor und/oder das Schienenfahrzeug durch Senden von Anweisungen an verschiedene Komponenten, wie z.B. Traktionsmotoren, den Wechselstromgenerator/Generator, an Kraftstoffeinspritzdüsen, Ventile oder dergleichen, steuern. Die Steuervorrichtung kann z.B. den Betrieb eines beschränkenden Elements (z.B. eines Ventils) in dem Motorkühlsystem steuern. Es können andere Stellglieder mit verschiedenen Stellen in dem Schienenfahrzeug gekoppelt sein.
Bezugnehmend auf die 5–7 ist ein AGR-Kühler 500 dargestellt. Der AGR-Kühler kann in einem Motorsystem, wie z.B. in einem der in 1 und 4 dargestellten Motorsysteme, positioniert sein. Der in den 5–7 gezeigte AGR-Kühler kann ein beliebiger der in den 1, 2 und 4 dargestellten AGR-Kühler 166, 214 und 434 sein. 5 zeigt eine Außenseitenansicht des AGR-Kühlers mit freiliegenden Kühlrohrenden, während 6 eine quergeschnittene Vorderansicht des AGR-Kühlers zeigt und 7 eine isometrische Ansicht des AGR-Kühlers zeigt. 5–7 enthalten ein Achsensystem 501, das eine vertikale Achse 505, eine horizontale Achse 507 und eine Seitenachse 503 enthält. Der AGR-Kühler enthält außerdem eine Mittelachse 520.
Der AGR-Kühler enthält ein Gehäuse (z.B. Außengehäuse) 502 und mehrere in dem Gehäuse angeordnete Kühlrohre 504. Die Kühlrohre lassen Kühlmittel durch sie fließen und tauschen Wärme mit einem Abgas aus, das durch einen Innenraum des Gehäuses außerhalb der Kühlrohre (z.B. außerhalb der Außenwände der Kühlrohre) strömt. Wie bei 512 dargestellt, strömt heißes Abgas durch einen Einlass 506 in das Gehäuse des AGR-Kühlers hinein und expandiert dann innerhalb eines Saugrohrs 526, bevor es in einen Körper 532 des AGR-Kühlers, der die Kühlrohre enthält, eintritt. Nach dem Durchströmen des Körpers und dem Umströmen der Kühlrohre strömt das Abgas durch ein Abgassammelrohr 528 und verlässt schließlich den AGR-Kühler durch einen Auslass 508, wie bei 514 dargestellt.
Wie in den 5 und 7 gezeigt, sind die Kühlrohre in mehreren Bündelgruppen (z.B. Abschnitten) 516 angeordnet, die jeweils mehrere Bündel von Kühlrohren enthalten können. Jede Bündelgruppe enthält auf diese Weise eine Reihe von Kühlrohren. Zwischen jeder Bündelgruppe ist ein äußeres Leitblech 518 positioniert, das sich um einen gesamten äußeren Umfang des Gehäuses erstreckt. Das Abgas, das durch den Körper des AGR-Kühlers strömt, ist am heißesten in der Nähe des Einlasses und des Saugrohrs (weil z.B. das Abgas durch das Vorbeiströmen an den Kühlrohren noch nicht stark abgekühlt worden ist). Daher können Kühlrohre, die an dem Einlass und dem Saugrohr am nächsten liegen (relativ zu den Kühlrohren in der Mitte oder näher an dem Auslass des AGR-Kühlers) und die an den inneren Seitenwänden 524 des Gehäuses des AGR-Kühlers am nächsten liegen (z.B. näher als die Kühlrohre nahe der Mittelachse des AGR-Kühlers) eine erhöhte thermische Belastung erfahren. Insbesondere können sich diese Kühlrohre aufgrund des heißeren Abgases, das sie von dem AGR-Kühlereinlauf her umströmt, ausdehnen. Da diese Kühlrohre jedoch neben den inneren Seitenwänden des AGR-Kühlergehäuses angeordnet sind, haben sie möglicherweise nicht genügend Platz zum Ausdehnen und können daher strukturelle Verformungen und Beeinträchtigungen erfahren. Dadurch können die Kühlrohre sich verschlechtern und Kühlmittelleckagen und/oder eine reduzierte Kühlung des durch den AGR-Kühler strömenden Abgases zur Folge haben.
Zur Überwindung dieser Probleme können die führenden Kühlrohre des AGR-Kühlers, die am nächsten an dem Einlass und neben den inneren Seitenwänden des Gehäuses positioniert sind (relativ zu den übrigen Kühlrohren, die näher an der Mittelachse des AGR-Kühlers und/oder bezogen auf den Strömungsweg des Abgases durch den AGR-Kühler stromabwärts in dem AGR-Kühler angeordnet sind), aus dem AGR-Kühler entfernt und durch ein oder mehrere innere Leitbleche 510, wie in 5–7 gezeigt, ersetzt werden.
Wie in den 5 und 7 gezeigt, enthält der AGR-Kühler zwei innere Leitbleche, die in der Nähe des Saugrohrs innerhalb einer ersten Bündelgruppe (z.B. einem Abschnitt) 534 des AGR-Kühlers positioniert sind. Die erste Bündelgruppe ist zwischen dem Saugrohr und einem erstem äußeren Leitblech des AGR-Kühlers (z.B. dem äußeren Leitblech, das im Vergleich zu den anderen äußeren Leitblechen des AGR-Kühlers dem Einlass am nächsten liegt), angeordnet. Insbesondere werden in der ersten Bündelgruppe die zu den inneren Seitenwänden am nächsten befindlichen, führenden Kühlrohre auf beiden Seiten des AGR-Kühlers (z.B. die einander gegenüberliegende Seiten quer zu der Mittelachse, und die entlang einer Länge der Kühlrohre in einer Richtung der horizontalen Achse und einer Strömungsrichtung durch die Kühlrohre verlaufen) aus der Bündelgruppe entfernt und die inneren Leitbleche an ihrer Stelle angeordnet. Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist jedes innere Leitblech ein C-förmiger Kanal (der in 5 in einer Richtung der horizontalen Achse in die Seite eingedrückt ist). Die Enden der Wände des C-Kanals der inneren Leitbleche (z.B. Enden des "C") sind direkt (z.B. durch Schweißen) mit den inneren Seitenwänden des AGR-Kühlergehäuses verbunden. Bei alternativen Ausführungsformen können die inneren Leitbleche eine andere Form als einen C-Kanal, z.B. eine T-Form, annehmen. Bei noch anderen Ausführungsformen können die inneren Leitbleche in alternativer Weise an den Innenseitenwänden des Gehäuses oder an einer alternativen Oberfläche der inneren Leitbleche angebracht sein. Der Zeck des (der) inneren Leitbleche/Leitbleche liegt darin, den Abgasstrom daran zu hindern, durch einen Abschnitt des AGR-Kühlers, welcher keine Kühlrohre enthält, zu strömen. Somit können die inneren Leitbleche gestaltet und dimensioniert sein, um diesen Zweck zu erfüllen, und somit unterschiedliche Formen annehmen. In einigen Beispielen können anstelle eines inneren Leitblechs Rippen in dem Bereich des AGR-Kühlers, der keine Kühlrohre aufweist, miteinander verbunden sein, um zu verhindern, dass der einströmende Abgasstrom durch diesen Bereich hindurch strömt.
Zusätzlich weist jedes innere Leitblech eine Breite in einer Richtung der vertikalen Achse, die sich von einer entsprechenden Innenseitenwand des AGR-Kühlergehäuses bis zu den restlichen Kühlrohren der ersten Bündelgruppe erstreckt, die der Innenseitenwand am nächsten liegen. Wie in 5 gezeigt, erstreckt sich eine Außenkante des Leitblechs, die den Kühlrohren innerhalb der ersten Bündelgruppe zugewandt ist, bis zu einer Linie 540 von der Innenseitenwand. Im Bereich der inneren Leitbleche in der ersten Bündelgruppe gibt es keine Kühlrohre zwischen der Linie 540 und der Seitenwand. In den Bündelgruppen hinter und stromabwärts von den ersten Bündelgruppen befinden sich jedoch Kühlrohre in diesem Bereich (zwischen der Linie 540 und der Seitenwand) in einer Abgasströmungsrichtung durch den AGR-Kühler. Auf diese Weise werden die Kühlrohre hinter den äußeren Rändern der Leitbleche in einer Abgasströmungsrichtung innerhalb von Bündelgruppen neben der ersten Bündelgruppe positioniert. Eine zweite Bündelgruppe, die sich neben und stromabwärts von der ersten Bündelgruppe befindet, enthält beispielsweise Kühlrohre zwischen der Linie 540, d.h. in einer Linie mit dem äußeren Rand des Leitblechs, und der Innenseitenwand des Gehäuses. Wie ebenfalls in 5 dargestellt, befindet sich ein erstes Leitblech der beiden inneren Leitwände zwischen einer ersten Seitenwand des Gehäuses und den Kühlrohren in der ersten Bündelgruppe, und ein zweites Leitblech der beiden inneren Leitbleche befindet sich zwischen einer zweiten Seitenwand des Gehäuses und den Kühlrohren in der ersten Bündelgruppe. Die Ränder des ersten und zweiten Leitblechs werden bezüglich des Abgaseinlasses vor der zweiten Bündelgruppe positioniert. Weiterhin kann eine Breite jeder Bündelgruppe als zwischen einem äußersten Rohr der Bündelgruppe auf einer ersten Seite der Bündelgruppe und einem äußersten Rohr der Bündelgruppe auf einer zweiten Seite der Bündelgruppe definiert werden, wobei die zweite Seite auf der zu der ersten Seite entgegengesetzten Seite liegt. Damit ist eine Breite der ersten Bündelgruppe, einschließlich der inneren Leitbleche, schmaler als eine Breite der zweiten Bündelgruppe, da sich die äußersten Kühlrohre innerhalb der zweiten Bündelgruppe vollständig bis zu den Seitenwänden des Gehäuses des AGR-Kühlers erstrecken.
Eine Stirnfläche des inneren Leitblechs, die, wie in 6 dargestellt, in einer Ebene der horizontalen und vertikalen Achse angeordnet ist, verhindert, dass das Abgas durch den Abschnitt des ersten Bündels ohne Kühlrohre strömt. Die inneren Leitbleche leiten den Abgasstrom durch die restlichen Kühlrohre des AGR-Kühlers. Diese Anordnung ermöglicht eine Ausdehnung des Abgases, bevor es mit dem ersten (z.B. dem Einlass am nächsten gelegenen) Kühlrohr der Kühlrohre innerhalb des AGR-Kühlers in Kontakt gelangt. Die inneren Leitbleche reduzieren den Aufprall, die Erosion und das Ausbeulen der verbleibenden führenden Kühlrohre in der ersten Bündelgruppe. Alternativ können in einer anderen Ausführungsform diese Kühlrohre auch anstelle der Entfernung der führenden Kühlrohre, die den Innenseitenwänden des AGR-Kühlergehäuses am nächsten liegen, aus schwererem Wandmaterial hergestellt werden als die Kühlrohre, die von dem Einlass und den Innenseitenwänden entfernt liegen. In einer Ausführungsform befinden sich Kühlrohre mit unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Größe/Dicke nahe dem Einlass. Die Zusammensetzung wird aus denjenigen ausgewählt, die eine relativ höhere Erosionsbeständigkeit und thermische Ermüdungsfestigkeit und thermische Belastbarkeit als das Material der anderen Kühlrohre haben.
Wie in den 5 und 7 gezeigt, enthält lediglich die erste Bündelgruppe das innere Leitblech, und keine anderen Bündelgruppen (außer der ersten Bündelgruppe, die dem Einlass des AGR-Kühlers am nächsten liegt) enthalten ein inneres Leitblech an den Innenseitenwänden des Gehäuses des AGR-Kühlers. Die anderen Bündelgruppen weisen stattdessen Kühlrohre auf, die neben und an den Innenseitenwänden des Gehäuses des AGR-Kühlers positioniert sind.
Wie in den 5 und 7 zu ersehen ist, sind die Enden der Kühlrohre für jede Bündelgruppe an einem Rohrboden 522 angeordnet. Beispielsweise kann es einen ersten Rohrboden für ein erstes Ende jedes Kühlrohres innerhalb einer Bündelgruppe und einen zweiten Rohrboden für ein gegenüberliegendes, zweites Ende jedes Kühlrohres innerhalb der einen Bündelgruppe geben. Jeder Rohrboden erstreckt sich über den AGR-Kühler in einer Richtung der vertikalen Achse zwischen gegenüberliegenden Innenseitenwänden des Gehäuses. Jeder Rohrboden erstreckt sich auch in einer Richtung der Seitenachse zwischen zwei benachbarten äußeren Leitblechen (oder im Falle der äußersten Bündelgruppen zwischen einem äußeren Leitblech und dem Saugrohr oder dem Auslasssammelrohr des AGR-Kühlers). Für jede Bündelgruppe können die Enden der Kühlrohre innerhalb dieser Bündelgruppe mit dem entsprechenden Rohrboden durch Eingangsschweißungen verschweißt werden. Wie in 5 unter 530 angezeigt, sind die Eingangsschweißungen Rundschweißnähte um den Umfang jedes Kühlrohres herum, die jedes Kühlrohrende mit dem entsprechenden Rohrboden verbinden. Wie in den 5 und 7 gezeigt, können die durch die inneren Leitbleche ersetzten Eingangsschweißungen an den Seitenrohren beseitigt werden, um die identifizierten Rohre zu entfernen und das vorstehend beschriebene innere Leitblech aufzunehmen.
In einer alternativen Ausführungsform können die Kühlrohre statt geschweißt in den entsprechenden Rohrboden eingerollt werden. Bei dieser Ausführungsform kann jedes Kühlrohr mechanisch in den Rohrboden hinein ausgedehnt werden.
Die Rohrböden sind an einem ersten Ende (z.B. einer Seitenwand) des Rohrbodens mit einer ersten Seitenwand des Gehäuses und an einem zweiten Ende (z.B. einer Seitenwand) des Rohrbodens mit einer zweiten Seitenwand des Gehäuses verbunden, wobei die zweite Seitenwand über die Mittelachse des AGR-Kühlgehäuses der ersten Seitenwand gegenüberliegt. 8 zeigt eine schematische Darstellung 800 einer Anordnung aus dem Rohrboden und einer Seitenwand des AGR-Kühlergehäuses. Die Rohrböden des AGR-Kühlers sind mit den Seitenwänden des AGR-Kühlergehäuses verschweißt. Der Winkel zwischen der Gehäuseseitenwand und dem Rohrboden kann jedoch die einfache Verschweißbarkeit dieser beiden Bauteile und insbesondere die anteilige Schweißnahtdurchdringung beeinflussen. Wie in 8 gezeigt, ist die AGR-Kühlergehäuse-Seitenwand 802 (z.B. eine der in 5 gezeigten Seitenwände 524) neben einem Rohrboden 804 (z.B. einem der in den 5 und 7 gezeigten Rohrböden 522) und in Kontakt mit diesem positioniert. Die Seitenwand enthält eine Abschrägung 805 entlang einer Kante der Seitenwand, die dem Rohrboden zugewandt ist. Die Abschrägung der Seitenwand weist einen Winkel 806 auf. In einem Beispiel beträgt der Winkel der Seitenwandabschrägung etwa 45 Grad (z.B. 45 Grad +/– 0,5 Grad). In einem weiteren Beispiel liegt der Winkel der Seitenwandabschrägung in einem Bereich von 43–47 Grad. Der Rohrboden enthält eine Abschrägung 807 entlang einer Kante des Rohrbodens, die der Seitenwand des AGR-Kühlergehäuses zugewandt ist. Die Abschrägung des Rohrbodens weist einen Winkel 808 auf. In einem Beispiel beträgt der Winkel der Abschrägung etwa 25 Grad (z.B. 25 Grad +/– 0,5 Grad). In einem weiteren Beispiel liegt der Winkel der Rohrbodenabschrägung im Bereich von 23–27 Grad. Beträgt der Winkel der Seitenwände in etwa 70 Grad, ergibt sich ein Gesamtabschrägungswinkel von etwa 70 Grad. Die Schweißnaht wird innerhalb des Zwischenraumes, der durch den gesamten Abschrägungswinkel geschaffen ist, gebildet. Dieser vergrößerte Winkel ermöglicht einem vollständige Schweißnahtdurchdringung (z.B. 100%-ige Schweißnahtdurchdringung), wenn eine Schweißraupe innerhalb des zwischen den Abschrägungen der Seitenwand und des Rohrbodens geschaffenen Raumes platziert wird. Die erste Abschrägung der Gehäuseseitenwand und die zweite Abschrägung des Rohrbodens bilden gemeinsam mit der darin gebildeten Schweißnaht eine Schweißnahtverbindung 810.
Wie in 7 gezeigt, können die äußeren Leitbleche des AGR-Kühlers mit einem Polymerwerkstoff abgedichtet sein, wie an dem Abdichtungsbereich 702 dargestellt. Der Abdichtungsbereich mit dem Dichtungsmaterial ist um einen gesamten äußeren Umfang jedes äußeren Leitblechs angeordnet, wobei sich das Dichtungsmaterial nach innen, zu dem Gehäuse und einer Mittelachse 520 des AGR-Kühlers hin, entlang eines Abschnitts des äußeren Leitblechs erstreckt. In einem Beispiel kann das polymere Dichtungsmaterial in dem Abdichtungsbereich ein Fluorpolymer (z.B. Fluorelastomer) sein, das ein anteiliges Copolymer aus Tetrafluorethylen und Propylen enthält.
Wie ferner in 7 gezeigt, kann der AGR-Kühler eine oder mehrere Öffnungen 704 enthalten, die als Ableitungen dienen und die in äußeren Seitenwänden der äußeren Leitbleche des AGR-Kühlers angeordnet sind. Diese Öffnungen können z.B. in einer Oberseite und einer Unterseite der äußeren Leitbleche (in 7 ist nur eine obere sichtbar) innen zu dem Abdichtungsbereich entlang des äußeren Umfangs jedes äußeren Leitblechs, aber innen zu dem Gehäuse des AGR-Kühlers angeordnet sein. In einem weiteren Beispiel können diese Öffnungen in den Seiten der äußeren Leitbleche angeordnet werden (z.B. in einem Abschnitt der äußeren Leitbleche, der entlang der vertikalen Achse 505, wie in 7 veranschaulicht, angeordnet ist). In einem Beispiel kann jedes äußere Leitblech eine oder mehrere Öffnungen in einer oberen und unteren Wand des äußeren Leitblechs enthalten. In einem weiteren Beispiel kann eventuell lediglich ein Teil aller äußeren Leitbleche eine oder mehrere Ableitöffnungen in der oberen und unteren Wand des äußeren Leitblechs enthalten. Die Größe (z.B. Durchmesser), Form (z.B. kreisförmig, oval, quadratisch) und/oder die Anzahl der Öffnungen kann/können so gewählt werden, dass eine Ableitrate erreicht wird, die kleiner als eine Schwellwertdauer ist. In einem Beispiel kann die Schwellwertdauer etwa fünf Minuten betragen. In einem weiteren Beispiel kann die Schwellwertdauer größer oder kleiner als fünf Minuten (z.B. 15 Minuten) sein. Beispielsweise kann die Ableitrate in einem Beispiel für Wasser (wenn in dem AGR-Kühler Wasser als Kühlfluid verwendet wird) oder ein anderes Fluid mit einer ähnlichen Viskosität etwa 15 Minuten betragen. Dies kann ein Einfrieren innerhalb des AGR-Kühlers reduzieren.
Eine weitere Möglichkeit, um die thermische Belastung der führenden Kühlrohre nahe dem AGR-Kühlereinlass und den inneren Seitenwänden des AGR-Kühlergehäuses zu verringern, ist die Verringerung der Rippendichte in den Bereichen dieser führenden Kühlrohre. Dieses Merkmal ist in 6 dargestellt. Wie in 6 gezeigt, enthält der AGR-Kühler mehrere Kühlrohre 504, die über den gesamten AGR-Kühler hinweg angeordnet sind, und interne Leitbleche 510 an gegenüberliegenden Seiten des AGR-Kühlers (als Ersatz für einen Teil der führenden Kühlrohre). Der AGR-Kühler enthält auch mehrere Gasdurchgänge 602, durch die das Abgas strömt. Die Gasdurchgänge sind zwischen den Kühlrohren angeordnet und enthalten Rippen 604, die den Querschnitt zur Wärmeübertragung zwischen dem Abgas und den Kühlrohren vergrößern. Dies kann jedoch zu einer erhöhten thermischen Ausdehnung der Kühlrohre in der Nähe des Einlasses des AGR-Kühlers führen, was zu einer Verschlechterung der Kühlrohre führen kann, die den Gehäuseseitenwänden des AGR-Kühlers am nächsten liegen. Um die thermische Belastung der Kühlrohre in der Nähe des Einlasses und der Gehäuseseitenwände zu reduzieren, kann die Rippendichte um diese Rohre herum verringert werden. Wie in 6 gezeigt, haben die Rippen, die die Kühlrohre in der Nähe einer Mitte des AGR-Kühlers umgeben, eine erste Rippendichte 606. Die Kühlrohre, die dem inneren Leitblech und den Gehäuseseitenwänden am nächsten liegen, können eine zweite Rippendichte 610 aufweisen, die kleiner als die erste Rippendichte ist. Auf diese Weise können weniger Rippen die Kühlrohre in der nächsten Nähe der Seitenwände und in der Nähe des Einlasses des AGR-Kühlers umgeben. In einigen Beispielen kann die Rippendichte (z.B. die Anzahl der Rippen) von einer Mitte des AGR-Kühlers zu den Gehäuseseitenwänden hin allmählich abnehmen (z.B. wie durch die abnehmenden Rippendichten bei 606, 608 und 610 gezeigt). Dadurch können die Kühlrohre mit wenigeren Rippen eine geringere Wärmeübertragungsrate mit dem Abgas und somit eine geringere thermische Ausdehnung und Verschlechterung an den Seitenwänden des AGR-Kühlers erfahren. In einem Beispiel kann die Rippendichte eines AGR-Kühlers weniger als eine Schwellwertzahl der Rippen pro Schwellwertbereich betragen. Beispielsweise kann die Rippendichte des AGR-Kühlers in der Nähe der Seitenwände des Gehäuses um 50% oder mehr im Vergleich zu der Dichte der Rippen näher an einer Mitte (z.B. der Mittelachse) des AGR-Kühlers verringert werden.
Im Laufe der Zeit kann sich der AGR-Kühler aufgrund des Abgases, das durch den AGR-Kühler strömt, verschmutzt werden (z.B. können sich Ablagerungen innerhalb des AGR-Kühlers und auf der Außenseite der Kühlrohre bilden). Diese Zunahme der Verschmutzung (Fouling) von AGR-Kühlern kann den Widerstand für die Abgasströmung durch den AGR-Kühler erhöhen und die Kühleffektivität des AGR-Kühlers herabsetzen. Um Ablagerungen in dem AGR-Kühler zu reduzieren und/oder von diesem zu entfernen und den AGR-Kühler während eines Motorbetriebs (z.B. während der AGR-Kühler weiter arbeitet, ohne das der Motor abgeschaltet wird) zu reinigen, kann eine Steuervorrichtung des Motorsystems (wie z.B. die in 1 gezeigte Steuervorrichtung 130 oder die in 4 gezeigte Steuervorrichtung 410) als Reaktion auf einen oder mehrere Auslöser einen AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus aktivieren. Wie weiter unten beschrieben, können geeignete Auslöser eine Zeit, eine Schätzung der Wirksamkeit des AGR-Kühlers (basierend auf der Gaseinlasstemperatur, der Gasaustrittstemperatur des AGR-Kühlers und der Innentemperatur des Kühlmittels), einen Druckabfall über dem AGR-Kühler, eine Ausgabe eines Sensors, der die Verschmutzung direkt in dem AGR-Kühler misst, und/oder einen Verlust der Temperaturdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des AGR-Kühlers umfassen. Der AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus kann während der Lebensdauer des Motors weniger häufig eingeschaltet werden. Während des AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus können Verschmutzungsmaterialien aus dem AGR-Kühler entfernt werden. Nachfolgend sind geeignete AGR-Kühler-Reinigungsmodi beschrieben.
Die Aktivierungshäufigkeit für den AGR-Reinigungsbetriebsmodus kann zumindest teilweise auf einem oder mehreren von dem Alter des Motors, dem Alter des AGR-Kühlers, dem Motortyp, der Betriebsdauer des Motors, der Zeit seit dem letzten Ölwechsel oder der Zeit bis zum nächsten Ölwechsel und dergleichen basieren. Alternativ kann es sich auch um einen Funktionszustandsparameter des AGR-Kühlers handeln, der den Reinigungsbetriebsmodus einleitet.
Unter Verweis auf 9 ist ein Verfahren 900 zur Einleitung eines Reinigungsmodus des AGR-Kühlers (wie z.B. eines beliebigen der hier mit Bezug auf die 1, 2 und 4–8 offenbarten AGR-Kühler) beschrieben, um Verschmutzungsmaterial (Foulingmaterial) innerhalb des AGR-Kühlers zu reduzieren oder zu entfernen. Das Verfahren 900 kann von einer Motorsteuervorrichtung (z.B. der in 1 gezeigten Steuervorrichtung 130 oder der in 4 gezeigten Steuervorrichtung 410) gemäß Anweisungen, die in einem nichttransitorischen Speicher der Steuervorrichtung gespeichert sind, und in Verbindung mit mehreren Sensoren (z.B. verschiedenen Temperatur- und Drucksensoren des Motorsystems) und Stellgliedern (z.B. Stellgliedern von Kraftstoffeinspritzdüsen, Heizeinrichtungen, Pumpen oder dergleichen) des Motorsystems, in dem der AGR-Kühler enthalten ist, ausgeführt werden.
Bei 902 enthält das Verfahren ein Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Die Motorbetriebsbedingungen können eine oder mehrere von der Motordrehzahl und -last, der Motortemperatur, Abgastemperatur am Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers, Kühlmitteltemperatur an einem Kühlmitteleinlass und -auslass des AGR-Kühlers, einem Druckabfall über dem AGR-Kühler (z.B. Druckdifferenz zwischen dem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers), einer Verschmutzungsmenge des AGR-Kühlers, einer Dauer des Motorbetriebs und dergleichen umfassen.
Bei 904 enthält das Verfahren eine Bestimmung eines Verschmutzungsgrades in dem AGR-Kühler (z.B. einer Menge an Verschmutzung/Fouling innerhalb eines Innenraums des AGR-Kühlers). Der Verschmutzungsgrad in dem AGR-Kühler kann auf einer/einem oder mehreren von einem Schätzwert eines Wirkungsgrades des AGR-Kühlers, einem Druckabfall über dem AGR-Kühler (z.B. einer Druckdifferenz zwischen dem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers), einem Verschmutzungsgrad des AGR-Kühlers basierend auf einer Ausgabe eines Sensors (wie z.B. des in 4 gezeigten Sensors 451), der Verschmutzungen direkt in dem AGR-Kühler misst, einer Temperaturdifferenz zwischen dem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers und/oder einer Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmitteleinlass und -auslass des AGR-Kühlers beruhen. In einem Beispiel kann der Verschmutzungsgrad des AGR-Kühlers auf einem oder mehreren der vorstehend genannten Parameter in Bezug auf festgelegte Schwellenwerte oder Schwellenbereiche basieren. In einem weiteren Beispiel kann der Verschmutzungsgrad des AGR-Kühlers auf jedem der vorgenannten Parameter basieren.
Bei 906 enthält das Verfahren die Bestimmung, ob der Verschmutzungsgrad über einem festgelegten ersten Schwellwert liegt. In einem Beispiel beinhaltet die Bestimmung, ob der Verschmutzungsgrad über dem ersten Schwellenwert liegt, die Bestimmung, ob eine Druckdifferenz über dem AGR-Kühler (z.B. die Druckdifferenz zwischen dem Abgaseinlass und -auslass) größer als eine Schwelldruckdifferenz ist. In einem weiteren Beispiel beinhaltet die Bestimmung, ob der Verschmutzungsgrad über dem ersten Schwellenwert liegt, die Bestimmung, ob eine Temperaturdiferenz zwischen dem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers nicht größer als ein Schwellenwert ist. Wenn z.B. die Temperatur des Abgases an dem Auslass des AGR-Kühlers nicht um einen Schwellenwert von derjenigen des Abgases an dem Einlass abweicht, kann die Wirksamkeit des AGR-Kühlers wegen Fouling herabgesetzt sein. In einem noch weiteren Beispiel schließt die Bestimmung, ob der Verschmutzungsgrad über dem ersten Schwellenwert liegt, eine Bestimmung, ob die Verschmutzungsmenge (wie sie durch einen Verschmutzungssensor innerhalb des AGR-Kühlers bestimmt wird) in dem AGR-Kühler größer als ein Schwellenwert ist, ein. Auf diese Weise kann ein Funktionszustandsparameter des AGR-Kühlers den Reinigungsbetriebsmodus einleiten.
Ist der Verschmutzungsgrad nicht größer als der erste Schwellenwert, so fährt das Verfahren mit 908 fort, um zu ermittelt, ob es Zeit ist, einen Reinigungsbetriebsmodus des AGR-Kühlers proaktiv einzuleiten. Als ein Beispiel kann das Verfahren bei 908 die Bestimmung einschließen, ob eine Schwellwertdauer seit einem vorherigen Reinigungsbetrieb des AGR-Kühlers abgelaufen ist. Auf diese Weise kann der AGR-Kühler über einen von einer Steuervorrichtung initiierten Reinigungsmodus mit einer eingestellten Aktivierungshäufigkeit proaktiv gereinigt werden. Die Aktivierungshäufigkeit für den AGR-Reinigungbetriebsmodus kann zumindest teilweise auf einer/einem oder mehreren von dem Alter des Motors, dem Alter des AGR-Kühlers, dem Motortyp, der Betriebsdauer des Motors, der Zeit seit dem letzten Ölwechsel oder der Zeit bis zum nächsten Ölwechsel und dergleichen basieren.
Wenn es nicht an der Zeit ist, die Reinigung des AGR-Kühlers einzuleiten, fährt das Verfahren mit 910 fort, um den Motor ohne Reinigung des AGR-Kühlers weiter zu betreiben. Das Verfahren endet dann. Ist jedoch entweder die Zeit gekommen, um einen Reinigungsmodus des AGR-Kühlers einzuleiten, und/oder liegt der Verschmutzungsgrad des AGR-Kühlers über dem Schwellenwert, schreitet das Verfahren zu 912 fort, um zu ermittelt, ob Bedingungen für eine Reinigung oder Reduzierung der Verschmutzung des AGR-Kühlers durch Anschlussbeheizung erfüllt sind. In einem Beispiel enthalten die Bedingungen für die Aktivierung eines Anschlussbeheizungsreinigungsmodus, dass der Motor im Leerlauf oder während eines dynamischen Bremsens arbeitet. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Anschlussbeheizung mit jeder beliebigen Position des Umschaltgriffs z.B. in jedem Betriebsmodus, bei dem der Kerb-Anforderung Null ist – durchgeführt werden. Wenn ferner Lokomotiven die Fahrzeuge sind, in denen der Motor eingebaut ist, und wenn zwei oder mehrere Lokomotiven in einem Bestand vorhanden sind, kann eine Lokomotive mit der anderen kommunizieren, so dass sich keine der Lokomotiven gleichzeitig in dem Anschlussbeheizungsbetriebsmodus befinden. In einem weiteren Beispiel können die Bedingungen für die Anschlussbeheizung erfüllt sein, wenn die Motorlast unter einem Schwellenwert liegt (z.B. bei niedriger Last) und nachdem der Motor Bedingungen erfährt, die den Motor einem Risiko von Öl in dem Auspuff aussetzen (z.B. nachdem der Motor für eine relativ längere Zeitdauer unter niedriger Last betrieben worden ist). In einem noch weiteren Beispiel kann die Steuerung eine oder mehrere von akkumulierten Motorumdrehungen bei geringer oder keiner Last, der Lastmenge und den Motorumdrehungen als Funktion von MW/h als wenigstens einen Faktor bestimmen, um festzustellen, ob der AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus einzuleiten ist.
Falls Bedingungen für die Einleitung des Anschlussbeheizungsreinigungsmodus bei 912 erfüllt sind, fährt das Verfahren mit 914 fort, um die Anschlussbeheizung einzuleiten. In einer Ausführungsform kann ein Anschlussheizvorgang eine Überversorgung (z.B. durch Betätigen einer Kraftstoffeinspritzdüse mindestens eines Zylinders zur Erhöhung der in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge) einer bestimmten Anzahl von Zylindern mit Kraftstoff enthalten. Die ermittelte Anzahl der Zylinder kann einen oder mehrere Motorzylinder enthalten. Eine Menge der Überversorgung mit Kraftstoff (z.B. eine Menge von zusätzlich eingespritztem Kraftstoff) kann auf einer/einem oder mehreren von dem Alter des Motors, dem Alter des AGR-Kühlers, der Art des Motors, der Motorbetriebsdauer, der Zeit seit dem letzten Ölwechsel oder der Zeit bis zum nächsten Ölwechsel, usw. basieren. In einigen Beispielen kann der AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus bei einer anderen bestimmten Drehzahl als im Leerlauf oder bei niedriger Last/Drehzahl durchgeführt werden. Außerdem kann die Zeitdauer, während der das System in dem Anschlussheizmodus betrieben wird, auf der Grundlage von mindestens einem oder mehreren der folgenden Faktoren gesteuert werden: der Anzahl der verwendeten Zylinder, dem Zeitraum seit dem letzten Reinigungsvorgang, dem Betrag des erfassten Druckabfalls durch den AGR-Kühler, anderen Leistungsparametern des Motors und dergleichen. Die Häufigkeit der oder der Zeitraum zwischen den Anschlussheizzyklen kann ferner anhand eines oder mehrerer der folgenden Faktoren bestimmt werden: der Zeit, einem Maß für die akkumulierten Motorumdrehungen bei geringer oder keiner Last, der Lastmenge und den Motorumdrehungen als Funktion der MWh der akkumulierten Nutzung des Motors und/oder des AGR-Kühlers. Nach dem Ablauf der Zeitdauer für die Anschlussbeheizung schreitet das Verfahren zu 916 fort, um den AGR-Kühler-Reinigungsmodus zu beenden und den Motor weiter zu betreiben. Auf diese Weise kann die Anschlussbeheizung das durch den AGR-Kühler hindurchströmende Abgas erwärmen, wodurch die Ablagerungen (z.B. Ölablagerungen) weggebrannt und entfernt werden.
Wenn, zurückkehrend zu 912, die Bedingungen für die Anschlussbeheizung nicht erfüllt sind, schreitet das Verfahren zu 918 fort, um einen alternativen Reinigungsmodus des AGR-Kühlers zu aktivieren (was die Einleitung eines oder mehrerer der unter 918 dargestellten Verfahren enthalten kann). Wie bei 920 dargestellt, kann die Aktivierung eines alternativen Reinigungsbetriebsmodus eine Bereitstellung der späten Kraftstoffeinspritzung und/oder von späten Nacheinspritzungen für einen oder mehrere Motorzylinder über die Steuervorrichtung beinhalten. Dies kann eine Aktivierung einer oder mehrerer Einspritzdüsen einschließen, um den zeitlichen Ablauf regulärer oder nachgeschalteter Einspritzvorgänge an einem oder mehreren Zylindern zu verzögern. In einem weiteren Beispiel kann die Aktivierung eines alternativen Reinigungsmodus bei 922 ein automatisches Belasten des Motors im Leerlauf einschließen. Wenn bei längerem Leerlauf ein Ölüberlauf beseitigt werden muss, würde das System in einen Selbstlastbetrieb übergehen. Der Selbstlastmodus bewirkt, dass der Motor Energie erzeugt, die dann in den dynamischen Bremsgittern (statt als Antriebskraft von den Traktionsmotoren) verbraucht wird. Der Motor würde genügend Leistung liefern, um das Abgas zu erwärmen und das Öl (z.B. Foulingmaterial) zu beseitigen. In einem noch weiteren Beispiel kann die Aktivierung eines alternativen Reinigungsmodus, bei 924, eine Betätigung der Auslassventile enthalten, um in dem Motor einen Gegendruck zu erzeugen. Eine solche Gegendruckerzeugung kann den Motor veranlassen, die angezeigte Arbeit (aufgrund der Pumpverluste) durchzuführen, ohne dass es sich um die Bremsarbeit handelt. In einem weiteren Beispiel kann die Aktivierung eines alternativen Reinigungsmodus bei 926 eine Aktivierung eines elektrischen oder anderen Heizelements in dem Abgassammelrohr umfassen, was den AGR-Kühler erwärmen würde (z.B. weil der AGR-Kühler in der Nähe des Abgassammelrohrs positioniert ist), ohne dass die Abgastemperatur erhöht werden muss.
Von 916 und 918 schreitet das Verfahren zu 928 fort, um das Diagnoseflag für die Reinigung des AGR-Kühlers zu setzen, nachdem der Motor abgeschaltet wurde, basierend auf einem oder mehreren von: wie viele Male eine aktive Reinigungsmethode ausgeführt wurde (z.B. eines der Verfahren bei 914 und 918), einer Verschmutzungsrate des AGR-Kühlers (die auf dem ermittelten Verschmutzungsgrad an dem AGR-Kühler und/oder einer Häufigkeit des AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus basieren kann), und/oder dass ein ermittelter Verschmutzungsgrad des AGR-Kühlers über einem zweiten Schwellenwert liegt, der größer als der Schwellenwert bei 904 ist. Das Verfahren kann bei 928 beispielsweise die Bereitstellung eines Signals zur Instandhaltung für einen oder mehrere von dem Betreiber der Anlage, eine Serviceoder Wartungswerkstatt und ein Backoffice, das die Instandhaltung und Reparaturen für die Anlage überwacht und plant, umfassen.
Bei 930 kann das Verfahren optional die Bestimmung enthalten, ob der Verschmutzungsgrad und/oder die Häufigkeit von AGR-Kühler-Reinigungsvorgängen größer als ein zweiter Schwellenwert ist. Der zweite Schwellwert kann z.B. ein Wert sein, der größer ist als der für die Einleitung eines aktiven AGR-Kühlerreinigungsmodus bei laufendem Motor und ein Schwellenwert, der anzeigt, dass die Wirksamkeit des AGR-Kühlers unter einen niedrigeren Schwellwert reduziert ist. Wenn ein solcher Wert bei 930 nicht erreicht wurde, schreitet das Verfahren zu 932 fort, um den Motorbetrieb fortzusetzen. Wenn andernfalls ein solcher Wert oder eine solche Häufigkeit bei 930 erreicht worden ist, schreitet das Verfahren zu 934 fort, um den Motor abzuschalten und anzuzeigen, dass ein manueller Reinigungsvorgang des AGR-Kühlers erforderlich ist. Ein System und Verfahren zur manuellen Reinigung des AGR-Kühlers sind in den 10 und 11 dargestellt, wie weiter unten beschrieben.
In einer Ausführungsform kann der AGR-Kühler durch Abkoppeln des AGR-Kühlers von dem Abgassystem gereinigt werden (oder es wird ein Anschluss geöffnet, um einen Zugang zu schaffen). Dem Innenraum des AGR-Kühlers kann eine Reinigungslösung zugegeben werden, und es wird ein Einweichen ermöglicht. Die nun verschmutzte Lösung wird entleert, und der Prozess wird wiederholt, bis der gewünschte Reinheitsgrad erreicht ist. Geeignete Reinigungslösungen können schaumarme Salze, wie z.B. Trinatriumphosphat, enthalten, die kommerziell erhältlich sind. In einer anderen Ausführungsform kann der AGR-Kühler über ein Reinigungssystem gereinigt werden, während er mit dem Motor gekoppelt ist.
10 zeigt eine Ausführungsform eines Systems zur Reinigung einer Gasseite des AGR-Kühlers. Das System kann als Füll- und Spülsystem bezeichnet werden, das den AGR-Kühler vollständig füllen und spülen kann, während dieser mit dem Motor verbunden ist. Anstatt den Kühler zu entfernen, den Wärmetauscher zu demontieren und warm zu füllen, können alle Arbeiten an dem Motor mit nicht toxischen Lösungsmitteln und Wasser durchgeführt werden. Die Vorrichtung und der Prozess ermöglichen es, den Kühler durch die Reinigungslösung nahezu vollständig zu füllen und dann ohne Verwendung von Pumpen oder Vakuum nahezu vollständig zu entleeren.
Im Einzelnen zeigt 10 ein Reinigungssystem 1000 zur Reinigung des AGR-Kühlers 1002 (welcher ein beliebiger der hier beschriebenen und in den 1–2, 4 und 5–8 gezeigten AGR-Kühler sein kann). Das Reinigungssystem enthält eine Pumpe 1004 zum Pumpen von Fluiden durch den und aus dem AGR-Kühler. Ein Ableitschlauch 1006 ist mit der Pumpe verbunden und kann ein Fluid von dem AGR-Kühler und Pumpensystem in einen Abfluss leiten. Ein Rückführungsschlauch 1008 ist ferner an einem Anschlussstück 1010 der Pumpe mit der Pumpe direkt gekoppelt. Ein zweites Ende des Rückführungsschlauchs ist mit einem Abgaseinlass 1012 des AGR-Kühlers verbunden. In einem Beispiel kann das Anschlussstück ein Ventil enthalten, das zwischen einem Pumpenmodus, in dem das Fluid über den Rückführungsschlauch aus der Pumpe heraus geleitet wird, und einem Ableitmodus, in dem das Fluid über den Ableitschlauch aus der Pumpe geleitet wird, umschaltbar ist. Ein Saugschlauch 1014 ist zwischen einem Abgasauslass 1016 des AGR-Kühlers und der Pumpe angeschlossen. Speziell ist ein erstes Ende des Saugschlauchs direkt mit einem Sammelrohr 1018 verbunden, das um den und über dem Abgasauslass angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Sammelrohr eine Öffnung des Abgasauslasses vollständig bedecken. Ein Entlüftungsrohr 1020 ist ebenfalls direkt mit dem Sammelrohr verbunden. Zur Befüllung des AGR-Kühlers mit eine Reinigungslösung und/oder mit Wasser ist eine Füllrohrleitung 1022 mit dem Abgaseinlass direkt verbunden.
11 zeigt ein Verfahren 1100 zur Reinigung des AGR-Kühlers mittels eines Reinigungssystems, wie bspw. des Reinigungssystems, das in 10 dargestellt ist. Bei 1102 enthält das Verfahren ein Entfernen eines Abgasbalgabschnitts des Abgaseinlasses des AGR-Kühlers und Entfernen eines Kniestücks von dem Abgasauslass des AGR-Kühlers. Bei 1104 enthält das Verfahren, dass das Sammelrohr (z.B. das Sammelrohr 1018 in 10) an den Abgasauslass des AGR-Kühlers angeschlossen wird und der Saugschlauch (z.B. der Saugschlauch 1014 in 10) vom dem Sammelrohr aus an die Pumpe (z.B. die Pumpe 1004 in 10) angeschlossen wird. Das Verfahren kann bei 1104 das Anbringen einer Victaulic-Kupplungsdichtung an dem Abgasauslass enthalten. Bei 1106 enthält das Verfahren ein Füllen des AGR-Kühlers über das Füllrohr (z.B. das Füllrohr 1022) in dem Abgaseinlass mit einer ersten Reinigungslösungsmenge. In einem Beispiel kann die Reinigungslösungsmenge ungefähr vier Gallonen betragen. Das Volumen kann jedoch auf einem internen Volumen des AGR-Kühlers basieren. Bei 1108 enthält das Verfahren ein Strömenlassen von Wasser durch die Einfüllleitung, bis das Wasser aus dem Sammelrohr-Entlüftungsrohr (z.B. dem Entlüftungsrohr 1020 in 10) an dem Abgasauslass austritt. Bei 1110 enthält das Verfahren, dass der Rückführungsschlauch (z.B. der Rückführungsschlauch 1008 in 10) in den Abgaseinlass eingeführt, die Pumpe in dem Pumpenbetriebmodus eingeschaltet und die Reinigungslösung für eine erste Dauer durch den AGR-Kühler wieder umgewälzt wird (z.B. durch das Leiten der Reinigungslösung durch den Rückführungsschlauch, von der Pumpe zu dem AGR-Kühler, durch den AGR-Kühler, aus dem Saugschlauch heraus und zurück zu der Pumpe). In einem Beispiel beträgt die Dauer etwa eine Stunde.
Bei 1112 enthält das Verfahren ein Drehen der Pumpe in den Ableitmodus und Ableiten der Reinigungslösung aus dem AGR-Kühler über den Saugschlauch und den Ableitschlauch (z.B. den Ableitschlauch 1006 in 10), der mit der Pumpe verbunden ist, während der AGR-Kühler für eine zweite Dauer über das Füllrohr mit Wasser befüllt wird. Das gesamte Wasser wird dann aus dem AGR-Kühler abgelassen. Bei 1114 enthält das Verfahren ein Stoppen der Pumpe und Füllen des AGR-Kühlers mit einer zweiten Reinigungslösungsmenge und erneutes Umwälzen der zweiten Reinigungslösungsmenge durch den AGR-Kühler und Wiederholen der bei 1106, 1108, 1110 und 1112 beschriebenen Verfahren. Bei 1116 enthält das Verfahren ein Entfernen des Sammelrohrs von dem Abgasauslass, Absaugen des Restwassers und eine erneute Montage des AGR-Kühlers. Auf diese Weise kann der AGR-Kühler gespült und gereinigt werden, wodurch Verschmutzungsmaterialien aus dem AGR-Kühler entfernt werden.
5–7 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit relativer Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn sie gezeigt sind, dass sie direkt in Kontakt miteinander stehen oder direkt miteinander verbunden sind, können solche Elemente zumindest in einem Beispiel als direkt einander berührend bzw. direkt miteinander verbunden bezeichnet werden. In ähnlicher Weise können als aneinander angrenzend oder nebeneinander liegend veranschaulichte Elemente zumindest in einem Beispiel aneinander grenzende bzw. nebeneinander liegende Elemente sein. Zum Beispiel können Komponenten, die im flächenteilenden Kontakt miteinander liegen, als im flächenteilenden Kontakt stehend bezeichnet werden. As ein weiteres Beispiel können Elemente, die nur mit einem Zwischenraum und keiner anderen Komponente dazwischen voneinander beabstandet angeordnet sind, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als ein noch weiteres Beispiel können Elemente, die relativ zueinander oberhalb/unterhalb voneinander, an gegenüberliegenden Seiten zueinander oder links/rechts voneinander dargestellt sind, als solche bezeichnet werden. Außerdem kann, wie in den Abbildungen gezeigt, ein oberstes Element oder oberster Punkt des Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden, und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann in mindestens einem Beispiel als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, können oben/unten, obere/untere, oberhalb/unterhalb relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren sein und verwendet werden, um die Positionierung von Elementen der Abbildungen relativ zueinander zu beschreiben. Als solche sind die oberhalb anderer Elemente gezeigten Elemente in einem Beispiel vertikal oberhalb der anderen Elemente angeordnet. Als ein noch weiteres Beispiel können die Formen der in den Figuren dargestellten Elemente als jene Formen (z.B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, gerundet, abgeschrägt, gewinkelt oder ähnliches) aufweisend bezeichnet werden. Darüber hinaus können Elemente, die als einander schneidend dargestellt sind, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente bezeichnet werden. Noch weiter kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
Als eine Ausführungsform umfasst ein Abgasrückführungskühler: einen Abgaseinlass und einen Abgasauslass, der von dem Abgaseinlass beabstandet ist; mehrere Kühlrohre, die zwischen dem Abgaseinlass und dem Abgasauslass angeordnet sind; und ein Leitblech, das in der Nähe des Abgaseinlasses angeordnet ist und zwischen den mehreren Kühlrohren und dem Abgaseinlass eingefügt ist, wobei das Leitblech ein Abgas, das in den AGR-Kühler eintritt, auf einem definierten Weg durch den Abgaseinlass zu den mehreren Kühlrohren leitet. In einem ersten Beispiel des AGR-Kühlers ist das Leitblech zwischen einer Seitenwand eines Gehäuses des AGR-Kühlers und einer ersten Gruppe von Kühlrohren der mehreren Kühlrohre positioniert, die in der Nähe des Einlasses positioniert sind. In einem zweiten Beispiel des AGR-Kühlers weisen die mehreren Kühlrohre ferner eine zweite Gruppe von Kühlrohren auf, die stromabwärts von der ersten Gruppe von Kühlrohren in Bezug auf eine Richtung der Abgasströmung durch den AGR-Kühler angeordnet ist, und das Leitblech ist zwischen dem Einlass und der zweiten Gruppe von Kühlrohren sowie zwischen der Seitenwand und der ersten Gruppe von Kühlrohren positioniert. In einem dritten Beispiel des AGR-Kühlers sind Kühlrohre der zweiten Gruppe von Kühlrohren in einer stromabwärtigen Richtung hinter dem Leitblech angeordnet, wobei keine Kühlrohre vorhanden sind, die in einem von dem Leitblech belegten Zwischenraum angeordnet sind. In einem vierten Beispiel des AGR-Kühlers ist das Leitblech ein erstes Leitblech, das zwischen einer ersten Seitenwand des Gehäuses und der ersten Gruppe von Kühlrohren angeordnet ist, und ferner ein zweites Leitblech aufweisend, das zwischen einer zweiten Seitenwand des Gehäuses und der ersten Gruppe von Kühlrohren angeordnet ist, wobei die zweite Seitenwand über einer Mittelachse des AGR-Kühlers der ersten Seitenwand gegenüberliegend positioniert ist. In einem fünften Beispiel des AGR-Kühlers weist der AGR-Kühler ferner einen Rohrboden auf, der sich über den AGR-Kühler zwischen gegenüberliegenden inneren Seitenwänden eines Gehäuses des AGR-Kühlers erstreckt, wobei Enden von Kühlrohren der mehreren Kühlrohre an dem Rohrboden angeordnet sind. In einem sechsten Beispiel des AGR-Kühlers umfasst der AGR-Kühler außerdem eine Schweißnaht zwischen einer ersten abgeschrägte Kante einer inneren Seitenwand des Gehäuses und einer zweiten abgeschrägte Kante des Rohrbodens. In einem siebten Beispiel des AGR-Kühlers ist die erste abgeschrägte Kante unter einem Winkel von etwa 45 Grad angeordnet, und die zweite abgeschrägte Kante ist unter einem Winkel von etwa 25 Grad angeordnet. In einem achten Beispiel des AGR-Kühlers umfasst der AGR-Kühler ferner mehrere Rippen, die zwischen Kühlrohren mehrerer Kühlrohre angeordnet sind, wobei eine Rippendichte der mehreren Rippen näher an einer inneren Seitenwand eines Gehäuses des AGR-Kühlers kleiner als in einer Mitte des AGR-Kühlers ist. In einem Beispiel beträgt die Rippendichte nahe an dem Abgaseinlass und der inneren Seitenwand weniger als 50% einer Rippendichte nahe des Abgasauslasses. In einem neunten Beispiel des AGR-Kühlers umfasst der AGR-Kühler ferner äußere Leitbleche, die sich um einen äußeren Umfang eines Gehäuses des AGR-Kühlers herum erstrecken und voneinander beabstandet sind, wobei ein Dichtungsmaterial um den äußeren Umfang der äußeren Leitbleche herum angeordnet ist, wobei jedes äußere Leitblech der äußeren Leitbleche ein polymeres Dichtungsmaterial enthält, das um einen gesamten äußeren Umfang des äußeren Leitblechs herum angeordnet ist. In einem Beispiel ist das Dichtungsmaterial Fluorpolymer, das ein anteiliges Copolymer aus Tetrafluorethylen und Propylen enthält. In einem weiteren Beispiel des AGR-Kühlers umfasst der AGR-Kühler außerdem mindestens eine Öffnung, die in einem oder mehreren der äußeren Leitbleche angeordnet und so bemessen und geformt ist, dass eine Ableitrate unterhalb von 15 Minuten erreicht wird. In einem weiteren Beispiel des AGR-Kühlers umfasst der AGR-Kühler ferner einen Kühlmitteleinlass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt ist und an einem Boden des AGR-Kühlers angeordnet ist, und einen Kühlmittelauslass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt ist und an einer Oberseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, wobei ein Kühlmittel durch die Kühlrohre von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass strömt.
In einer weiteren Ausführungsform weist ein Abgasrückführungs(AGR)-Kühler auf: mehrere Kühlrohre, die zwischen einem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers angeordnet sind; ein Gehäuse, das die mehreren Kühlrohre im Innern des AGR-Kühlers umgibt und umschließt, wobei das Gehäuse mehrere äußere Leitbleche aufweist, die entlang einer Länge des AGR-Kühlers in einer Richtung der Abgasströmung durch den AGR-Kühler voneinander getrennt angeordnet sind, wobei sich jedes äußere Leitblech der mehreren äußeren Leitbleche um einen gesamten Außenumfang des Gehäuses erstreckt und ein polymeres Dichtungsmaterial enthält, das um einen gesamten Außenumfang des äußeren Leitblechs herum angeordnet ist. In einem Beispiel werden die mehreren Kühlrohre zu mehreren Bündelgruppen aus mehreren Kühlrohren gruppiert, und jedes äußere Leitblech der mehreren äußeren Leitbleche wird zwischen benachbarten Bündelgruppen oder einer Bündelgruppe und entweder dem Abgaseinlass oder dem Abgasauslass positioniert. In einem weiteren Beispiel ist das polymere Dichtungsmaterial ein Fluorpolymer, das ein anteiliges Copolymer aus Tetrafluorethylen und Propylen enthält.
In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Abgasrückführungs(AGR)-Kühler: mehrere Kühlrohre, die zwischen einem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers angeordnet sind und innerhalb eines Gehäuses des AGR-Kühlers eingeschlossen sind, wobei eine erste Gruppe der mehreren Kühlrohre in der Nähe des Abgaseinlasses angeordnet ist und eine zweite Gruppe der mehreren Kühlrohre in der Nähe und stromabwärts von der ersten Gruppe angeordnet ist, wobei die erste Gruppe und die zweite Gruppe jeweils zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses angeordnet sind; und ein erstes Leitblech, das zwischen einer ersten Seitenwand des Gehäuses und der ersten Gruppe angeordnet ist, sowie ein zweites Leitblech, das zwischen einer zweiten Seitenwand des Gehäuses und der ersten Gruppe angeordnet ist, wobei Kanten des ersten Leitbleches und des zweiten Leitbleches relativ zu dem Abgaseinlass vor der zweiten Gruppe angeordnet sind. In einem Beispiel ist eine Breite der ersten Gruppe, zwischen einem äußersten Rohr der ersten Gruppe auf einer ersten Seite der ersten Gruppe und einem äußersten Rohr der ersten Gruppe auf einer zweiten Seite der ersten Gruppe, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt, schmaler als eine Breite der zweiten Gruppe. In einem weiteren Beispiel enthält ein Bereich des AGR-Kühlers, der das erste Leitblech und das zweite Leitblech enthält, keine Kühlrohre.
In einer anderen Darstellung umfasst ein System eine Steuervorrichtung, die funktionsfähig ist, um auf ein Signal zu reagieren, das einen bestimmten Verschmutzungsgrad in einem AGR-Kühler anzeigt, indem sie einen AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus einleitet. In einem Beispiel ist das Signal ein Sensorsignal, das eine oder mehrere Temperaturdifferenzen zwischen einem Einlass und Auslass des AGR-Kühlers anzeigt. In einem weiteren Beispiel ist das Signal ein Sensorsignal, das eine absolute Abgastemperatur an einem Auslass des AGR-Kühlers anzeigt. In einem noch weiteren Beispiel ist das Signal ein Sensorsignal, das einen Druckabfall über dem AGR-Kühler anzeigt. In einer Ausführungsvariante enthält die Steuervorrichtung eines oder mehrere von dem Alter eines mit dem AGR-Kühler gekoppelten Motors, den Einsatzstunden des Motors, den Einsatzstunden des AGR-Kühlers, einer Zeit seit einem Ölwechsel des Motors, einer Zeit seit einer vorherigen Reinigung des AGR-Kühlers und einer Betriebsdauer des Motors, um festzustellen, ob der AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus eingeleitet werden soll. In einem Beispiel umfasst der Reinigungsbetriebsmodus eine Überversorgung mindestens eines Zylinders eines Motors mit Kraftstoff, um dadurch das Abgas zu erhitzen und den AGR-Kühler zu reinigen. In einem weiteren Beispiel enthält der Reinigungsbetriebsmodus eine Aktivierung eines Heizelementes, das mit dem AGR-Kühler gekoppelt ist, um dadurch den AGR-Kühler zu erwärmen und den AGR-Kühler zu reinigen. In einem noch weiteren Beispiel enthält der Reinigungsbetriebsmodus eine Verzögerung der Kraftstoffeinspritzung eines oder mehrerer Zylinder eines Motors, um dadurch den brennenden Kraftstoff in das Abgas zu leiten und damit den AGR-Kühler zu reinigen. In einem weiteren Beispiel enthält der Reinigungsbetriebsmodus eine Bereitstellung eines Signals und eine anschließende manuelle Reinigung des AGR-Kühlers. In einem Beispiel kommuniziert die Steuervorrichtung vor oder während des Reinigungsbetriebsmodus mit einer anderen Lokomotive in einem Bestand mit dieser, um festzustellen oder zu verhindern, ob bzw. dass die andere Lokomotive in einen Reinigungsbetriebsmodus eintritt. In einem weiteren Beispiel des Systems bestimmt die Steuervorrichtung eines oder mehrere von akkumulierten Motorumdrehungen bei geringer oder keiner Last, der Lastmenge und Motordrehzahlen als Funktion von MWh als mindestens einen Faktor bei der Bestimmung, ob der AGR-Kühler-Reinigungsbetriebsmodus einzuleiten ist. In einem noch weiteren Beispiel des Systems leitet die Steuervorrichtung eine Erzeugung eines Gegendruck ein, um einen Motor (aufgrund von Pumpverlusten) zu veranlassen, Arbeit zu verrichten und dabei das Abgas auf eine Temperatur zu erwärmen, die ausreichend hoch ist, um Verschmutzungen in dem AGR-Kühler zu reduzieren oder zu entfernen.
In einer weiteren Darstellung umfasst ein AGR-Kühler: mehrere Kühlrohre, die zwischen einem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers angeordnet und in einem Gehäuse des AGR-Kühlers eingeschlossen sind; einen Rohrboden, der sich über den AGR-Kühler zwischen gegenüberliegenden ersten und zweiten inneren Sseitenwänden des Gehäuses erstreckt, wobei Enden der mehreren Kühlrohre an dem Rohrboden angeordnet sind; und eine Schweißnaht zwischen einer ersten abgeschrägten Kante der ersten inneren Seitenwand und einer zweiten abgeschrägten Kante des Rohrbodens mit einer im Wesentlichen 100%-igen Nahtdurchdringung. Der AGR-Kühler kann ferner eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: mehrere Rippen, die zwischen Kühlrohren der mehreren Kühlrohre angeordnet sind, wobei eine Rippendichte der mehreren Rippen in der Nähe einer inneren Seitenwand des Gehäuses des AGR-Kühlers geringer als in einer Mitte des AGR-Kühlers ist; das Gehäuse, das die mehreren Kühlrohre im Innern des AGR-Kühlers umgibt und umschließt, wobei das Gehäuse mehrere äußere Leitbleche aufweist, die entlang einer Länge des AGR-Kühlers in einer Richtung der Abgasströmung durch den AGR-Kühler voneinander beabstandet sind, wobei jedes äußere Leitblech der mehreren äußeren Leitblechen eine Öffnung enthält, die in mindestens einer von einer oberen und einer unteren äußeren Seitenwand der äußeren Leitbleche angeordnet ist; und einen Kühlmitteleinlass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt und an einer Unterseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, und einen Kühlmittelauslass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt und an einer Oberseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, wobei das Kühlmittel durch die Kühlrohre von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass in einer zu der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung strömt.
In einer weiteren Darstellung umfasst ein AGR-Kühler: mehrere Kühlrohre, die zwischen einem Abgaseinlass und -auslasst des AGR-Kühlers angeordnet und in einem Gehäuse des AGR-Kühlers eingeschlossen sind; und mehrere Rippen, die zwischen Kühlrohren mehrerer Kühlrohre angeordnet sind, wobei eine Rippendichte der mehreren Rippen in der Nähe einer inneren Seitenwand des Gehäuses des AGR-Kühlers kleiner als in einer Mitte des AGR-Kühlers ist. Der AGR-Kühler kann ferner eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: einen Rohrboden, der sich über den AGR-Kühler zwischen gegenüberliegenden ersten und zweiten inneren Seitenwänden des Gehäuses erstreckt, wobei Enden der mehreren Kühlrohre an dem Rohrboden angeordnet sind, und eine Schweißnaht zwischen einem ersten abgeschrägten Rand der ersten inneren Seitenwand und einem zweiten abgeschrägten Rand des Rohrbodens mit einer im Wesentlichen 100%-igen Schweißnahtdurchdringung; das Gehäuse, das die mehreren Kühlrohre im Innern des AGR-Kühlers umgibt und umschließt, wobei das Gehäuse mehrere äußere Leitblechen enthält, die entlang einer Länge des AGR-Kühlers in einer Richtung der Abgasströmung durch den AGR-Kühler voneinander beabstandet sind, wobei jedes äußere Leitblech der mehreren äußeren Leitbleche eine Öffnung aufweist, die in mindestens einer von einer oberen und einer unteren äußeren Seitenwand des äußeren Leitblechs angeordnet ist; und einen Kühlmitteleinlass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt und an einer Unterseite des AGR-Kühlers angeordnet ist und einen Kühlmittelauslass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt und an einer Oberseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, wobei ein Kühlmittel durch die Kühlrohre von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass in einer zu der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung strömt.
In noch einer weiteren Darstellung umfasst ein Abgasrückführungs(AGR)-Kühler: mehrere Kühlrohre, die zwischen einem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers angeordnet sind; und ein Gehäuse, das die mehreren Kühlrohre im Innern des AGR-Kühlers umgibt und umschließt, wobei das Gehäuse mehrere äußere Leitbleche enthält, die entlang einer Länge des AGR-Kühlers in einer Richtung der Abgasströmung durch den AGR-Kühler voneinander beabstandet sind, wobei jedes äußere Leitblech der mehreren äußeren Leitblechen eine Öffnung enthält, die in mindestens einer von einer oberen und einer unteren äußeren Seitenwand des äußeren Leitblechs angeordnet ist. Der AGR-Kühler kann ferner eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: mehrere Rippen, die zwischen Kühlrohren der mehreren Kühlrohre angeordnet sind, wobei eine Rippendichte der mehreren Rippen in der Nähe einer inneren Seitenwand des Gehäuses des AGR-Kühlers kleiner als in einer Mitte des AGR-Kühlers ist; einen Rohrboden, der sich über den AGR-Kühler zwischen gegenüberliegenden ersten und zweiten inneren Seitenwänden des Gehäuses erstreckt, wobei Enden der mehreren Kühlrohre an dem Rohrboden angeordnet sind, und eine Schweißnaht zwischen einer ersten abgeschrägten Kante der ersten inneren Seitenwand und einer zweiten abgeschrägten Kante des Rohrbodens mit einer im Wesentlichen 100%-igen Schweißnahtdurchdringung; und einen Kühlmitteleinlass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt und an einer Unterseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, und einen Kühlmittelauslass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt und an einer Oberseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, wobei ein Kühlmittel durch die Kühlrohre von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass in einer zu der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung strömt.
In einer noch weiteren Darstellung umfasst ein Abgasrückführungs(AGR)-Kühler: mehrere Kühlrohre, die zwischen einem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers angeordnet sind; einen Kühlmitteleinlass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt und an einer Unterseite des AGR-Kühlers angeordnet ist; und einen Kühlmittelauslass, der mit den mehreren Kühlrohren strömungsmäßig gekoppelt und an einer Oberseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, wobei ein Kühlmittel durch die Kühlrohre von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass in einer zu der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung hindurchströmt. Der AGR-Kühler kann ferner eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: mehrere Rippen, die zwischen Kühlrohren der mehreren Kühlrohre angeordnet sind, wobei eine Rippendichte der mehreren Rippen in der Nähe einer inneren Seitenwand des Gehäuses des AGR-Kühlers kleiner ist als in einer Mitte des AGR-Kühlers; einen Rohrboden, der sich über den AGR-Kühler zwischen gegenüberliegenden ersten und zweiten inneren Seitenwänden des Gehäuses erstreckt, wobei Enden der mehreren Kühlrohre an dem Rohrboden angeordnet sind, und eine Schweißnaht zwischen einer ersten abgeschrägten Kante der ersten inneren Seitenwand und einer zweiten abgeschrägten Kante des Rohrbodens mit im Wesentlichen 100%-iger Schweißnahtdurchdringung; und das Gehäuse, das die mehreren Kühlrohre im Innern des AGR-Kühlers umgibt und umschließt, wobei das Gehäuse mehrere äußere Leitbleche aufweist, die entlang einer Länge des AGR-Kühlers in einer Richtung der Abgasströmung durch den AGR-Kühler voneinander beabstandet sind, wobei jedes äußere Leitblech der mehreren äußeren Leitbleche eine Öffnung aufweist, die in mindestens einer von einer oberen und einer unteren äußeren Seitenwand des äußeren Leitblechs angeordnet ist.
Wie hierin verwendet, sollte ein Element oder ein Schritt, das oder der in der Einzahl erwähnt und dem Wort „ein“ oder „eine“ vorangestellt wird, so verstanden werden, dass es oder er eine Mehrzahl der genannten Elemente oder Schritte nicht ausschließt, es sei denn, dass dies ausdrücklich erwähnt wird. Darüber hinaus schließen Verweise auf „eine Ausführungsform“ der Erfindung nicht aus, dass es zusätzliche Ausführungsformen gibt, die auch die erwähnten Merkmale mit enthalten. Sofern außerdem nicht ausdrücklich anders angegeben ist, können Ausführungsformen, die ein Element oder mehrere Elemente mit einer bestimmten Eigenschaft „umfassen“, „enthalten“ oder „aufweisen“, zusätzliche solche Elemente enthalten, die diese Eigenschaft nicht haben. Die Begriffe „einschließlich“ und „in welchen“ werden als Klartextäquivalente der jeweiligen Begriffe „umfassend“ und „worin“ verwendet. Darüber hinaus werden die Begriffe „erste“, „zweite“ und „dritte“ usw. lediglich als Bezeichnungen verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen oder eine bestimmte Reihenfolge der Positionen ihren Objekte auferlegen.
Die hierin angegebenen Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichttransitorischen Speicher gespeichert sein und von dem Steuersystem, einschließlich der Steuervorrichtung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und anderer Motbauteilen ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere von beliebig vielen Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuerten, interruptgesteuerten, Multitasking, Multi-Threading und dergleichen, repräsentieren. Als solches können verschiedene dargestellte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge, parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern ist zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Je nach bestimmter Strategie, die verwendet wird, können eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen einen Code grafisch darstellen, der in den nicht-transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert werden soll, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführung der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten enthält, in Verbindung mit der elektronischen Steuervorrichtung durchgeführt werden.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um einen Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Sachgebiet in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung von jeglichen integrierten Verfahren. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die dem Durchschnittsfachmann auf dem Sachgebiet einfallen können. Solche weiteren Beispiele sind als im Umfang der Ansprüche enthalten zu verstehen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich nicht von dem Wortsinn der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.

Claims

Abgasrückführungs(AGR)-Kühler, der aufweist: einen Abgaseinlass und einen Abgasauslass, der von dem Abgaseinlass beabstandet ist; mehrere Kühlrohre, die zwischen dem Abgaseinlass und dem Abgasauslass angeordnet sind; und ein Leitblech, das in der Nähe des Abgaseinlasses positioniert und zwischen den mehreren Kühlrohren und dem Abgaseinlass eingefügt ist, wobei das Leitblech eingerichtet ist, um ein Abgas, das durch den Abgaseinlass in den AGR-Kühler eintritt, auf einem definierten Weg zu den mehreren Kühlrohren zu leiten.
AGR-Kühler nach Anspruch 1, wobei das Leitblech zwischen einer Seitenwand eines Gehäuses des AGR-Kühlers und einer ersten Gruppe von Kühlrohren der mehreren Kühlrohre, die in der Nähe des Abgaseinlasses positioniert sind, angeordnet ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 2, wobei die mehreren Kühlrohre ferner eine zweite Gruppe von Kühlrohren aufweisen, die relativ zu einer Richtung der Abgasströmung durch den AGR-Kühler stromabwärts von der ersten Gruppe von Kühlrohren angeordnet ist, und wobei das Leitblech zwischen dem Einlass und der zweiten Gruppe von Kühlrohren und zwischen der Seitenwand und der ersten Gruppe von Kühlrohren angeordnet ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 3, wobei Kühlrohre der zweiten Gruppe von Kühlrohren in einer stromabwärtigen Richtung hinter dem Leitblech positioniert sind und wobei keine Kühlrohre vorhanden sind, die innerhalb eines Raums angeordnet sind, der von dem Leitblech besetzt ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 2, wobei die Seitenwand eine erste Seitenwand des Gehäuses ist und wobei das Leitblech ein erstes Leitblech ist, das zwischen der ersten Seitenwand des Gehäuses und der ersten Gruppe von Kühlrohren positioniert ist, und der ferner ein zweites Leitblech aufweist, das zwischen einer zweiten Seitenwand des Gehäuses und der ersten Gruppe von Kühlrohren positioniert ist, wobei die zweite Seitenwand über der Mittelachse des AGR-Kühlers der ersten Seitenwand gegenüberliegend angeordnet ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 1, der ferner einen Rohrboden aufweist, der sich über den AGR-Kühler zwischen gegenüberliegenden inneren Seitenwänden eines Gehäuses des AGR-Kühlers erstreckt, wobei Enden der Kühlrohre der mehreren Kühlrohre an dem Rohrboden angeordnet sind.
AGR-Kühler nach Anspruch 6, der ferner eine Schweißnaht zwischen einer ersten abgeschrägten Kante einer inneren Seitenwand des Gehäuses und einer zweiten abgeschrägten Kante des Rohrbodens aufweist.
AGR-Kühler nach Anspruch 7, wobei die erste abgeschrägte Kante unter einem Winkel von ungefähr 45 Grad angeordnet ist und die zweite abgeschrägte Kante unter einem Winkel von ungefähr 25 Grad angeordnet ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 1, der ferner mehrere Rippen aufweist, die zwischen Kühlrohren der mehreren Kühlrohre angeordnet sind, wobei eine Rippendichte der mehreren Rippen in der Nähe einer inneren Seitenwand eines Gehäuses des AGR-Kühlers kleiner als in einer Mitte des AGR-Kühlers ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 9, wobei die Rippendichte in der Nähe des Abgaseinlasses und der inneren Seitenwand kleiner als 50% einer Rippendichte in der Nähe des Abgasauslasses ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 1, der ferner äußere Leitbleche aufweist, die sich um einen äußeren Umfang eines Gehäuses des AGR-Kühlers herum erstrecken und voneinander beabstandet sind, wobei ein Dichtungsmaterial um einen äußeren Umfang der äußeren Leitbleche herum enthalten ist, wobei jedes äußere Leitblech der äußeren Leitbleche ein Polymerdichtungsmaterial enthält, das um einen gesamten äußeren Umfang des äußeren Leitblechs herum angeordnet ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 11, wobei das Dichtungsmaterial Fluorpolymer ist, das ein anteiliges Copolymer von Tetrafluorethylen und Propylen enthält.
AGR-Kühler nach Anspruch 11, der ferner wenigstens eine Öffnung aufweist, die in einem oder mehreren der äußeren Leitbleche angeordnet ist und die in bemessen und gestaltet ist, um eine Ableitrate unter 15 Minuten zu erreichen.
AGR-Kühler nach Anspruch 1, der ferner einen Kühlmitteleinlass, der mit den mehreren Kühlrohren in Fluidverbindung steht und an einer Unterseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, und einen Kühlmittelauslass aufweist, der mit den mehreren Kühlrohren in Fluidverbindung steht und an einer Oberseite des AGR-Kühlers angeordnet ist, wobei ein Kühlmittel durch die Kühlrohre von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass hindurchströmt.
Abgasrückführungs(AGR)-Kühler, der aufweist: mehrere Kühlrohre, die zwischen einem Abgaseinlass und einem Abgasauslass des AGR-Kühlers angeordnet sind; und ein Gehäuse, das die mehreren Kühlrohre innerhalb des AGR-Kühlers umgibt und umschließt, wobei das Gehäuse mehrere äußere Leitbleche enthält, die entlang einer Länge des AGR-Kühlers in einer Richtung der Abgasströmung durch den AGR-Kühler voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei sich jedes äußere Leitblech der mehreren äußeren Leitblechen um einen gesamten äußeren Umfang des Gehäuses herum erstreckt und ein Polymerdichtungsmaterial enthält, das um einen gesamten äußeren Umfang des äußeren Leitblechs herum angeordnet ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 15, wobei mehreren Kühlrohre in mehrere Bündelgruppen on mehreren Kühlrohren gruppiert ist und wobei jedes äußere Leitblech der mehreren äußeren Leitbleche zwischen benachbarten Bündelgruppen oder zwischen einer der Bündelgruppen und entweder dem Abgaseinlass oder -auslass angeordnet ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 15, wobei das Polymerdichtungsmaterial ein Fluorpolymer ist, das ein anteiliges Copolymer von Tetrafluorethylen und Propylen enthält.
Abgasrückführungs(AGR)-Kühler, der aufweist: mehrere Kühlrohre, die zwischen einem Abgaseinlass und -auslass des AGR-Kühlers angeordnet und im Innern eines Gehäuses des AGR-Kühlers eingeschlossen sind, wobei eine erste Gruppe der mehreren Kühlrohre in der Nähe des Abgaseinlasses angeordnet ist und eine zweite Gruppe der mehreren Kühlrohre benachbart zu und stromabwärts von der ersten Gruppe angeordnet ist, wobei die erste Gruppe und die zweite Gruppe jeweils zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses angeordnet sind; und ein erstes Leitblech, das zwischen einer ersten Seitenwand des Gehäuses und der ersten Gruppe positioniert ist, und ein zweites Leitblech, das zwischen einer zweiten Seitenwand des Gehäuses und der ersten Gruppe positioniert ist, wobei Kanten des ersten Leitbleches und des zweiten Leitbleches vor der zweiten Gruppe relativ zu dem Abgaseinlass positioniert sind.
AGR-Kühler nach Anspruch 18, wobei eine Breite der ersten Gruppe zwischen einem äußersten Rohr der ersten Gruppe auf einer ersten Seite der ersten Gruppe und einem äußersten Rohr der ersten Gruppe auf einer zweiten Seite der ersten Gruppe, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt, enger als eine Breite der zweiten Gruppe ist.
AGR-Kühler nach Anspruch 18, wobei ein Bereich des AGR-Kühlers, der das erste Leitblech und das zweite Leitblech enthält, keine Kühlrohre enthält.