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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf die Konstruktion eines Kühlers für ein Abgasrückführungssystem einer Turbolader-Brennkraftmaschine.
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Kraftmaschinensysteme können die Rückführung von Abgas von einem Kraftmaschinen-Auslasssystem zu einem Kraftmaschinen-Einlasssystem verwenden, ein Prozess, der als Abgasrückführung (AGR) bezeichnet wird, um die geregelten Emissionen zu verringern. Ein Turbolader-Kraftmaschinensystem kann z. B. ein Hochdruck-AGR-System (HP-AGR-System) enthalten, das Abgas vom Auslasskrümmer stromaufwärts der Turboladerturbine zum Einlasskanal stromabwärts eines Turboladerkompressors und stromaufwärts des Einlasskrümmers zurückführt. Dementsprechend kann das Abgas zurückgeführt und mit der frischen Einlassluft vom Turboladerkompressor kombiniert werden, was zu einem komprimierten Gemisch aus frischer Einlassluft und zurückgeführtem Abgas stromabwärts des Kompressors führt. Ein AGR-Ventil kann gesteuert werden, um den Betrag der zurückgeführten Abgasströmung einzustellen und eine Sollverdünnung der Einlassluft zu erreichen, wobei die Sollverdünnung der Einlassluft auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine basiert. Das durch das AGR-System geleitete HP-Abgas wird gemessen und basierend auf der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine während des Kraftmaschinenbetriebs eingestellt, um eine erwünschte Verbrennungsstabilität der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten, während Emissions- und Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Vorteile bereitgestellt werden.
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Viele Kraftmaschinensysteme verwenden zwei Reihen von Zylindern, die in einer V-Formation angeordnet sind, was außerdem als eine V-Kraftmaschine bekannt ist. In Turbolader-V-Kraftmaschinen können außerdem zwei Turbolader verwendet werden, um die Einlassladung zu komprimieren. Eine übliche Konfiguration ist eine Kraftmaschine mit parallelen Zwillingsturboladern, wobei ein Turbolader einer Zylinderreihe zugeordnet ist. Außerdem arbeiten die beiden Turbolader einzeln, so dass die komprimierte Ladung von einem Turbolader nicht in den Einlass des zweiten Turboladers eingespeist wird. Bei diesem Typ des Systems ist jeder Turbolader durch das Abgas von den Auslasskrümmern ihrer jeweiligen Zylinderreihen angetrieben. Wenn ein HP-AGR-System außerdem mit einer Kraftmaschine mit parallelen Zwillingsturboladern verwendet wird, dann wird ein Anteil des Abgases von beiden Zylinderreihen durch ein AGR-System geleitet. Ein Problem, das sich bei der Implementierung eines HP-AGR-Systems mit parallelen Zwillingsturboladern ergibt, ist, dass die Systeme ein Aufladungsungleichgewicht der Turbolader erfahren können, das ein Ergebnis ungleicher Abgasleitungen ist. Das Aufladungsungleichgewicht der Turbolader kann zu einem ungünstigen Kraftmaschinenbetrieb führen.
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In einer Anordnung eines AGR-Systems, die durch Gladden und Mineart in
US 8297054 gezeigt ist, ist ein AGR-Kreislauf mit zwei Zylinderreihen verbunden, die in einer v-Konfiguration angeordnet sind. Das Kraftmaschinensystem enthält zwei Hauptturbolader, die in einer Ausführungsform Abgas parallel zu den Nachbehandlungsvorrichtungen ausströmen lassen. Der AGR-Kreislauf enthält zwei Einlassöffnungen, die fluidtechnisch mit den beiden Auslasskrümmern verbunden sind, die der ersten und der zweiten Zylinderreihe entsprechen. Außerdem sind die beiden Einlassöffnungen fluidtechnisch über einen Fluidkanal mit einem AGR-Kühler verbunden. Das Hochdruckabgas bei erhöhten Temperaturen von den beiden Auslasskrümmern wird durch die Einlässe in den Fluidkanal geleitet, der das Abgas durch den AGR-Kühler schickt. Es ist gezeigt, dass der AGR-Kühler einen einzigen Einlasskanal und einen einzigen Auslasskanal besitzt, durch die das Abgas strömt.
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Die Erfinder haben jedoch hier potentielle Probleme bei der Herangehensweise nach
US 8297054 identifiziert. Mit der Weiterentwicklung kompakterer Fahrzeuge, die bestrebt sind, das Gesamtgewicht zu minimieren, während die Kraftmaschinenleistung und das Betriebsverhalten aufrechterhalten werden, ist die effiziente Unterbringung der Kraftmaschine zunehmend wichtig geworden. In vielen AGR-Systemen sind die zusätzliche Verrohrung und die zusätzlichen Komponenten, die erforderlich sind, um Rohre mit gleicher Länge aufrechtzuerhalten, um das Turboungleichgewicht zu vermeiden, teuer hinzuzufügen und schwierig in dem begrenzten Kraftmaschinenraum unterzubringen.
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Folglich können in einem Beispiel die obigen Probleme durch einen Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) behandelt werden, der Folgendes umfasst:
einen Kühlmittelkanal mit einem Kühlmitteleinlass, der an einer ersten Längsfläche des Kühlers positioniert ist und fluidtechnisch an einen äußeren Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist, und einen Kühlmittelauslass, der an einer zweiten Seitenfläche des Kühlers positioniert ist und fluidtechnisch an einen äußeren Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist, wobei die zweite Seitenfläche der ersten Längsfläche gegenüberliegt und zur ersten Längsfläche parallel ist; einen ersten Auslasskanal mit einem Einlass und einem Auslass, die sich an gegenüberliegenden Seitenflächen befinden, wobei die Seitenflächen zu der ersten und der zweiten Längsfläche senkrecht sind; und einen zweiten Auslasskanal mit der gleichen Länge wie der erste Auslasskanal, wobei der zweite Auslasskanal einen Einlass und einen Auslass enthält, die sich auf den gegenüberliegenden Seitenflächen befinden, der Einlass des zweiten Auslasskanals auf derselben Oberfläche wie der Auslass des ersten Auslasskanals und der Auslass des zweiten Auslasskanals auf derselben Oberfläche wie der Einlass des ersten Auslasskanals. Auf diese Weise ermöglicht die Konstruktion des AGR-Kühlers mit zwei Leitungen kürzere AGR-Gas-Zufuhrrohre mit gleicher Länge, wobei sie den erforderlichen Gesamtunterbringungsraum vermindert, ohne ein Aufladungsungleichgewicht der Turbolader zu verursachen oder die Kraftmaschinenleistung ungünstig zu beeinflussen.
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Jeder der Auslasskrümmer kann z. B. mit Auslassrohren konfiguriert sein, die die Abgase zu ihren jeweiligen Turbinen leiten. Stromaufwärts der Turbineneinlässe und stromabwärts der Auslasskrümmer können zwei Zufuhrrohre (eines für jede Zylinderreihe) von den Turbinen abzweigen und mit gegenüberliegenden Seiten eines AGR-Kühlers verbunden sein. Die beiden Zufuhrrohre können in den AGR-Kühler eintreten und können mit gleichen Längen durch den AGR-Kühler geleitet werden und auf gegenüberliegenden Seiten als Ausströmrohre austreten. Die Ausströmrohre können dann zusammentreffen, um eine kombinierte Auslassleitung zu bilden, die weg von dem AGR-Kühler zu einem Steuerventil führt, das die AGR-Gasströmung in den Einlasskanal und den Einlasskrümmer der Kraftmaschine einstellt. Unter Verwendung des AGR-Kühlers mit zwei Einlässen/Auslässen kann das AGR-Gas von beiden Zylinderreihen gleich gekühlt und mit der Einlassladung verschmolzen werden, ohne eine zusätzliche Verrohrung hinzuzufügen.
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Außerdem kann der AGR-Kühler an einem Abschnitt der Kraftmaschine angebracht sein, so dass die Zufuhrrohre für beide Zylinderreihen symmetrisch in den AGR-Kühler geleitet sind. Der AGR-Kühler kann senkrecht zur Achse der Kurbelwelle befestigt sein, was den Abstand der Zufuhrverrohrung verringert, der die Auslasskanäle mit dem AGR-Kühler verbindet. Außerdem kann die verschmolzene Auslassleitung, die vom AGR-Kühler zum Einlasskanal führt, eine verringerte Länge besitzen.
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Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
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1 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines Kraftmaschinensystems mit Zwillingsturboladern, das ein gemeinsames Hochdruck-AGR-System enthält.
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2 zeigt eine schematische graphische Darstellung des Kraftmaschinensystems mit Zwillingsturboladern nach 1 mit einem modifizierten Hochdruck-AGR-System, das einen AGR-Kühler mit zwei Einlässen/Auslässen enthält.
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3 ist eine perspektivische Ansicht des AGR-Kühlers mit zwei Einlässen/Auslässen.
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4 ist eine vereinfachte schematische graphische Darstellung des Kraftmaschinensystems mit Zwillingsturboladern nach 1, das ein gemeinsames Hochdruck-AGR-System enthält.
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5 ist eine vereinfachte schematische graphische Darstellung des Kraftmaschinensystems mit Zwillingsturboladern nach 2 mit dem modifizierten Hochdruck-AGR-System, das den AGR-Kühler mit zwei Einlässen/Auslässen enthält.
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6 – entfällt
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7 veranschaulicht ein Beispiel des Anbringens des AGR-Kühlers nach 5 an der Kraftmaschine.
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8 zeigt eine alternative Ansicht des AGR-Kühlers und der Kraftmaschine nach 7.
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9 zeigt eine Draufsicht des AGR-Kühlers und der Kraftmaschine nach 7.
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Die folgende Beschreibung stellt Systeme für ein Hochdruck-Abgasrückführungssystem (HP-AGR-System) einer Brennkraftmaschine mit parallelen Zwillingsturboladern und insbesondere einen Kühler zum Verringern der Temperatur des zurückgeführten Abgases bereit. Ein übliches Kraftmaschinensystem ist in 1 mit zwei parallel arbeitenden Turboladern gezeigt, wobei die Zylinder in zwei Reihen in einer V-6-Weise angeordnet sind. Das Kraftmaschinensystem enthält ein HP-AGR-System, das einen AGR-Kühler mit einem einzigen Einlass und einem einzigen Auslass verwendet, damit die Abgase durch eine Leitung gehen. Dasselbe Kraftmaschinensystem wie in 1 ist in 2 bereitgestellt, mit Ausnahme eines modifizierten AGR-Kühlers, der zwei Einlässe und zwei Auslässe besitzt, um innerhalb des Kühlers zwei Auslasskanäle zu bilden. Die beiden Auslasskanäle sind stromaufwärts und innerhalb des Kühlers getrennt, fluidtechnisch an die Auslasskrümmer der beiden Zylinderreihen gekoppelt und verschmelzen stromabwärts des Kühlers. Der modifizierte AGR-Kühler oder der AGR-Kühler mit zwei Leitungen wird bezüglich 3 beschrieben. 4 veranschaulicht ein vereinfachtes Kraftmaschinensystem, um die Anordnung des üblichen AGR-Kühlers mit einer einzigen Leitung besser zu veranschaulichen. Ähnlich veranschaulicht 5 ein vereinfachtes Kraftmaschinensystem, um die Anordnung des AGR-Kühlers mit zwei Leitungen und seine Verrohrung zu zeigen. Schließlich zeigt 7, wie der AGR-Kühler mit zwei Leitungen nach 5 an der Kraftmaschine angebracht ist, während die 8 und 9 alternative Ansichten der Kraftmaschine und des AGR-Kühlers nach 7 zeigen.
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Hinsichtlich der Terminologie in der folgenden Beschreibung kann der vorgeschlagene AGR-Kühler synonym als der AGR-Kühler mit zwei Leitungen, der AGR-Kühler mit zwei Einlässen/Auslässen oder der modifizierte AGR-Kühler bezeichnet werden. Außerdem kann eine Kraftmaschine mit parallelen Zwillingsturboladern, wobei ein Turbolader einer Zylinderreihe zugeordnet ist, außerdem als ein System mit zwei Turboladern bezeichnet werden, da hier nur auf parallele Systeme Bezug genommen wird. Ein Hochdruck-Abgasrückführungssystem entnimmt einen Anteil des Abgases stromaufwärts der Turbine, kühlt das Gas und schickt das Gas, um mit der Einlassluft (der Ladung) stromabwärts des Kompressors und stromaufwärts des Einlasskrümmers zu verschmelzen, wie vorher dargelegt worden ist. Das Abgas, das in einen AGR-Kühler eintritt, kann als AGR-Gas oder einfach als Abgas oder Abgase bezeichnet werden.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Turbolader-Kraftmaschinensystems 100, das eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 10 und die Zwillingsturbolader 120 und 130 in Parallelkonfiguration, die völlig gleich sein können, enthält. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Kraftmaschinensystem 100 als ein Teil eines Antriebssystems für ein Passagierfahrzeug enthalten sein. Während es hier nicht dargestellt ist, können andere Kraftmaschinenkonfigurationen verwendet werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
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Das Kraftmaschinensystem 100 kann wenigstens teilweise durch einen Controller 12 und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 190 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 192 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 192 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 194 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, der das Folgende enthält: eine Mikroprozessoreinheit, Eingabe-/Ausgabeports, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte (z. B. einen Festwertspeicher-Chip), einen Schreib-Lese-Speicher, einen Haltespeicher und einen Datenbus. Der Festwertspeicher des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen repräsentieren, die durch den Mikroprozessor ausführbar sind, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Routinen als auch andere Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, auszuführen. Der Controller 12 kann dafür ausgelegt sein, Informationen von mehreren Sensoren 165 zu empfangen und Steuersignale an mehrere Aktuatoren 175 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben sind) zu senden. Andere Aktuatoren, wie z. B. verschiedene zusätzliche Ventile und Drosselklappen, können an verschiedene Orte in dem Kraftmaschinensystem 100 gekoppelt sein. Der Controller 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren in Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf Anweisungen oder Code, die darin entsprechend einer oder mehreren Routinen programmiert sind, auslösen.
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Das Kraftmaschinensystem 100 kann Einlassluft über einen Einlasskanal 140 empfangen. Wie in 1 gezeigt ist, kann der Einlasskanal 140 einen Luftfilter 156 und eine Luftansaugsystem-Drosselklappe (AIS-Drosselklappe) 115 enthalten. Die AIS-Drosselklappe 115 kann dafür ausgelegt sein, die Menge der HP-AGR-Strömung einzustellen und zu steuern. Die Position der AIS-Drosselklappe 115 kann durch das Steuersystem über einen Drosselklappen-Aktuator 117, der nachrichtentechnisch an den Controller 12 gekoppelt ist, eingestellt werden.
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Wenigstens ein Anteil der Einlassluft kann über einen ersten Zweig des Einlasskanals 140 zu einem Kompressor 122 des Turboladers 120 geleitet werden, wie bei 142 angegeben ist, und wenigstens ein Anteil der Einlassluft kann über einen zweiten Zweig des Einlasskanals 140 zu einem Kompressor 132 des Turboladers 130 geleitet werden, wie bei 144 angegeben ist. Dementsprechend enthält das Kraftmaschinensystem 100 ein Niederdruck-AIS-System 191 stromaufwärts der Kompressoren 122 und 132 und ein Hochdruck-AIS-System 193 stromabwärts der Kompressoren 122 und 132.
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Der erste Anteil der gesamten Einlassluft kann über den Kompressor 122 komprimiert werden, wobei er über einen Einlassluftkanal 146 dem Einlasskrümmer 160 zugeführt werden kann. Folglich bilden die Einlasskanäle 142 und 146 einen ersten Zweig des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine. Ähnlich kann ein zweiter Anteil der gesamten Einlassluft über den Kompressor 132 komprimiert werden, wobei er über den Einlassluftkanal 148 dem Einlasskrümmer 160 zugeführt werden kann. Folglich bilden die Einlasskanäle 144 und 148 einen zweiten Zweig des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine. Wie in 1 gezeigt ist, kann die Einlassluft von den Einlasskanälen 146 und 148 über einen gemeinsamen Einlasskanal 149 wiedervereinigt werden, bevor sie den Einlasskrümmer 160 erreicht, wo die Einlassluft der Kraftmaschine bereitgestellt werden kann. In einigen Beispielen kann der Einlasskrümmer 160 einen Einlasskrümmer-Drucksensor 182 zum Schätzen eines Krümmerdrucks (MAP) und/oder einen Einlasskrümmer-Temperatursensor 183 zum Schätzen einer Krümmerlufttemperatur (MCT) enthalten, von denen jeder mit dem Controller 12 in Verbindung steht. In dem dargestellten Beispiel enthält der Einlasskanal 149 außerdem einen Luftkühler 154 und eine Drosselklappe 158. Die Position der Drosselklappe 158 kann durch das Steuersystem über einen Drosselklappenaktuator 157, der nachrichtentechnisch an den Controller 12 gekoppelt ist, eingestellt werden. Wie gezeigt ist, kann die Drosselklappe 158 im Einlasskanal 149 stromabwärts des Luftkühlers 154 angeordnet sein, wobei sie dafür ausgelegt sein kann, die Strömung des in die Kraftmaschine 10 eintretenden Einlassgasstroms einzustellen.
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Wie in 1 gezeigt ist, kann ein Kompressorumgehungsventil (CBV) 152 in einem CBV-Kanal 150 angeordnet sein und kann ein CBV 155 in einem CBV-Kanal 151 angeordnet sein. In einem Beispiel können die CBVs 152 und 155 elektronische pneumatische CBVs (EPCBVs) sein. Die CBVs 152 und 155 können gesteuert sein, um das Ablassen des Drucks in dem Einlasssystem zu ermöglichen, wenn die Kraftmaschine aufgeladen ist. Ein stromaufwärts gelegenes Ende des CBV-Kanals 150 kann stromaufwärts des Kompressors 132 mit dem Einlasskanal 144 gekoppelt sein, während ein stromabwärts gelegenes Ende des CBV-Kanals 150 stromabwärts des Kompressors 132 mit dem Einlasskanal 148 gekoppelt sein kann. Ähnlich kann ein stromaufwärts gelegenes Ende eines CBV-Kanals 151 stromaufwärts des Kompressors 122 mit dem Einlasskanal 142 gekoppelt sein, während ein stromabwärts gelegenes Ende des CBV-Kanals 151 stromabwärts des Kompressors 122 mit dem Einlasskanal 146 gekoppelt sein kann. In Abhängigkeit von einer Position jedes CBV kann die durch den entsprechenden Kompressor komprimierte Luft in den Einlasskanal stromaufwärts des Kompressors (z. B. den Einlasskanal 144 für den Kompressor 132 und den Einlasskanal 142 für den Kompressor 122) zurückgeführt werden. Das CBV 152 kann z. B. offen sein, um die komprimierte Luft stromaufwärts des Kompressors 132 zurückzuführen, und/oder das CBV 155 kann offen sein, um die komprimierte Luft stromaufwärts des Kompressors 122 zurückzuführen, um den Druck in dem Einlasssystem während ausgewählter Bedingungen abzulassen, um die Wirkungen der Belastung durch das Kompressorpumpen zu verringern. Die CBVs 155 und 152 können entweder aktiv oder passiv durch das Steuersystem gesteuert sein.
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Wie gezeigt ist, ist ein LP-AIS-Drucksensor 196 an einer Verbindung der Einlasskanäle 140, 142 und 144 angeordnet, während ein HP-AIS-Drucksensor 169 im Einlasskanal 149 angeordnet ist. In weiteren vorausgesehenen Ausführungsformen können jedoch die Sensoren 196 und 169 an anderen Orten innerhalb des LP-AIS bzw. des HP-AIS angeordnet sein. Unter anderen Funktionen können die Messungen von dem LP-AIS-Drucksensor 196 und dem HP-AIS-Drucksensor 169 verwendet werden, um das Kompressordruckverhältnis zu bestimmen, was bei einer Schätzung des Kompressorpumprisikos berücksichtigt werden kann.
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Die Kraftmaschine 10 kann mehrere Zylinder 14 enthalten. In dem dargestellten Beispiel enthält die Kraftmaschine 10 sechs Zylinder, die in einer V-Konfiguration angeordnet sind. Spezifisch sind die sechs Zylinder in zwei Reihen 13 und 15 angeordnet, wobei jede Reihe drei Zylinder enthält. In alternativen Beispielen kann die Kraftmaschine 10 zwei oder mehr Zylinder, wie z. B. 4, 5, 8, 10 oder mehr Zylinder, enthalten. Diese verschiedenen Zylinder können gleich unterteilt und in alternativen Konfigurationen angeordnet sein, wie z. B. V, in Reihe, in Boxerform usw. Jeder Zylinder 14 kann mit einer Kraftstoffeinspritzdüse 166 konfiguriert sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzdüse 166 eine Direkteinspritzdüse in den Zylinder. In anderen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzdüse 166 jedoch als eine kanalgestützte Kraftstoffeinspritzdüse konfiguriert sein.
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Die jedem Zylinder 14 (der hier außerdem als eine Brennkammer 14 bezeichnet wird) über einen gemeinsamen Einlasskanal 149 zugeführte Einlassluft kann für die Kraftstoffverbrennung verwendet werden, wobei die Verbrennungsprodukte dann über reihenspezifische Auslasskanäle abgelassen werden können. In dem dargestellten Beispiel kann eine erste Reihe 13 der Zylinder der Kraftmaschine 10 die Verbrennungsprodukte über einen gemeinsamen Auslasskanal 17 ablassen, während eine zweite Reihe 15 der Zylinder die Verbrennungsprodukte über einen gemeinsamen Auslasskanal 19 ablassen kann.
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Die Position der Einlass- und Auslassventile jedes Zylinders 14 kann über hydraulisch betätigte Stößel, die an Ventilstoßstangen gekoppelt sind, oder über einen Nockenkurvenschaltmechanismus, in dem Nockenvorsprünge verwendet werden, gesteuert sein. In diesem Beispiel können wenigstens die Einlassventile jedes Zylinders 14 unter Verwendung eines Nockenbetätigungssystems durch Nockenbetätigung gesteuert sein. Spezifisch kann das Einlassventil-Nockenbetätigungssystem 25 einen oder mehrere Nocken enthalten und kann eine variable Nocken-Zeitsteuerung oder einen variablen Nockenhub für die Einlass- und/oder die Auslassventile verwenden. In alternativen Ausführungsformen können die Einlassventile durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Ähnlich können die Auslassventile durch Nockenbetätigungssysteme oder eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein.
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Die Verbrennungsprodukte, die durch die Kraftmaschine 10 über den Auslasskanal 17 abgelassen werden, können durch die Abgasturbine 124 des Turboladers 120 geleitet werden, die wiederum über eine Welle 126 dem Kompressor 122 mechanische Arbeit bereitstellen kann, um die Komprimierung für die Einlassluft bereitzustellen. Alternativ kann etwas oder alles der durch den Auslasskanal 17 strömenden Abgase die Turbine 124 über einen Turbinenumgehungskanal 123 umgehen, wie durch ein Ladedrucksteuerventil 128 gesteuert wird. Die Position des Ladedrucksteuerventils 128 kann durch einen (nicht gezeigten) Aktuator gesteuert werden, wie durch den Controller 12 gesteuert wird. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Controller 12 die Position des Ladedrucksteuerventils 128 über ein Solenoidventil einstellen. In diesem speziellen Beispiel kann das Solenoidventil einen Druckunterschied von dem Unterschied der Luftdrücke zwischen dem stromaufwärts des Kompressors 122 angeordneten Einlasskanal 142 und dem stromabwärts des Kompressors 122 angeordneten Einlasskanal 149 empfangen, um die Betätigung des Ladedrucksteuerventils 128 über den Aktuator zu fördern. In anderen Beispielen können andere geeignete Herangehensweisen als ein Solenoidventil für das Betätigen des Ladedrucksteuerventils 128 verwendet werden.
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Ähnlich können die Verbrennungsprodukte, die durch die Kraftmaschine 10 über den Auslasskanal 19 abgelassen werden, durch die Abgasturbine 134 des Turboladers 130 geleitet werden, die wiederum über eine Welle 136 dem Kompressor 132 mechanische Arbeit bereitstellen kann, um die Komprimierung für die Einlassluft bereitzustellen, die durch den zweiten Zweig des Einlasssystems der Kraftmaschine strömt. Alternativ kann etwas oder alles des durch den Auslasskanal 19 strömenden Abgases die Turbine 134 über einen Turbinenumgehungskanal 133 umgehen, wie durch ein Ladedrucksteuerventil 138 gesteuert wird. Die Position des Ladedrucksteuerventils 138 kann durch einen (nicht gezeigten) Aktuator gesteuert werden, wie durch den Controller 12 gesteuert wird. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Controller 12 die Position des Ladedrucksteuerventils 138 über ein Solenoidventil einstellen. In diesem speziellen Beispiel kann das Solenoidventil einen Druckunterschied von dem Unterschied der Luftdrücke zwischen dem stromaufwärts des Kompressors 132 angeordneten Einlasskanal 144 und dem stromabwärts des Kompressors 132 angeordneten Einlasskanal 149 empfangen, um die Betätigung des Ladedrucksteuerventils 138 über den Aktuator zu fördern. In anderen Beispielen können andere geeignete Herangehensweisen als ein Solenoidventil für das Betätigen des Ladedrucksteuerventils 138 verwendet werden.
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In einigen Beispielen können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit variabler Geometrie konfiguriert sein, wobei der Controller 12 die Position der Blätter (oder Schaufeln) des Turbinen-Pumpenrads einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das aus der Abgasströmung erhalten wird und auf ihren jeweiligen Kompressor übertragen wird. Alternativ können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit variablen Düsen konfiguriert sein, wobei der Controller 12 die Position der Turbinendüse einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das aus der Abgasströmung erhalten wird und auf ihren jeweiligen Kompressor übertragen wird. Das Steuersystem kann z. B. dafür ausgelegt sein, die Schaufel- oder Düsenposition der Abgasturbinen 124 und 134 über jeweilige Aktuatoren unabhängig zu variieren.
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Die durch die Zylinder über den Auslasskanal 19 abgelassenen Verbrennungsprodukte können über einen Auslasskanal 170 stromabwärts der Turbine 134 zur Atmosphäre geleitet werden, während die über den Auslasskanal 19 abgelassenen Verbrennungsprodukte über einen Auslasskanal 180 stromabwärts der Turbine 124 zur Atmosphäre geleitet werden können. Die Auslasskanäle 170 und 180 können eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie z. B. einen Katalysator, und einen oder mehrere Abgassensoren enthalten. Wie z. B. in 1 gezeigt ist, kann der Auslasskanal 170 eine Abgasreinigungsvorrichtung 129 enthalten, die stromabwärts der Turbine 124 angeordnet ist, während der Auslasskanal 180 eine Abgasreinigungsvorrichtung 127 enthalten kann, die stromabwärts der Turbine 134 angeordnet ist. Die Abgasreinigungsvorrichtungen 127 und 129 können selektive katalytische Reduktionsvorrichtungen (SCR-Vorrichtungen), Dreiwegekatalysatoren (TWC), NOx-Fallen, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. In einigen Ausführungsformen können ferner während des Betriebs der Kraftmaschine 10 die Abgasreinigungsvorrichtungen 127 und 129 z. B. durch das Betreiben wenigstens eines Zylinders der Kraftmaschine innerhalb eines speziellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses periodisch zurückgesetzt werden.
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Das Kraftmaschinensystem 100 enthält ferner ein gemeinsames Hochdruck-AGR-System (HP-AGR-System) 106. Das HP-AGR-System 106 leitet einen Sollanteil des Abgases vom Auslasskanal 19 zum Einlasskanal 149 und leitet einen Sollanteil des Abgases vom Auslasskanal 17 zum Einlasskanal 149. In der dargestellten Ausführungsform wird die AGR von einem Ort stromaufwärts der Turbine 134 in einem AGR-Kanal 195 zu einer Verbindung 121 geleitet. Ähnlich wird die AGR von einem Ort stromaufwärts der Turbine 124 in einem AGR-Kanal 197 zu einer Verbindung 121 geleitet. Wie in 1 gezeigt ist, kann die AGR von den AGR-Kanälen 195 und 197 über einen gemeinsamen AGR-Kanal 113 vor dem Erreichen des AGR-Kühlers 111 wiedervereinigt werden. Die AGR-Kanäle 195 und 197 besitzen von dort, wo sie sich von den Kanälen 19 und 17 abspalten, bis dort, wo sie an der Verbindung 121 verschmelzen, die gleiche Länge. Die dem Einlasskanal 149 bereitgestellte Menge der AGR kann durch den Controller 12 über das AGR-Ventil 119, das in das HP-AGR-System 106 gekoppelt ist, variiert werden. In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform enthält das HP-AGR-System 106 einen AGR-Kühler 111, der stromaufwärts des AGR-Ventils 119 positioniert ist. Der AGR-Kühler 111 kann die Wärme von dem zurückgeführten Abgas z. B. zum Kraftmaschinenkühlmittel ableiten.
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Das AGR-Ventil 119 kann dafür ausgelegt sein, eine Menge und/oder eine Rate des durch die entsprechenden AGR-Kanäle abgeleiteten Abgases einzustellen, um einen Sollprozentsatz der AGR-Verdünnung der in die Kraftmaschine eintretenden Einlassladung zu erreichen, wobei eine Einlassladung mit einem höheren Prozentsatz der AGR-Verdünnung ein höheres Verhältnis des zurückgeführten Abgases zur Luft als eine Einlassladung mit einem niedrigeren Prozentsatz der AGR-Verdünnung enthält. Sobald das zurückgeführte Abgas von dem AGR-Kühler 111 ausgestoßen worden ist und durch das AGR-Ventil 119 geht, wird das Gas durch den AGR-Kanal 114 zu der Verbindung 116 geleitet. An der Verbindung 116 verschmelzen das zurückgeführte Abgas und die Einlassladung, um zurück zum Einlasskrümmer 160 geschickt zu werden.
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Zusätzlich zu der Position des AGR-Ventils wird erkannt, dass die CBV-Position, die AIS-Drosselklappenposition und die Ladedrucksteuerventilposition außerdem den Prozentsatz der AGR-Verdünnung der Einlassladung beeinflussen können. Es kann z. B. ein Risiko einer Überverdünnung der Einlassluft geben, wenn das CBV den Zustand ändert (z. B. von geschlossen zu offen oder von teilweise geschlossen zu weiter offen wechselt). Wenn das CBV geöffnet ist, kann eine Mischung aus AGR und Frischluft zurück zum Einlasskanal stromaufwärts des Kompressors zurückgeführt werden, was den Prozentsatz der AGR-Verdünnung vergrößern kann, falls das AGR-Ventil offen bleibt, um stromaufwärts des Kompressors weitere AGR zur Einlassladung hinzuzufügen. Während das CBV in einer festen Position – entweder offen, geschlossen oder teilweise offen – verbleibt, kann im Gegensatz die AGR-Steuerung nicht beeinflusst werden. Als ein weiteres Beispiel kann die AIS-Drosselklappenposition die Strömung von Frischluft in das Einlasssystem beeinflussen; mehr Frischluftströmung in das Einlasssystem kann den Prozentsatz der AGR-Verdünnung verringern, wohingegen weniger Frischluftströmung in das Einlasssystem den Prozentsatz der AGR-Verdünnung vergrößern kann. Als ein noch weiteres Beispiel kann die Ladedrucksteuerventilposition den Abgasgegendruck beeinflussen; falls das AGR-Ventil nicht vollständig geschlossen ist, kann der Abgasgegendruck die AGR-Strömung zu dem Einlasssystem beeinflussen. Wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, kann dementsprechend die AGR-Verdünnung der Einlassladung über die Steuerung der Position des AGR-Ventils und/oder der CBV-Position und/oder der AIS-Drosselklappenposition und/oder der Ladedrucksteuerventilposition unter anderen Parametern gesteuert werden.
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Der Prozentsatz der AGR-Verdünnung der Einlassladung zu einem gegebenen Zeitpunkt (z. B. das Verhältnis der verbrannten Gase zu der Luft in einem Einlasskanal der Kraftmaschine) kann aus der Ausgabe eines Einlasssauerstoffsensors 168 abgeleitet werden. In der dargestellten Ausführungsform ist der Einlasssauerstoffsensor an einer Verbindung der Einlasskanäle 146, 148 und 149 und stromaufwärts des Luftkühlers 154 positioniert. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor 168 jedoch stromabwärts des Ladeluftkühlers 154 oder an einem anderen Ort entlang dem Einlasskanal 149 angeordnet sein. Der Einlasssauerstoffsensor 168 kann irgendein geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe der Sauerstoffkonzentration in der Einlassladung sein, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor, ein Einlass-UEGO-Sensor (universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoffsensor), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor usw. Der Controller 12 kann die prozentuale Verdünnung der AGR-Strömung basierend auf der Rückkopplung von dem Einlasssauerstoffsensor 168 schätzen. In einigen Beispielen kann der Controller dann das AGR-Ventil 119 und/oder die AIS-Drosselklappe 115 und/oder das CBV 152 und/oder das CBV 155 und/oder das Ladedrucksteuerventil 138 und/oder das Ladedrucksteuerventil 128 einstellen, um einen Sollprozentsatz der AGR-Verdünnung der Einlassladung zu erreichen.
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Das Kraftmaschinensystem 100 kann verschiedene Sensoren 165 zusätzlich zu jenen, die oben erwähnt worden sind, enthalten. Wie in 1 gezeigt ist, kann der gemeinsame Einlasskanal 149 einen Drosselklappeneinlassdrucksensor (TIP-Sensor) 172 zum Schätzen eines Drosselklappeneinlassdrucks (TIP) und/oder einen Drosselklappeneinlasstemperatursensor 173 zum Schätzen einer Drosselklappenlufttemperatur (TCT) enthalten, wobei jeder mit dem Controller 12 in Verbindung steht. Ferner kann jeder der Einlasskanäle 142 und 144 einen Luftmassendurchflusssensor enthalten, während dies hier nicht dargestellt ist.
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1 zeigt ein allgemeines Kraftmaschinensystem 100, das mit Zwillingsturboladern in einer Parallelanordnung arbeitet, und ein gemeinsames HP-AGR-System 106, wobei der AGR-Kühler 111 einen einzigen Einlass und einen einzigen Auslass besitzt, die mit den AGR-Kanälen 113 bzw. 114 verbunden sind. Die Erfinder haben hier erkannt, dass es schwierig sein kann, das gemeinsame HP-AGR-System 106 innerhalb des begrenzten Raums unterzubringen, der für die Kraftmaschinen innerhalb kompakter moderner Fahrzeuge verfügbar ist. Weil die AGR-Kanäle 195 und 197 als eine Anforderung, um ein Turbolader-Ungleichgewicht zu verhindern, gleiche Längen besitzen, ist in 1 ersichtlich, dass die zusätzliche Verrohrung der Kanäle 195, 197, 113 und 114 zu zusätzlichen Kosten und einer Schwierigkeit beim Anbringen des AGR-Systems 106 an der Kraftmaschine 10 beitragen kann.
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In 2 ist ein modifizierter AGR-Kühler 211 zu sehen. Es wird angegeben, dass das Kraftmaschinensystem 100 mit Ausnahme des AGR-Kühlers 211 das gleiche wie in 1 ist. Als solche bleibt die Beschriftung für 1 und 2 die gleiche, weil ihr Betrieb völlig gleich ist. Der Kürze wegen wird auf die Beschreibung der 1 hinsichtlich des Betriebs des Kraftmaschinensystems 100 verwiesen. Wie aus 2 ersichtlich ist, enthält der modifizierte AGR-Kühler 211 zwei Einlässe und zwei Auslässe, durch die das AGR-Gas strömen kann. Anstelle des Verschmelzens der AGR-Kanäle 195 und 197 stromaufwärts des AGR-Kühlers, wie aus 1 ersichtlich ist, verschmilzt das AGR-System 206 nach 2 die Kanäle stromabwärts des AGR-Kühlers 211 an einer Verbindung 221. Ein Kühlmittel kann in den AGR-Kühler 211 eintreten, um die Temperatur der Abgase, die durch die einzelnen Kanäle des modifizierten AGR-Kühlers hindurchgehen, gleichmäßig zu verringern. Auf diese Weise wird der Unterbringungsraum des AGR-Systems 206 verringert, wie im Folgenden weiter erklärt wird. Der modifizierte AGR-Kühler 211 wird im Folgenden als AGR-Kühler mit zwei Leitungen bezeichnet.
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In einem weiteren Beispiel der aktuellen Lösungen für AGR-Systeme mit zwei Turboladern können zwei AGR-Kühler verwendet werden, wobei einer mit dem AGR-Gas von jeder der beiden Zylinderreihen verbunden ist. In diesem nicht gezeigten Systemaufbau ist klar, dass das gleiche Problem des Unterbringungsraums aufgrund des hinzugefügten Volumens der Verwendung von zwei AGR-Kühlern anstelle von einem vorhanden ist. Außerdem kann das System mit zwei AGR-Kühlern aufgrund des zusätzlichen Satzes der Verrohrung, der auf der Auslassseite des AGR-Kühlers, die zu dem gemeinsamen Einlasskanal führt, erforderlich ist, eine zusätzliche Verrohrung als ein System mit einem einzigen AGR-Kühler erfordern.
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3 zeigt eine Ausführungsform des AGR-Kühlers 300 mit zwei Leitungen, der zu dem AGR-Kühler 211 nach 2 ähnlich ist. Der Kühler enthält ein Gehäuse 301, das die Verrohrung für das AGR-Gas und das Kühlmittel enthält. Wie aus 3 ersichtlich ist, ist das Kühlergehäuse 301 in der Längsrichtung länger, als es in der Seitenrichtung ist. Als solche besitzen die Oberflächen 351 und 352 gleiche und längere Längen als die kürzeren, gleichen Oberflächen 353 und 354. Auf der Oberfläche 351 ist der Kühlmitteleinlass 350 in der Nähe des Randes des Gehäuses positioniert. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche 352 ist der Kühlmittelauslass 360 in der Nähe des gegenüberliegenden Randes des Gehäuses positioniert. Der Kühlmitteleinlass 350 und der Kühlmittelauslass 360 sind mit einem Kühlmittelsystem außerhalb des AGR-Kühlers 300 verbunden. Es sei angegeben, dass der AGR-Kühler 300 ein einziger, einheitlicher AGR-Kühler ist, der innerhalb des Gehäuses 301 enthalten und mit Kanälen verbunden ist, wie im Folgenden weiter erklärt wird.
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Das AGR-Gas von der linken (oder der ersten) Zylinderreihe tritt durch den AGR-Einlass 310 der linken Reihe in das Gehäuse 301 des AGR-Kühlers ein. Der Einlass 310 befindet sich auf der Oberfläche 353, wie in 3 zu sehen ist. Das AGR-Gas von der linken Zylinderreihe verlässt das Gehäuse 301 auf der gegenüberliegenden Oberfläche 354 durch den AGR-Auslass 320 der linken Reihe. Es ist gezeigt, dass der Einlass und der Auslass nicht kollinear sind, sondern so verschoben sind, dass sich der Auslass in der Seitenrichtung über dem Einlass befindet.
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Ähnlich tritt das AGR-Gas von der rechten (oder zweiten) Zylinderreihe durch den AGR-Einlass 330 der rechten Reihe in das Gehäuse 301 ein. Der Einlass 330 der rechten Reihe befindet sich auf der Oberfläche 354, wobei sich der Auslass 320 in der Seitenrichtung über dem Einlass 330 befindet. Das AGR-Gas von der rechten Zylinderreihe verlässt das Gehäuse 301 auf der gegenüberliegenden Oberfläche 353 durch den AGR-Auslass 340 der rechten Reihe. Ähnlich zu dem Einlass und dem Auslass der linken Reihe sind der Einlass 330 und der Auslass 340 der rechten Reihe nicht kollinear, sondern so verschoben, dass sich der Auslass in der Seitenrichtung über dem Einlass befindet.
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Der AGR-Auslass 320 der linken Reihe ist mit einer Leitung 380 der linken Reihe verbunden, die gebogen ist und sich zu der Mitte des Kühlergehäuses 301 erstreckt. Ähnlich in der AGR-Auslass 340 der rechten Reihe mit einer Leitung 390 der rechten Reihe verbunden, die gebogen ist und sich zu der Mitte des Kühlgehäuses 301 in der Nähe der Leitung 380 der linken Reihe erstreckt. Die Leitungen 380 und 390 der linken und der rechten Reihe verschmelzen dann an einer Verbindung 315, um eine kombinierte Auslassleitung 370 zu bilden, die von dem AGR-Kühler 300 weg führt und stromabwärts mit dem (nicht gezeigten) AGR-Steuerventil verbunden ist. Die Strömungsrichtungen des Abgases und des Kühlmittels sind in 3 durch die unbeschrifteten Pfeile gezeigt.
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Das Kühlergehäuse 301 enthält zwei (nicht gezeigte) Auslasskanäle, die fluidtechnisch mit den AGR-Einlässen und -Auslässen 310, 320, 330, 340 verbunden sind, die der linken bzw. der rechten Zylinderreihe entsprechen. Die beiden (ersten und zweiten) Auslasskanäle besitzen die gleiche Länge und sind innerhalb des Kühlergehäuses 301 vollständig getrennt aufrechterhalten, wobei sie nur an der Verbindung 315 außerhalb des Gehäuses verschmelzen.
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Das Kühlergehäuse 301 enthält außerdem einen (nicht gezeigten) dritten Kanal, der den Kühlmitteleinlass 350 und den Kühlmittelauslass 360 fluidtechnisch verbindet. Der dritte Kanal bleibt sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gehäuses 301 von den beiden Auslasskanälen getrennt. Das Kühlmittel, das verwendet wird, um die Temperatur der AGR-Gase, die durch den AGR-Kühler 300 strömen, zu verringern, kann eine Flüssigkeit mit einer Temperatur sein, die erforderlich ist, um eine Sollwärmemenge von den AGR-Gasen zu entfernen, um eine vorgegebene Kraftmaschinenleistung zu erreichen. Das Kühlmittel verringert die Temperatur der Abgase, die durch den ersten und den zweiten Auslasskanal strömen, auf eine für den Wiedereintritt in einen Einlasskrümmer einer Kraftmaschine geeignete Temperatur. Außerdem kann die Verrohrung des Kühlmittelkanals innerhalb des Gehäuses 301 des AGR-Kühlers dafür ausgelegt sein, eine nahezu gleiche Kühlung der AGR-Gase von sowohl der linken als auch der rechten Zylinderreihe bereitzustellen.
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Die Verrohrung der linken und der rechten Zylinderreihe, die die Auslasskrümmer der Zylinderreihen mit den Einlässen 310 und 330 fluidtechnisch verbindet, ist gleich. Außerdem ist die Auslassverrohrung der linken und der rechten Zylinderreihe überall in dem AGR-Kühler 300 gleich. Explizit besitzt die Verrohrung vom AGR-Einlass 310 der linken Reihe bis zur Verbindung 315 die gleiche Länge wie die Verrohrung von dem AGR-Einlass 330 der rechten Reihe bis zu der Verbindung 315. Die Verrohrung mit gleicher Länge dient dazu, die Möglichkeit eines Aufladungsungleichgewichts der Turbolader zu verringern. In einem breiteren Sinn ist der Abstand zwischen einem Punkt, der sich im Auslasskrümmer der linken Reihe befindet, und einem Punkt, der sich dort befindet, wo das AGR-Gas mit der Einlassladung verschmilzt, gleich dem Abstand zwischen einem äquivalenten Punkt, der sich im Auslasskrümmer der rechten Reihe befindet, und demselben Verschmelzungspunkt, wobei der Abstand in der Verrohrung des AGR-Systems gemessen ist.
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4 stellt ein vereinfachtes Kraftmaschinensystem dar, das zu dem Kraftmaschinensystem 100 nach 1 ähnlich ist. Das Kraftmaschinensystem 400 nach 4 enthält ein AGR-System mit einem AGR-Kühler 460, der einen Auslasskanal mit einem Einlass und einem Auslass besitzt. Die Einlassluft 401 wird in den ersten Kompressor 425 (der linken Zylinderreihe) gesaugt und durch die Einlassleitung 403 geschickt. Ähnlich wird die Einlassluft 402 in den zweiten Kompressor 435 (der rechten Zylinderreihe) gesaugt und durch die Einlassleitung 404 geschickt. Die Einlassluft 401 und 402 kann von derselben gemeinsamen Luftquelle stromaufwärts der Kompressoren 425 und 435 ausgehen. Die beiden Einlassleitungen 403 und 404 verschmelzen stromaufwärts des Ladeluftkühlers 450, worin die Einlassluft gekühlt wird, um durch die Drosselklappe 490 geschickt zu werden. Die gekühlte Einlassluft wird dann durch die kombinierte Einlassleitung 405 und in den Einlasskrümmer 415 geschickt, wo sie in die Zylinder gesaugt wird. Die Kraftmaschine 410 enthält zwei Reihen von Zylindern, eine linke Reihe 414 und eine rechte Reihe 417. Das Abgas von jeder Zylinderreihe wird in ihre jeweiligen Auslasskrümmer geschickt; einen linken Auslasskrümmer 413 und einen rechten Auslasskrümmer 412. Das Abgas von dem linken Auslasskrümmer 413 wird durch eine linke Auslassleitung 407 und durch die Turbine 420 in eine Nachbehandlungsvorrichtung 470 geschickt, um bei 471 ausgestoßen zu werden. Ähnlich wird das Abgas von dem rechten Auslasskrümmer 412 durch eine rechte Auslassleitung 408 und durch die Turbine 430 in eine Nachbehandlungsvorrichtung 475 geschickt, um bei 476 ausgestoßen zu werden.
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Ein Anteil des Abgases von den Auslassleitungen 407 und 408 wird weg von den Turbinen 420 und 430 in eine Verbindung 468 geleitet, wo die beiden Abgasströmungen in einer einzigen Einlassleitung 461 verschmelzen. Das verschmolzene Abgas tritt dann in den AGR-Kühler 460 ein, wo es gekühlt und in die Auslassleitung 462 und durch das AGR-Steuerventil 480 ausgestoßen wird. Das zurückgeführte Abgas wird in der kombinierten Einlassleitung 405 mit der gekühlten Einlassladung kombiniert, wobei das Gemisch in den Einlasskrümmer 415 geschickt wird.
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Das Kraftmaschinensystem 400 nach 5 ist mit Ausnahme des AGR-Systems, insbesondere des AGR-Kühlers 560 und der Verbindung 568, im Wesentlichen das Gleiche wie das Kraftmaschinensystem 400 nach 4. Der Kürze wegen wird keine Beschreibung des Kraftmaschinensystems 400 nach 1 gegeben, wobei angegeben wird, dass die Nummerierung der gleichen Komponenten nach 4 und 5 im Wesentlichen völlig gleich ist. Das AGR-System nach 5 zeichnet sich durch den in 3 gezeigten AGR-Kühler mit zwei Einlässen/Auslässen aus. Der AGR-Kühler 560 mit zwei Leitungen ist als eine beispielhafte Ausführungsform an der Seite der Kraftmaschine 410 angebracht. Wie in dem System nach 4 wird ein Anteil des Abgases von den Leitungen 407 und 408 weg von den Turbinen 420 und 430 geleitet. Anstelle des Verschmelzens außerhalb des AGR-Kühlers treten die getrennten Auslasskanäle einzeln in den AGR-Kühler 560 ein und verlassen die getrennten Auslasskanäle den AGR-Kühler 560 einzeln, wobei sie stromabwärts des AGR-Kühlers an der Verbindung 568 verschmelzen. Mit anderen Worten, die erste (linke) Auslassleitung 407 verbindet den ersten (linken) Auslasskrümmer 413 mit dem ersten (linken) Einlass des AGR-Kühlers, während die zweite Auslassleitung 408 den zweiten (rechten) Auslasskrümmer 412 mit dem zweiten (rechten) Einlass des AGR-Kühlers verbindet. Das gekühlte AGR-Gas wird dann in die Auslassleitung 462 und durch das AGR-Steuerventil 480 ausgestoßen, um in der kombinierten Einlassleitung 405 mit der Einlassladung gemischt zu werden. Wie aus 5 ersichtlich ist, ermöglicht die Anordnung der Einlässe und der Auslässe des AGR-Kühlers 560 Seite an Seite, dass er am Ende der Kraftmaschine 410 angebracht wird. Diese Anordnung vermindert außerdem den Gesamtunterbringungsraum des AGR-Systems, ohne die Leistung zu beeinflussen.
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In 7 ist der AGR-Kühler 560 mit zwei Leitungen nach 5 am Ende der Kraftmaschine 410 in einer möglichen Montageposition angebracht. Es ist eine Längsachse definiert, die entlang der langen Achse der Kraftmaschine 410 und ihrer (nicht gezeigten) Kurbelwelle verläuft. Es ist außerdem eine senkrechte Seitenrichtung definiert, die vertikal ist, falls die Kraftmaschine in einer horizontalen Konfiguration angebracht ist. Die gezeigte Kraftmaschine 410 besitzt sechs Zylinder, wobei jeder eine Zündkerze enthält, die in den Gehäusen 710 enthalten ist. Es sei die verkürzte Länge der Verrohrung angegeben, die zu und von dem AGR-Kühler 560 führt. In 7 ist ein Einlasskanal 731 der rechten Reihe gezeigt, der vom rechten Auslasskrümmer 412 zum AGR-Kühler 560 führt. Der Kanal 731 ist in Übereinstimmung mit der Krümmung des Kraftmaschinenäußeren und der rechten Zylinderreihe 417 gebogen und gekrümmt. Beim Verschmelzen der Auslasskanäle an der Verbindung 568 ist ein Flansch 723 bereitgestellt, der den AGR-Kühler mit der Auslassleitung 462 verbindet, die wiederum zum AGR-Steuerventil 480 führt. In 7 ist außerdem der Einlasskrümmer 415 gezeigt, der die mit dem AGR-Gas gemischte Einlassladung in die Zylinderreihen 414 und 417 der Kraftmaschine leitet. In 7 ist außerdem ein Abschnitt des Turboladers 770 zu sehen. Die Verrohrung, die zu den Einlässen von beiden Zylinderreihen führt, ist, indem sie am Ende der Kraftmaschine 410 angebracht ist, kürzer als die ähnliche Verrohrung für einen AGR-Kühler mit einer einzigen Leitung. Aufgrund dessen kann der AGR-Kühler 560 mit zwei Leitungen den Unterbringungsraum optimieren.
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8 zeigt denselben AGR-Kühler 560 nach 7, der an der Kraftmaschine 410 angebracht ist, aus einem anderen Winkel. Aus dieser Ansicht ist die linke Zylinderreihe 414 zusammen mit dem linken Auslasskrümmer 413 deutlich sichtbar. Der Einlasskanal 831 der linken Reihe leitet einen Anteil des Abgases vom linken Auslasskrümmer 413 auf einer gegenüberliegenden Seite als der Einlasskanal 731 der rechten Reihe zum AGR-Kühler 560. Der Einlasskanal 831 ist ähnlich zum Kanal 731 um den Rand der Zylinderreihe 414 gebogen und gekrümmt, da er das Abgas zum AGR-Kühler 560 leitet. Die Komponenten, die zu jenen völlig gleich sind, die in 7 gezeigt sind, sind in 8 gleich beschriftet.
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9 zeigt den AGR-Kühler 560 nach 7, der an der Kraftmaschine 410 angebracht ist, von einer zu der Seitenrichtung senkrechten Draufsicht. Aus dieser Ansicht sind die linke Zylinderreihe 414 und die rechte Zylinderreihe 417 zusammen mit ihren jeweiligen Einlasskanälen 731 und 831 sichtbar. Es sei angegeben, dass der AGR-Kühler 560 so angebracht ist, dass die Längsachse des Kühlers, wie in 3 gezeigt ist, zu der Längsachse der Kraftmaschine 410 in 9 senkrecht ist. Die Komponenten, die zu jenen völlig gleich sind, die in 7 gezeigt sind, sind in 9 gleich beschriftet.
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Unter Verwendung des AGR-Kühlers mit zwei Leitungen nach 3, wie er in den 2, 5 und 7–9 angeordnet ist, können kürzere AGR-Zufuhrleitungen mit gleicher Länge verwendet werden, was den erforderlichen Gesamtunterbringungsraum vermindert. Weil die Auslassverrohrung, die der linken und der rechten Zylinderreihe entspricht, gleich bleibt, bleibt außerdem die Kraftmaschinenleistung im Wesentlichen unbeeinflusst. Die Kompaktheit des AGR-Kühlers mit zwei Leitungen und der Verrohrung kann die Gesamtkosten des Installierens eines HP-AGR-Systems auf einer Kraftmaschine verringern. Außerdem ist das Turboungleichgewicht verringert. Insgesamt kann der AGR-Kühler mit zwei Leitungen gegenüber den aktuellen AGR-Kühlern mit einer einzigen Leitung vorteilhaft sein.
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Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
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Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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