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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gasversorgungssystem eines Dieselmotors
eines Kraftfahrzeuges.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung ein solches System, welches zum Steuern der
Temperatur der in den Motor eingelassenen Gase gemäß den Bedürfnissen
seiner Arbeitstemperatur einen Einlass für Frischluft und einen Einlass
für in
den Motor zurückzuführendes
Abgas aufweist, und Vorrichtungen, um diese zu heizen/kühlen, welche
mit unter dem Befehl von Lenkvorrichtungen stehenden Zirkulations-Steuervorrichtungen
für jene
Vorrichtungen verbunden sind.
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Die
Entwicklung von mit der Motorisierung von Kraftfahrzeugen in Verbindung
stehenden Technologien, wie beispielsweise das Hinzufügen verschiedener
Systeme zum Reinigen ihrer Abgase, hat zu einer Verschärfung der
Bedürfnisse
zur Steuerung der Temperatur der Gase am Einlass des Motors geführt.
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Daher
muss es beispielsweise möglich
sein, die in den Motor zurückzuführenden
Abgase, sowohl EGR-Gas und/oder in ihn eingelassene Frischluft,
zu kühlen,
wenn der Motor warm ist, weil dies für die genannten "Motor warm" Phasen der Steuerungs-Arbeitszyklen
des Motors vorgeschrieben sein kann, um beispielsweise den Ausstoß von Noxen
zu vermindern.
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Im
Gegensatz hierzu dürfen
die EGR-Gase sowie eventuelle Frischluft, welche in den Motor eingelassen
werden, bei kaltem Motor, beispielsweise in den "Motor kalt" Phasen der Kontrollzyklen, nicht gekühlt werden,
damit unter anderem das Auf-Temperatur-Kommen des Motors und der
Abgase erleichtert wird, um beispielsweise die Arbeitsaufnahme eines in
das Abgassystem integrierten Katalysators zu erleichtern.
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In
anderen Arbeitsphasen des Motors kann es interessant sein, die Temperatur
der Gase am Einlass des Motors zu steuern.
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Beispielsweise
kann am Motor-Einlass die Frischluft gewärmt werden müssen, um
eine gute Verbrennung sicherzustellen, beispielsweise durch eine
Nachverbrennungsphase.
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Diese
Multiplikation von Bedürfnissen
bewirkt zunehmend komplexere Architekturen des Gasversorgungssystemes
dieser Motoren.
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Daher
hat man beispielsweise in diese Versorgungssysteme Kühlvorrichtungen
für die
eingelassene Luft zugefügt,
welche, um diese zu überbrücken, gegebenenfalls
mit Klappenventilen verbunden sind, beispielsweise am Ausgang eines
Kompressors, EGR- Kühlvorrichtungen,
welche an Überbrückungs-Klappenventile
angeschlossen oder nicht angeschlossen sind, und Frischluft-Heizvorrichtungen, welche
beispielsweise hochdruckseitig des Kompressors oder parallel zur
Aufladung-Kühlvorrichtung angeordnet
sind.
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Diese
relativ komplexen Strukturen benötigen
das Integrieren von einer wachsenden Anzahl an Vorrichtungen und
Leitungen, um diese miteinander zu verbinden, im Motorraum der Fahrzeuge,
was sich insbesondere durch Probleme der Implementierung, der Zuverlässigkeit
und der Kosten auswirkt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Probleme zu lösen.
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Hierzu
zielt die Erfindung auf ein Gasversorgungssystem eines Dieselmotors
eines Kraftfahrzeuges, welcher zum Steuern der Temperatur der in
den Motor eingelassenen Gase gemäß den Bedürfnissen seiner
Arbeitstemperatur aufweist:
- einen Einlass für Frischluft
und einen Einlass für
in den Motor zurückzuführendes
Abgas, und Heiz-/Kühl-Vorrichtungen von
diesen, welche mit unter dem Befehl von Lenkvorrichtungen stehenden Fluss-Steuervorrichtungen
für diese
Vorrichtungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei
sich zwischen dem Frischlufteinlass und dem Motor erstreckende Gaszirkulations-Zweige
aufweist, von denen einer eine Kühlvorrichtung
aufweist, deren Eingang mit dem Frischlufteinlass verbunden ist
und deren Ausgang mit dem Eingang eines ersten Klappenventils verbunden
ist, dessen Ausgang mit dem Motor verbunden ist, und dessen anderer
Zweig ein zweites Klappenventil aufweist, dessen Eingang mit dem
Frischlufteinlass verbunden ist, und dessen Ausgang mit dem Eingang
eines Wärmetauschers verbunden
ist, dessen Ausgang mit dem motorseitigen Ausgang des ersten Klappenventils
verbunden ist, und dadurch, dass der Einlass der rückzuführenden
Abgase durch ein Steuerventil hindurch zwischen dem zweiten Klappenventil
und dem Wärmetauscher
mit dem anderen Zirkulations-Zweig verbunden ist.
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Gemäß einer
weiteren Eigenschaft sind bei kaltem Motor die Lenkvorrichtungen
derart eingerichtet, dass sie das Steuerventil und das zweite Klappenventil öffnen und
das erste Steuerventil schließen,
um den in den Motor rückzuführenden
Abgasen, bevor diese den Wärmetauscher
durchlaufen und in den Motor eintreten, Frischluft zum Untermischen
zuzuführen.
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Gemäß einer
weiteren Eigenschaft sind bei warmem Motor die Lenkvorrichtungen
derart eingerichtet, dass sie das Steuerventil und das erste Klappenventil öffnen, und
das zweite Klappenventil schließen,
um die rückzuführenden
Gase derart zuzuführen,
dass diese, bevor sie am Ausgang der Kühlvorrichtung mit der Frischluft
vermischt und bevor sie in den Motor zurückgeführt werden, den Wärmetauscher
durchlaufen.
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Gemäß einer
weiteren Eigenschaft sind die Lenkvorrichtungen derart eingerichtet,
dass sie, um die Temperatur der in den Motor eingelassenen Luft zu
steuern ohne Abgas zurückzuführen durch
Schließen
des Steuerventils und durch Steuern des Öffnens/Schließens des
ersten und des zweiten Klappenventils eine Phase des Steuerns der
Temperatur der Gase am Eingang des Motors durchführen, um die Zirkulation der
Luft in der Kühlvorrichtung
und in dem Wärmetauscher
zu steuern.
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Die
Erfindung wird durch Lesen der folgenden Beschreibung besser verstanden
werden, welche nur als Beispiel angegeben wird, und welche unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen angefertigt wurde. Hierin
stellt:
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1 ein synoptisches Schema
einer Architektur eines Gasversorgungssystemes eines Motors gemäß dem Stand
der Technik dar,
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2 ein synoptisches Schema
einer Architektur eines erfindungsgemäßen Gasversorgungssystems eines
Motors dar.
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In 1 ist tatsächlich ein
Gasversorgungssystem eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors nach dem Stand
der Technik dargestellt.
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In
dieser 1 ist der Motor
mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet, und sein
Gaseinlass ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 bezeichnet.
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Dieser
Motor ist mit einem EGR-Kreis verbunden, welcher mit dem allgemeinen
Bezugszeichen 3 bezeichnet ist, welcher außer einem
Einlass für
in den Motor zurückzuführendes
Abgas eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 4 bezeichneten EGR-Gaskühlvorrichtung
aufweist, welche mit einem Steuer- oder EGR-Ventil verbunden ist, welches
mit dem allgemeinen Bezugszeichen 5 bezeichnet ist.
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Ein
Ventil zum Überbrücken dieser
Kühlvorrichtung
kann bei bestimmten Anwendungen parallel zu dieser angeschlossen
sein, und ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 6 bezeichnet.
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Der
Ausgang des EGR-Ventils ist mit dem Eingang des Motors verbunden.
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Diese
EGR-Gaskühlvorrichtung
kann folglich überbrückt werden,
um es bei kaltem Motor zu ermöglichen,
dass die Gase nicht gekühlt
werden, und sie im Gegensatz hierzu zu kühlen, wenn der Motor warm ist.
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Außerdem weist
dieses System in gleicher Weise zwei Gaszirkulations-Zweige auf,
welche sich zwischen einem in dieser Figur mit dem Bezugszeichen 7 bezeichneten
Frischlufteinlass, am Auslass beispielsweise eines Kompressors,
und dem Einlass 2 des Motors erstrecken.
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Diese
Zweige sind in diesen Figuren mit den allgemeinen Bezugszeichen 8 und 9 bezeichnet
und einer hiervon, beispielsweise der Zweig 8, weist eine Heizvorrichtung
für die
Motor-Eintritts-Luft auf, welche mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnet
ist, und welche mit dem Einlass des Motors durch ein gesteuertes
Klappenventil hindurch verbunden ist, welches mit dem allgemeinen
Bezugszeichen 11 bezeichnet ist.
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Diese
Heizvorrichtung für
die Motor-Eintritts-Luft kann beispielsweise als ein Luft/Flüssigkeit-Wärmetauscher
oder eine elektrische Heizvorrichtung ausgeführt sein, kann beispielsweise
niederdruckseitig oder hochdruckseitig eines Kompressors angeordnet
sein, und kann durch ein Deaktivierungssystem überbrückt sein.
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Diese
Heizvorrichtung stellt das Heizen oder Nicht-Heizen der Motor-Einlass-Luft
sicher, je nachdem, ob er kalt oder warm ist, um beispielsweise
die Verbrennung in diesem zu stabilisieren.
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Der
andere, mit dem allgemeinen Bezugszeichen 9 bezeichnete,
Zirkulationszweig weist seinerseits eine Kühlvorrichtung für die Motoreinlassluft auf,
in dieser Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 12 bezeichnet,
welcher mit dem Einlass 2 des Motors durch ein gesteuertes
Klappenventil hindurch verbunden ist, welches mit dem allgemeinen
Bezugszeichen 13 bezeichnet ist.
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Diese
Kühlvorrichtung
ist entsprechend den avvisierten Anwendungen vorhanden oder nicht
vorhanden, und ist dazu vorgesehen, bei Problemen eines Verstopfens
oder einer Emission von Noxen die Luft am Einlass des Motors zu
kühlen.
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Die
oben beschriebene Anordnung von Klappenventilen und Ventilen wird
von den in dieser Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 14 bezeichneten
Lenkvorrichtungen aus gesteuert, aufgrund von Informationen, welche
in herkömmlicher
Weise mittels Messfühlern
aufgenommen worden sind.
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Es
versteht sich, dass die verschiedenen Heiz-/Kühl-Vorrichtungen mit mehreren Verbindungen,
Ventilen und/oder Klappenventilen verbunden sind, welche es erlauben,
jede der jeweiligen Funktionen zu aktivieren oder zu deaktivieren,
was zu den oben genannten Unannehmlichkeiten führt.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßes System dargestellt.
In dieser 2 ist der
Motor mit dem allgemeinen Bezugszeichen 20 bezeichnet,
und sein Gaseinlass ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 21 bezeichnet.
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Der
Frischlufteinlass ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 22 bezeichnet,
beispielsweise aus einem Kompressor, und der Einlass von in den
Motor zurückzuführenden
Abgasen ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 23 bezeichnet.
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Dieses
System weist tatsächlich
gleichermaßen
zwei Gaszirkulations-Zweige auf, welche sich zwischen dem Frischlufteinlass
und dem Motor erstrecken, welche Zweige mit den Bezugszeichen 24 und 25 bezeichnet
sind.
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Einer
der Zweige, nämlich
der Zweig 25 weist eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 26 bezeichneten
Kühlvorrichtung
auf, deren Einlass mit dem Frischlufteinlass 22 verbunden
ist, und deren Auslass mit dem Einlass eines ersten gesteuerten Klappenventils
verbunden ist, welches mit dem allgemeinen Bezugszeichen 27 bezeichnet
ist, und dessen Auslass mit dem Einlass 21 des Motors verbunden
ist.
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Der
andere Zweig, nämlich
der Zweig 24, weist einen, beispielsweise Luft/Flüssigkeit-,
Wärmetauscher
auf, welcher mit dem allgemeinen Bezugszeichen 28 bezeichnet
ist, und ein zweites gesteuertes Klappenventil 29. Der
Einlass des zweiten Klappenventils 29 ist mit dem Einlass
der Frischluft 22 verbunden, und sein Auslass ist mit dem
Einlass des Wärmetauschers 28 verbunden,
dessen Auslass am Einlass 21 des Motors mit dem Auslass
des ersten Klappenventils 27 verbunden ist.
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Der
Einlass des rückzuführenden
Abgases 23 ist seinerseits durch ein mit dem allgemeinen
Bezugszeichen 30 bezeichnetes Steuer- oder EGR-Ventil hindurch
mit dem anderen Zweig 24 zwischen dem zweiten Klappenventil 29 und
dem Wärmetauscher 28 angeschlossen.
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Das
EGR-Ventil, das erste Klappenventil und das zweite Klappenventil
werden durch mit dem allgemeinen Bezugszeichen 31 bezeichnete
Lenkvorrichtungen gesteuert.
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Die
Funktionsweise dieses Systems kann in drei Phasen unterteilt werden,
welche drei Haupt-Funktionen des Systems zugeordnet werden können. Eine
dieser Phasen kann der genannten Kalt-Phase des Motor-Arbeitszyklus
zugeordnet werden, eine weitere der genannten Warm-Phase des Motor-Arbeitszyklus, und
die dritte Phase kann eine Phase zum Steuern der Temperatur der
Gase am Einlass des Motors sein, beispielsweise zum Stabilisieren
der Verbrennung ohne Rückführen von
Abgasen.
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Während der
Kalt-Phase des Zyklus bestehen die Bedürfnisse darin, die EGR-Gase
nicht zu kühlen,
und die, beispielsweise aus dem Auslass eines Kompressors gelieferte,
Frischluft nicht zu kühlen.
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Dies
wird mittels der Lenkvorrichtungen 31 durch Öffnen des
EGR-Ventils 30 und des zweiten Klappenventils 29 bei
gleichzeitigem Schließen
des ersten Klappenventils 27 realisiert.
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Die
EGR-Gase mischen sich dann mit der Frischluft an der Hochdruckseite
des Wärmetauschers 28,
bevor sie diesen durchlaufen, worin die Mischung eine leichte Abkühlung erfahren
kann.
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Die
Mischung aus Frischluft und EGR-Gas wird tatsächlich eine Temperatur haben,
die kleiner ist als die Temperatur der EGR-Gase alleine. Es wird daher
wenig thermischen Austausch auf dem Niveau des Wärmetauschers geben, und der
Temperatursturz wird kleiner sein als bei herkömmlichen Systemen, bei denen
die Frischluft eine Kühlvorrichtung durchläuft.
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In
der Warm-Phase des Zyklus bestehen die Bedürfnisse darin, sowohl die EGR-Gase
als auch die beispielsweise am Auslass eines Kompressors zugeführte Frischluft
zu kühlen.
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In
diesem Fall ist das EGR-Ventil 30 geöffnet, wie auch das erste Klappenventil 27,
wohingegen das zweite Klappenventil 29 geschlossen ist.
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Die
EGR-Gase werden dann so zugeführt, dass
sie den Wärmetauscher 28 durchlaufen,
und sind daher abgekühlt.
Die Frischluft durchläuft
ihrerseits den Wärmetauscher 26.
Die Frischluft und die EGR-Gase mischen sich dann am Ausgang des
Wärmetauschers
und der Kühlvorrichtung,
bevor sie in den Motor injiziert werden.
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Während der
genannten dritten Phase des Steuerns der Temperatur der Gase am
Einlass des Motors ohne EGR-Rückführung, gibt
es kein Rückführen von
Abgasen in den Motor und entsprechend kann zwischen Heizen oder
Kühlen
der Gase am Einlass des Motors gewählt werden.
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Dies
wird erreicht durch Steuern des Öffnens/Schließens des
ersten und des zweiten Klappenventils bei geschlossenem Steuerventil 30.
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Insbesondere
kann ein vollständiges
oder ein teilweises Öffnen
des zweiten Klappenventils 29 festgelegt werden, und ein
vollständiges
oder ein teilweises Schließen
des ersten Klappenventils 27.
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Auf
diese Weise wird ein Teil der Frischluft geheizt, während ein
anderer Teil gekühlt
wird, wodurch es mittels Öffnen/Schließen dieser
Klappenventile ermöglicht
wird, die Verteilung des Flusses von warmer/kalter Luft, und damit
die Luft-Temperatur am Einlass des Motors zu steuern.
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Es
versteht sich, dass eine solche Struktur viel einfacher ist als
die im Stand der Technik verwendeten, um die gleichen Aufgaben zu
erfüllen.
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Tatsächlich ist
die Anzahl der Vorrichtungen und Leitungen gegenüber dem Stand der Technik reduziert.