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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Reingaseinleitungssystemen
(CGI-Systemen, CGI = clean gas induction) eines Verbrennungsmotors,
und insbesondere auf eine CGI-Einleitungsvorrichtung zur Einleitung
von reinem Gas in den Einlass eines turboaufgeladenen Verbrennungsmotors stromaufwärts eines
Kompressors.
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Hintergrund
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Ein
Abgasrückzirkulationssystem
(AGR-System) wird verwendet, um die Erzeugung von nicht wünschenswerten
Verunreinigungsgasen und Partikeistoffen im Betrieb von Verbrennungsmotoren
zu steuern. Solche Systeme haben sich insbesondere als nützlich bei
Verbrennungsmotoren für
Motorfahrzeuge erwiesen, wie beispielsweise bei Passagierbussen,
Leichtlastwägen
und anderen auf der Straße fahrenden
Maschinen. Abgasrückzirkulationssysteme
zirkulieren in erster Linie die Abgasnebenprodukte in die Einlassluftversorgung
des Verbrennungsmotors zurück.
Das Abgas, welches wieder in den Motorverbrennungszylinder eingeleitet
wird, reduziert die Konzentration des Sauerstoffs darin, was wiederum
die maximale Verbrennungstemperatur innerhalb des Zylinders absenkt
und die chemische Reaktion des Verbrennungsprozesses verlangsamt,
was die Bildung von Stickoxiden (NOx) verringert.
Weiterhin enthalten Abgase, die wieder in den Verbrennungsmotor
eingeleitet werden, typischerweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe,
die verbrannt werden, um weiter die Emission von Abgasnebenprodukten zu
reduzieren, die sonst als unerwünschte
Verunreinigungen aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden
würden.
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Wenn
man die Abgasrückzirkulation
in einem turboaufgeladenen Dieselmotor verwendet, wird das zurück zu zirkulierende
Abgas typischerweise stromaufwärts
der durch Abgas angetriebenen Turbine entfernt, die mit dem Turbola der
assoziiert ist. Beispielsweise wird bei vielen Abgasrückzirkulationsanwendungen
das Abgas direkt über
eine Abgasrückzirkulationsleitung
von der Auslasssammelleitung zum Einlasssystem abgeleitet. Genauso
kann das rückzirkulierte
Abgas in den Einlassluftstrom stromabwärts des Kompressors und des
Zwischenkühlers oder
des Luft-Luft-Nachkühlers
wieder eingeleitet werden.
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In
vielen Betriebszuständen
eines turboaufgeladenen Dieselmotors gibt es eine Druckdifferenz zwischen
der Einlasssammelleitung und der Auslasssammelleitung, die im Wesentlichen
verhindert, dass viele solcher einfachen Abgasrückzirkulationssysteme verwendet
werden. Beispielsweise fließt
bei Betriebszuständen
mit niedriger Drehzahl und/oder hoher Belastung in einem turboaufgeladenen
Motor das Abgas nicht leicht aus der Auslasssammelleitung in die
Einlasssammelleitung. Daher weisen viele Abgasrückzirkulationssysteme einen
Abgasrückzirkulationsantrieb,
wie beispielsweise ein Roots-Gebläse oder
einen Hilfskompressor auf, um das Abgas aus der Auslasssammelleitung
in die Einlasssammelleitung mit höherem Druck zu drücken. Das
US-Patent 5 657 630 (Kjemtrup und Andere), ausgegeben am 19. August
1997 ist nur ein Beispiel von den vielen Abgasrückzirkulationssystemen, die
eine Pumpe oder eine Gebläseanordnung
verwenden, um die Reingaseinleitung (CGI) aus der Auslasssammelleitung
in das Einlasssystem zu treiben. Das europäische Patent
EP 0 889 226 B1 , veröffentlicht
am 8. August 2001, genauso wie die PCT-Patentschrift WO 98/39563,
veröffentlicht
am 11. September 1998, offenbaren die Anwendung eines Hilfskompressorrades,
das von der durch Abgas angetriebenen Turbine angetrieben wird,
die mit dem turboaufgeladenen Dieselmotor assoziiert ist. Das Hilfskompressorrad treibt
kräftig
das rückzirkulierte
Abgas aus der Auslasssammelleitung in das Einlasssystem bei nahezu allen
Motorbetriebsbedingungen.
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Ein
offensichtliches Problem bei solchen gezwungenen bzw. zwangsbeatmeten
Abgasrückzirkulationssystemen,
die einen Hilfskompressor verwenden, ist, dass der Hilfskompressor
sich verschluckt, lange bevor die Abgasrückzirkulationsflussanforderungen
bei vielen Betriebszuständen
mit leichter Belas tung erfüllt
werden. Solche leichten Belastungen ergeben Zustände, wo der Auslasssammelleitungsdruck
und der Hilfskompressor, das Gebläse, die Pumpe oder irgendein
anderer Abgasrückzirkulationsantrieb
mehr eine Flusseinschränkung
als eine Hilfe ist.
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Es
kann bevorzugt werden, Abgase stromaufwärts des Kompressors erneut
einzuleiten, wie beispielsweise bei einem Niederdruckschleifensystem,
das im US-Patent 6 651 618 (Coleman und Andere) offenbart wurde,
das am 25. November 2003 ausgegeben wurde. Coleman offenbart ein
Niederdruckabgasrückzirkulationssystem,
welches ein Drosselventil verwendet, um Luft und rückzirkulierte Abgase
zu steuern, die zum Motor geliefert werden, und ein Abgasrückzirkulationsventil,
um die Menge der Abgase zu steuern, die wieder in die Einlassluft eingeleitet
werden. Weil bei Niederdruckabgasrückzirkulationssystemen die
Abgase auf einem höheren Druck
als die Einlassluft sind, wird die Notwendigkeit des zuvor erwähnten Gebläses oder
Kompressors in dem üblicherweise
verwendeten Hochdruckabgasrückzirkulationssystem
eliminiert. Ein offensichtliches Problem bei der Anwendung des Drosselventils
ist die Ineffizienz, die durch die Luftflusseinschränkung verursacht
wird, die durch das Drosselventil resultiert. Eine solche Einschränkung steigert
den Druck- und Luftflussverlust, was zu einem Absterben bzw. Abwürgen des
Motors führen
kann. Dies kann eine Verringerung der Brennstoffausnutzung des Verbrennungsmotors
zur Folge haben. Die Leistung des Abgasrückzirkulationssystems basiert
darauf, wie viel Abgas es in den Motor mit minimalem Luftfluss-
und Druckverlust ziehen kann. Zusätzlich ist die Zuverlässigkeit
und Haltbarkeit eines solchen Drosselventils anfällig für Versagen aufgrund der mechanischen Natur
von diesen Vorrichtungen. Dies erfordert jedoch Mittel zur Einleitung
der Abgase in den Einlass.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der
oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Reingaseinleitungsvorrichtung
(CGI-Einleitungsvorrichtung, CGI = clean gas induction) offenbart.
Die Einleitungsvorrichtung weist eine Einlassluftleitung mit einem
Innendurchmesser auf, die einen Einlassluftflusspfad definiert. Die
Einleitungsvorrichtung weist weiter eine CGI-Leitung auf, die in
der Einlassluftleitung angeordnet ist, die einen Reingasflusspfad
definiert. Die Reingaseinleitung weist weiter einen Teil mit offenem
Ende mit einer Innenoberfläche
und einer Außenoberfläche auf.
Die Außenoberfläche hat
dabei einen wesentlich geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser der
Einlassluftleitung, und der Teil mit offenem Ende ist dabei geformt,
um den Einlassluftfluss zu beschränken.
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Gemäß einem
weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Verbrennungsmotor mit einem Motorblock offenbart, der eine Vielzahl
von Brennkammern definiert. Der Motor weist ein Auslassluftsystem
mit einer Auslassluftleitung in Strömungsmittelverbindung mit der
Vielzahl von Brennkammern auf. Zusätzlich weist der Motor weiter
ein Einlassluftsystem mit einer Einlassluftleitung auf, die einen
Einlassluftflusspfad in Strömungsmittelverbindung
mit der Vielzahl von Brennkammern definiert, und eine Einlassluftkomprimierungsvorrichtung.
Weiterhin weist der Motor ein Reingaseinleitungssystem bzw. CGI-System
auf, welches sich zwischen dem Auslassluftsystem und dem Einlassluftsystem
erstreckt. Das CGI-System ist mit dem Einlassluftsystem stromaufwärts der
Einlassluftkomprimierungsvorrichtung verbunden und weist eine CGI-Einlassvorrichtung
mit einem CGI-Einlassvorrichtungsventil und einer CGI-Leitung auf,
die einen Reingasflusspfad definieren. Die CGI-Leitung weist einen Teil mit offenem
Ende auf, der in der Einlassluftleitung angeordnet ist und mit einer
inneren Fläche
und einer äußeren Fläche. Die äußere Fläche hat einen
wesentlich geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser der Einlassluftleitung,
und der Teil mit offenem Ende ist ausgeformt, um den Einlassluftfluss
einzuschränken.
Der Motor weist ein elektronisches Steuermodul auf, welches betriebsmäßig mit dem
Verbrennungsmotor gekoppelt ist.
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Es
sei bemerkt, dass sowohl die vorangegangene und allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und
erklärend
sind und nicht die Erfindung einschränken sollen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 bildet
eine diagrammartige Ansicht eines Verbrennungsmotors ab, der das
Reingaseinleitungssystem der vorliegenden Erfindung aufweist; und
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2 bildet
eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels der Reingaseinleitungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung ab.
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Detaillierte
Beschreibung
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Die
folgende Beschreibung bezieht sich auf den besten Weg, der gegenwärtig zur
Ausführung der
Erfindung in Betracht gezogen wird.
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Mit
Bezug auf 1 ist dort eine diagrammartige
Ansicht eines beispielhaften Verbrennungsmotors 100 mit
einem Ausführungsbeispiel
einer Reingaseinleitungsvorrichtung (CGI-Einleitungsvorrichtung,
CGI = clean gas induction) 102 der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Für
Veranschaulichungszwecke und nicht zur Einschränkung ist der Verbrennungsmotor 100,
der im Folgenden als Motor 100 bezeichnet wird, ein Vier-Takt-Dieselmotor.
Der Motor 100 weist einen Motorblock 104 auf,
der eine Vielzahl von Brennkammern 106 definiert, wobei
deren Anzahl von der speziellen Anwendung abhängt. In dem beispielhaften
Motor 100 sind sechs Brennkammern 106 gezeigt,
es sei jedoch bemerkt, dass irgendeine Anzahl von Brennkammern mit
der vorliegenden Erfindung anwendbar ist. Obwohl dies nicht gezeigt
ist, kann mit jeder Brennkammer 106 Folgendes assoziiert
sein: eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, eine Zylinderhülse, mindestens
ein Lufteinlassanschluss und ein entsprechendes Einlassventil, mindestens ein
Abgasanschluss und ein entsprechendes Auslassventil und ein sich
hin- und herbewegender Kolben, der in jedem Verbrennungszylinder
bewegbar ist, um in Verbindung mit der Zylinderhülse und dem Zylinderkopf die
Brennkammer zu definieren. Der veranschaulichte Motor 100 weist
ein Einlassluftsystem 108, ein Auslassluftsystem 110,
ein CGI-System bzw. Reingaseinleitungssystem 112 und ein
Motorsteuermodul (ECM = engine control module) 114 auf.
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Das
Einlassluftsystem 108 weist eine Einlasssammelleitung 116 auf,
die entfernbar mit dem Motor 100 und in Strömungsmittelverbindung
damit angeschlossen ist, eine Einlassluftleitung 118, die Einlassluft
zur Einlasssammelleitung 116 führen kann, und eine Einlassluftkomprimierungsvorrichtung 120 in
Strömungsmittelverbindung
mit der Einlassluftleitung 118. Die Einlassluftkomprimierungsvorrichtung 120 könnte ein
traditioneller in der Technik bekannter Turbolader, ein elektrischer
Turbolader, ein Superlader oder Ähnliches
sein, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die Einlasssammelleitung 116 ist
zur Vereinfachung als eine Konstruktion aus einem Stück gezeigt,
es sei jedoch bemerkt, dass die Einlasssammelleitung 116 mehrere
Teile aufweisen könnte,
und zwar abhängig
von der speziellen Anwendung. Weiterhin kann das Einlassluftsystem 108 einen
Zwischenkühler
oder einen Luft-Luft-Nachkühler in
Strömungsmittelverbindung
dazu aufweisen, wobei dieser gegenwärtig nicht gezeigt ist.
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Das
Auslassluftsystem 110, wie es gezeigt ist, weist eine Auslasssammelleitung 122 auf,
die entfernbar mit dem Motor 100 zu verbinden ist und in Strömungsmittelverbindung
damit ist, weiter eine Auslassluftleitung 124, die Abgas
von der Auslasssammelleitung 122 führen kann, einen Luftkomprimierungsvorrichtungsantrieb 126 in
Strömungsmittelverbindung
mit der Auslassluftleitung 124 und einen Partikelstofffilter
(PM-Filter, PM = particulate matter) 128 in Strömungsmittelverbindung
mit der Auslassluftleitung 124. Die Auslasssammelleitung 122 ist
zur Vereinfachung als eine einteilige Konstruktion gezeigt; es sei
jedoch bemerkt, dass die Auslasssammelleitung 122 als eine
mehrteilige Sammelleitung oder eine geteilte Sammelleitung aufgebaut
sein könnte,
und zwar abhängig
von der speziellen Anwendung.
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Die
Einlassluftkomprimierungsvorrichtung 120 und der Luftkomprimierungsvorrichtungsantrieb 126 sind
als ein Teil eines Turboladersystems 130 veranschaulicht.
Das Turboladersystem 130 ist als ein erster Turbolader 132 gezeigt
und kann einen zweiten Turbolader 134 aufweisen. Die ersten
und zweiten Turbolader 132, 134 können in
Reihe zueinander angeordnet sein, so dass der zweite Turbolader 134 eine
erste Komprimierungsstufe vorsieht und dass der Turbolader 132 eine
zweite Komprimierungsstufe vorsieht. Beispielsweise kann der zweite Turbolader 134 ein
Niederdruckturbolader sein, und der erste Turbolader 132 kann
ein Hochdruckturbolader sein. Jeder der ersten und zweiten Turbolader 132, 134 weist
eine Turbine 133 bzw. 135 und einen Kompressor 137 bzw. 139 auf.
Die Turbinen 133, 135 sind strömungsmittelmäßig mit
der Auslasssammelleitung 122 über eine Auslassluftleitung 124 verbunden.
Jede der Turbinen 133, 135 weist ein (nicht gezeigtes)
Turbinenrad auf, welches von einer Welle 136 bzw. 138 getragen
wird, welche wiederum drehbar durch ein (nicht gezeigtes) Gehäuse getragen wird,
beispielsweise durch ein einteiliges oder mehrteiliges Gehäuse. Der
Strömungsmittelflusspfad
von der Auslasssammelleitung 122 zu den Turbinen 133, 135 kann
eine (nicht gezeigte) variable Düse
aufweisen, oder irgendeine andere Anordnung mit variabler Geometrie,
die geeignet ist, um die Geschwindigkeit des Auslassströmungsmittels
zu steuern, das auf dem Turbinenrad auftrifft.
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Die
Kompressoren 137, 139 weisen ein (nicht gezeigtes)
Kompressorrad auf, welches von den Wellen 136, 138 getragen
wird. Somit kann die Drehung der Wellen 136, 138 durch
das Turbinenrad wiederum die Drehung des Kompressorrades verursachen.
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Das
CGI-System 112, wie gezeigt, ist ein Niederdruck-CGI-System
eines Verbrennungsmotors 100, wobei ein Teil der Abgase
durch den Partikelstofffilter 128 gefiltert wird und von
einem CGI-Kühler 142 gekühlt wird,
um reines und gekühltes
Gas zu erzeugen, bevor es stromaufwärts der Einlassluftkomprimierungsvorrichtung 120 eingeleitet
wird. Das CGI-System 112 weist eine CGI-Leitung 140 auf,
die sich zwischen dem Auslassluftsystem 110 und dem Einlassluftsystem 108 erstreckt
und den Teil der Abgase von dem Auslasssys tem 110 zum Einlasssystem 108 führen kann.
Der CGI-Kühler 142 ist
in Strömungsmittelverbindung
mit der CGI-Leitung 140 und kann zwischen dem Auslassluftsystem 110 und
dem Einlassluftsystem 108 gelegen sein. Eine CGI-Einleitungsvorrichtung 102 ist
in Strömungsmittelverbindung
mit der CGI-Leitung 140 und
der Einlassluftleitung 118 und ist dazwischen angeordnet. Wie
es in der CGI-Technik wohl bekannt ist, kann CGI-Kühler 142 einen
Luft-Gas-Kühler, einen
Wasser-Gas-Kühler,
einen Öl-Gas-Kühler oder
irgendeinen anderen geeigneten Kühler
aufweisen, der ordnungsgemäß bemessen
ist, um die notwendige CGI-Kühlung
vorzusehen. Das CGI-System 112 kann einen (nicht gezeigten)
Rußfilter
in Strömungsmittelverbindung
mit der CGI-Leitung 140 aufweisen.
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Die
Auslassluftleitung 124 lässt Abgase nach außen stromabwärts des
Partikelstofffilters 128 aus. Jedoch wird ein Teil der
Abgase zur Einlasssammelleitung 116 über die CGI-Leitung 140 und
die CGI-Einleitungsvorrichtung 102 zurückgeleitet. Wie gezeigt, werden
die Abgase für
das CGI-System 112 aus der Auslassluftleitung 124 stromabwärts des Partikelstofffilters 128 herausgezogen,
es sei jedoch bemerkt, dass die Abgase von irgendwo in dem Auslassluftsystem 110 herausgezogen
werden können, wie
beispielsweise aus dem Partikelstofffilter 128, den ersten
oder zweiten Turboladern 132, 134 oder aus der
Auslasssammelleitung 122.
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Schließlich ist
das elektronische Steuermodul, das betriebsmäßig mit dem Verbrennungsmotor 100 gekoppelt
ist, fähig,
betriebsmäßig den
Brennstoffeinspritzzeitpunkt, das Einlassluftsystem 108, das
Auslassluftsystem 110 und das CGI-System 112 zu
steuern, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Alle diese gesteuerten
Betriebsvorgänge
des Motorsystems werden durch das elektronische Steuermodul 114 ansprechend
auf einen oder mehrere gemessene oder abgefühlte Motorbetriebsparameter
geregelt, die typischerweise (nicht gezeigte) Eingangsgrößen für das elektronische
Steuermodul 114 sind.
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Mit
Bezug nun auf 2 ist eine Perspektivansicht
der CGI-Einleitungsvorrichtung 102 gezeigt. Die
CGI-Einleitungsvorrichtung 102 weist ein CGI-Einleitungsvorrichtungsventil 206 auf
und ist mit der CGI-Leitung 140 (1) bei einem
CGI-Leitungsteil 202 verbunden. Weiterhin ist die CGI-Einleitungsvorrichtung 102 mit
der Einlassluftleitung 118 (1) an einem
Einlassluftleitungsteil 204 verbunden.
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Die
CGI-Einleitungsvorrichtung 102 wird verwendet, um reines
und gekühltes
Gas von dem CGI-System 112 in das Einlassluftsystem 108 einzuleiten.
Der Einlassluftleitungsteil 204 weist einen ersten Teil 207 auf,
der einen Einlassluftflusspfad definiert und einen zweiten Teil 208,
der einen Flusspfad für
gemischtes Strömungsmittel
definiert, der reines und gekühltes
Gas und Einlassluft aufweist, wobei das reine und gekühlte Gas
einen wesentlich höheren
Strömungsmitteldruck
als die Einlassluft hat.
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Der
CGI-Leitungsteil 202, der einen Flusspfad für reines
und gekühltes
Gas definiert, schneidet den Einlassluftleitungsteil 204 an
einem Zwischenteil und ist darin angeordnet. Es sei bemerkt, dass
der CGI-Leitungsteil 202 einen Außendurchmesser hat, der wesentlich
geringer ist als der Innendurchmesser des Einlassluftleitungsteils 204.
Wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht, weist der CGI-Leitungsteil 202 einen ersten
Teil 209, einen gebogenen Teil 210 und einen zweiten
Teil 211 auf, so dass wenn er innerhalb des Einlassluftleitungsteils 204 positioniert
ist, der zweite Teil 211 reines und gekühltes Gas in den Einlassluftleitungsteil 204 ausstößt. Der
gebogene Teil 210 kann ein Drehventil bzw. Klappenventil 212 aufweisen,
das strukturiert und angeordnet ist, um den Fluss aus reinem und
gekühltem
Gas in einen ersten Flusspfad 214 und einen zweiten Flusspfad 216 aufzuteilen.
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Der
zweite Teil 211 des CGI-Leitungsteils 202 definiert
einen Teil 218 mit offenem Ende. Eine Außenoberfläche 220 des
Teils 218 mit offenem Ende ist so geformt, dass sie den
Einlassluftfluss in dem Einlassluftleitungsteil 204 begrenzt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Außenoberfläche so geformt,
dass sie einen variabel zunehmenden Außendurchmesser hat, der geringer
ist als der Innendurchmesser des Einlassluftleitungsteils 204. Beispielsweise
ist der variabel zunehmende Durchmesser im Wesentlichen als glockenmündungsförmig gezeigt,
es sei jedoch bemerkt, dass andere Formen verwendet werden könnten, wie
beispielsweise konisch, elliptisch, "L-förmig" oder auch andere
geeignete Formen. Es sollte in Betracht gezogen werden, dass die
Außenoberfläche 220 durch
in der Technik wohl bekannte Mittel geformt werden kann, um eine
Form mit variabel zunehmendem Durchmesser zu formen, die (spanende)
maschinelle Bearbeitung, Guss, Schmieden und so weiter aufweisen,
jedoch nicht darauf eingeschränkt
sind.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist eine Innenoberfläche 222 des
Teils 218 mit offenem Ende so geformt, dass sie eine konische
Form hat, die sich von dem zweiten Teil 211 erstreckt.
Es sei jedoch bemerkt, dass die Innenoberfläche 222 so geformt
sein kann, dass sie einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser
hat, einen variablen Durchmesser hat oder so geformt sein kann,
dass sie mit der Außenoberfläche 220 zusammen
fällt,
um eine konstante Wanddicke des Teils 218 mit offenem Ende zu
halten. Es sei in Betracht gezogen, dass die Innenoberfläche 222 durch
in der Technik wohlbekannte Mittel geformt sein kann, um die Innenoberfläche 222 zu
formen, was (spanende) maschinelle Bearbeitung, Gießen, Schmieden
und so weiter aufweist, jedoch nicht darauf eingeschränkt ist.
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Das
gezeigte CGI-Einleitungsvorrichtungsventil 206 ist in dem
CGI-Leitungsteil 202 so
strukturiert und angeordnet, dass das Ventil 206 variabel zwischen
einer offenen und einer geschlossenen Position positioniert werden
kann, um die Menge des Gases zu steuern, die in das Einlassluftsystem 108 eintritt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
gestattet die offene Position, dass maximal viel reines Gas in das
Einlassluftsystem 108 eintritt, und die geschlossene Position
gestattet, dass minimal viel reines Gas in das Einlassluftsystem 108 eintritt.
Das CGI-Einleitungsvorrichtungsventil 208 weist eine Betätigungsvorrichtung 224 auf,
die mit dem elektronischen Steuermodul 114 verbunden ist,
und ein Bypass- bzw. Überleitungsglied 226,
das mit der Betätigungsvorrichtung 224 zu
verbinden ist. Das Überleitungsglied 226 ist
konzentrisch mit dem CGI-Leitungsteil 202 am zweiten Teil 211 positioniert.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Überleitungsglied 226 ein
Butterf ly- bzw. Klappenventil, welches durch eine Schwenkwelle 228 positioniert
wird, die mit der Betätigungsvorrichtung 224 verbunden
ist. Es sei jedoch bemerkt, dass andere Ventile, wie beispielsweise
Kugelventile, Schieberventile, Federventile, lineare Ventile, druckkompensierte
Ventile oder Ähnliches
verwendet werden könnten.
Das elektronische Steuermodul 114 betätigt die Welle 228 durch die
Betätigungsvorrichtung 224,
die das Überleitungsventil 226 selektiv öffnet und
schließt,
um die Menge des reinen Gases zu steuern, die in das Einlassluftsystem 108 eintritt.
Zusätzlich
kann das CGI-Einleitungsvorrichtungsventil 206 irgendwo
in dem CGI-System 112 gelegen sein, um nicht die vorliegende
Erfindung zu verändern
oder zu ändern.
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Das
elektronische Steuermodul 114 betätigt steuerbar das Überleitungsglied 214 unter
Verwendung von ausgewählten
Betriebsparametern des Verbrennungsmotors, die von (nicht gezeigten)
Sensorsignalen empfangen wurden, wie beispielsweise die Motorbelastung,
der Einlasssammelleitungsdruck, die Motortemperatur, der Partikelstofffilterdruck
oder der Abgassammelleitungsdruck. Das elektronische Steuermodul 114 kann
konfiguriert sein, um die Steuerlogik unter Verwendung von Software
bzw. Programmen, Hardware bzw. Komponenten und Mitteln auszuführen, die
in der Technik bekannt sind, um Logik auszuführen und Befehle auszuführen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Während des
Betriebs des Motors 100 tritt eine Verbrennung auf, die
Abgas erzeugt, welches von der Auslasssammelleitung 122 aufgenommen wird.
Das Abgas wird über
die Abgasluftleitung 124 zu den Turboladern 132, 134 transportiert.
Die Turbinen 133, 135 innerhalb der Turbolader 132, 134 treiben
drehbar die Kompressoren 137, 139 der Turbolader 132, 134 an,
die die Einlassluft komprimieren und die komprimierte Luft an den
Motor 100 über
die Einlassluftleitung 118 ausgeben. Das aus den Turbinen 133, 135 ausgestoßene Abgas
wird zu dem Partikelstofffilter (PM-Filter) 128 transportiert,
wo der Ruß vom
Abgas eingefangen wird oder in anderer Weise aus dem Abgas entfernt
wird. Das aus dem Partikelstofffilter 128 ausgestoßene Gas
ist reines Gas. Ein Teil des reinen Gases wird aus dem Auslassluftsystem 110 über die
Auslassluftleitung 124 geliefert; jedoch wird ein Teil
des reinen Gases aus der Auslassluftleitung 124 herausgezogen
und zurück
durch das CGI-System 112 geleitet.
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Das
reine Gas in dem CGI-System 112 wird zum CGI-Kühler 142 transportiert,
wo das heiße
Gas gekühlt
wird, um reines und gekühltes
Gas vorzusehen. Das reine und gekühlte Gas wird dann zu der CGI-Einleitungsvorrichtung 102 über die
CGI-Leitung 140 geführt,
wo die CGI-Einleitungsvorrichtung 102 in Strömungsmittelverbindung
mit der CGI-Leitung 140 und der Einlassluftleitung 118 ist.
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Einlassluft
wird durch den ersten Teil 207 des Einlassluftleitungsteils 204 geleitet.
Wenn die Einlassluft durch den Einlassluftleitungsteil 204 fließt, trifft
sie auf die Außenoberfläche 220 des
Teils 218 mit offenem Ende des Leitungsteils 202.
Daher wird die Einlassluft eingeschränkt und die Geschwindigkeit
der Einlassluft gesteigert und der Druck der Einlassluft verringert.
Der verringerte Druck der Einlassluft hat einen Venturi-Effekt zur
Folge, der das wesentlich stärker
unter Druck gesetzte reine Gas in das Einlassluftsystem 108 zieht.
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Das
reine und gekühlte
Gas fließt
durch den CGI-Leitungsteil 202 und trifft auf dem sich
drehenden Flügel 212 auf.
Der sich drehende Flügel 212 teilt den
Fluss aus reinem Gas in erste und zweite Flusspfade 214, 216 auf,
wodurch die Verwirbelung reduziert wird und der Fluss aus reinem
und gekühltem Gas
begradigt wird. Das reine Gas tritt aus dem Teil 218 mit
offenem Ende aus und vermischt sich mit der Einlassluft, um gemischtes
Gas zum Verbrennungsmotor 100 zu liefern.
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Die
Menge des reinen und gekühlten
Gases, die eingeleitet wird, hängt
von der Position des Überleitungsgliedes 226 ab,
beispielsweise zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position.
Durch Variieren der Position des Überleitungsventils 226 unter
Verwendung des elektronischen Steuermoduls 114 kann die
Menge des reinen und gekühlten
Gases, die in das Einlassluft system 108 eingeleitet wird, genauso
variiert werden. Das elektronische Steuermodul 114 variiert
steuerbar das Überleitungsglied 226,
welches selektive Eingangsparameter anzeigt.
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Die
CGI-Einleitungsvorrichtung 102 der vorliegenden Erfindung
gestattet, dass reines und gekühltes
Gas in das Einleitungsluftsystem 108 in effizienter und
steuerbarer Weise eingeleitet wird. Die Anwendung des Teils 218 mit
offenem Ende erzeugt die benötigte
Druckdifferenz, um das höher
unter Druck gesetzte reine Gas in das Einlassluftsystem 108 in
einem CGI-System 112 mit Niederdruckschleife zu ziehen.
Zusätzlich
wird nicht die Anwendung eines Gebläses oder Kompressors benötigt, weil
es keine Notwendigkeit gibt, die höher unter Druck gesetzte komprimierte
Luft in einer Hochdruckschleife einer Reingaseinleitung zu überwinden.
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Andere
Aspekte der vorliegenden Erfindung können aus einem Studium der
Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden. Es ist
beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft
angesehen werden.