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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader.
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HINTERGRUND
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Die effiziente Nutzung der Abgasrückführung (AGR) ist für alle modernen Verbrennungsmotoren, einschließlich sowohl Benzin- als auch Dieselmotoren, sehr wichtig. Die effiziente Nutzung der AGR unterstützt im Allgemeinen die Ziele der Verwirklichung einer hohen Ausgangsleistung von diesen Motoren, während sie auch eine hohe Kraftstoffeffizienz und -sparsamkeit erreicht und zunehmend strengere Motoremissionsanforderungen erfüllt. Die Verwendung der Aufladung, insbesondere mit Turboladern, in diesen Motoren wird auch häufig verwendet, um die Motoreinlassluftmenge und die Ausgangsleistung des Motors zu steigern. Turbolader werden jedoch ebenfalls durch Abgas angetrieben, so dass die effiziente Nutzung der AGR und der Turbolader-Aufladung eine synergistische Konstruktion dieser Systeme erfordert.
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Dieselmotoren mit Turbolader müssen bei der Nutzung der im Auslasssystem, insbesondere den AGR-Gasströmungen, verfügbaren Energie besonders effizient sein, um den Gesamtmotorwirkungsgrad und die Kraftstoffsparsamkeit zu verbessern. Diesel-AGR-Systeme müssen hohe Volumina an AGR zum Einlassluftsystem des Motors liefern. Dazu muss das Auslasssystem eine ausreichende Druckänderung durch das System, einschließlich des Durchflusssteuerventils, des Umleitventils und des Kühlers, vorsehen, um die gewünschte AGR-Strömung in das aufgeladene Einlasssystem zu treiben. Das Auslasssystem muss auch eine angemessene Energie bereitstellen, so dass die Turbine genügend Leistung hat, um die gewünschte Aufladung vorzusehen. Typische Dieselmotor-AGR-Systeme speisen AGR-Durchgänge von verschiedenen Auslasssystemkomponenten. AGR-Zuführungsdurchgänge vom Turbinengehäuse wurden vorgeschlagen; solche AGR-Zuführungsdurchgänge lagen jedoch im Allgemeinen in weniger als optimalen Winkeln zur gewünschten Gasströmungsrichtung innerhalb des Turbinendiffusors durch die Verwendung von Rohrbögen und dergleichen, wodurch hohe Strömungsverluste und ein niedriger Wirkungsgrad erzeugt werden, wodurch die Menge der AGR-Strömung verringert wird, die zur Verwendung im Lufteinlasssystem verfügbar ist. Solche Anordnungen schaffen kein ausreichendes Volumen an Einlass-AGR.
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In der Druckschrift
US 6 430 929 B2 wurde eine Konstruktion vorgeschlagen, um einen AGR-Auslass mit einem Turbinendiffusor und einem AGR-Ventil zu verbinden. Diese Konstruktion ordnet den AGR-Auslass tangential zum Diffusor und im Wesentlichen linear entlang des Durchflussstroms, der in den Turbinegehäuseeinlass eintritt, an. Folglich ist der AGR-Auslass am Diffusoreinlass angeordnet und der AGR-Auslass scheint den Diffusoreinlass zu definieren. Der in diesem Patent beschriebene Turbolader beinhaltet ein AGR-Ventil mit einem mit Flansch versehenen Rohrbogen, wobei das Lochmuster an dem Flansch eingestellt werden kann, um den Rohrbogen zu orientieren, um ihn an veränderliche Motoranordnungen anzupassen. Die Verwendung des Rohrbogens kann auch für die Reihen- oder lineare Anordnung des AGR-Auslasses und des Turbineeinlasses erforderlich sein. Der Verwendung der Rohrbogenkonfiguration ist jedoch ein Wirkungsgradverlust zugeordnet. Der Turbolader der Druckschrift
US 6 430 929 B2 beinhaltet auch eine Düse mit variabler Geometrie, die verwendet wird, um den Gegendruck im AGR-System zu erhöhen. Obwohl sie potentiell nützlich ist, sind die Kosten von Turboladern mit variabler Düse signifikant höher als von jenen mit festen Düsen. Ferner werden Erhöhungen des Gegendrucks, die durch Schließen der Turbinenschaufeln einer variablen Düse beobachtet werden, durch die resultierende Erhöhung des Ladedrucks der Einlassluft fast aufgewogen, so dass die gewünschten Erhöhungen der AGR-Strömung in dem Einlasssystem nicht erreichbar sind.
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Folglich ist es erwünscht, Turbinengehäuse, Turbolader und Einlassluftsysteme, die diese verwenden, sowie zugehörige Verfahren zur Verwendung, die die AGR verstärken, die zur Verwendung im Einlasssystem verfügbar ist, zu schaffen, während gleichzeitig eine ausreichende Abgasströmung zum Antreiben der Turbine und zum Erzeugen der gewünschten Druckaufladung und des gewünschten Lufteinlasses in das Lufteinlasssystem bereitgestellt wird, und zwar ungeachtet dessen, ob die Turbolader Turbinen entweder mit fester oder mit variabler Düse verwenden.
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Herkömmliche Turbolader sind in der Druckschriften
JP S55- 123 344 A ,
FR 2 873 759 A1 und
DE 10 2008 057 728 A1 beschrieben, wobei die Druckschrift
DE 10 2008 057 728 A1 erst nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung offengelegt wurde.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Turbolader geschaffen. Der Turbolader umfasst eine Turbine mit einem an einer Turbinenwelle befestigten Turbinenrad, wobei das Turbinenrad und die Turbinenwelle drehbar in einem Turbinengehäuse mit einem Turbineneinlasskanal mit einem Turbineneinlassdurchgang, der fluidtechnisch mit einem Turbinendiffusorkanal mit einem Turbinendiffusordurchgang und einem Turbinendiffusoreinlass gekoppelt ist, und einem AGR-Kanal mit einem AGR-Kanaldurchgang angeordnet sind, wobei der AGR-Kanaldurchgang einen AGR-Kanaleinlass aufweist, wobei der AGR-Kanaleinlass am Turbineneinlasskanal angeordnet ist, wobei der Turbineneinlasskanal zur Fluidüberführung eines ersten Teils einer Abgasströmung, die von einem Motor empfangen wird, zum Turbinenrad konfiguriert ist, wobei der AGR-Kanal zur Fluidüberführung eines zweiten Teils der Abgasströmung zu einem Motoreinlasskrümmer konfiguriert ist. Der AGR-Kanaleinlass ist derart orientiert, dass eine Mittelachse des AGR-Kanals und des AGR-Durchgangs eine Mittelachse des Turbineneinlasskanals und des Turbineneinlassdurchgangs in einem Winkel, der kleiner als 30° ist, schneidet. Ferner ist der AGR-Kanal einteilig mit dem Turbinendiffusorkanal ausgebildet und der AGR-Kanal sowie der Turbinendiffusorkanal teilen sich eine gemeinsame Wand entlang eines Abschnitts ihrer Längen.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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Figurenliste
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Weitere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und Details werden lediglich beispielhaft in der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:
- 1 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Aufladungseinlassluftsystems für einen Verbrennungsmotor, wie hierin offenbart, ist;
- 2 eine perspektivische Vorderansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Turboladers, wie hierin offenbart, ist;
- 3 eine Vorderansicht des Turboladers von 2 ist;
- 4 eine Querschnittsansicht des Turbinengehäuses von 3 entlang des Schnitts 4-4 ist; und
- 5 eine perspektivische Vorderansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform eines Turboladers, wie hierin offenbart, ist;
- 6 eine Querschnittsansicht des Turbinengehäuses von 5 entlang des Schnitts 6-6 ist; und
- 7 ein Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens zur Verwendung eines Einlassluftsystems, wie hierin offenbart, ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Anmeldung offenbart eine beispielhafte Ausführungsform eines Turbinengehäuses und beispielhafte Ausführungsformen eines Turboladers und eines Lufteinlasssystems, die das Turbinengehäuse beinhalten, sowie zugehörige Verfahren für ihre Verwendung, die die zur Verwendung im Lufteinlasssystem verfügbare AGR verstärken, während gleichzeitig auch eine ausreichende Abgasströmung zum Antreiben der Turbine und zum Erzeugen der gewünschten Druckaufladung und Einlassluftströmung in das Lufteinlasssystem geschaffen wird. Das Turbinengehäuse weist einen AGR-Kanal oder -Durchgang auf, der einen Teil der Abgasströmung vom Turbolader direkt umleitet oder verlagert und eine AGR-Strömung zum Mischen mit der Aufladungseinlassluftströmung schafft, um eine Verbrennungsluftströmung zu erzeugen, die AGR umfasst.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine AGR, die zur Verwendung im Einlasssystem verfügbar ist, während sie gleichzeitig eine ausreichende Abgasströmung vorsieht, um die Turbine anzutreiben und die gewünschte Druckaufladung und den gewünschten Lufteinlass in das Lufteinlasssystem zu erzeugen. Sie schafft auch hohe Volumina an AGR für das Einlasskrümmersystem eines Verbrennungsmotors. Die Erfindung gleicht die Verwendung von Zylinderabgasenergie aus, um sowohl das Turbinenrad anzutreiben als auch die gewünschte AGR-Strömung in das Lufteinlasssystem zu liefern, indem die Abgasströmung benachbart zum Turbinendiffusoreinlass aufgeteilt wird. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit Turbinen mit variabler Düse (VNTs) besonders nützlich ist, können die offenbarten Vorrichtungen und Verfahren bei sowohl (VNT-) Turbinen als auch Turbinen mit fester Düse verwendet werden, was eine vorteilhafte Lufteinlasssystem-Konfiguration mit minimaler Implementierungskomplexität und minimalen Implementierungskosten schafft, die die Menge an AGR maximiert, die zum Motor geliefert werden kann. Diese Vorrichtungen und Verfahren schaffen einen Zuführungspunkt mit geringer Einschränkung und hohem Ansaugstaudruck zum Einlassluftsystem durch das AGR-System und sind zum Liefern von AGR in das Lufteinlasssystem besonders nützlich.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verbrennungsmotor 10 ein Aufladungssystem 12 mit einem Turbolader 14 und ein AGR-System 16, die Einlassluft bzw. AGR oder eine Kombination oder ein Gemisch davon zu einem Lufteinlasssystem 18 zuführen. Das Lufteinlasssystem 18 umfasst einen AGR-Einlasskanal 20, der zur Fluidüberführung einer mit Druck beaufschlagten oder Aufladungs-AGR-Strömung, die durch den Pfeil 22 dargestellt ist, konfiguriert ist, und einen Turboladereinlasskanal 24, der zur Fluidüberführung einer mit Druck beaufschlagten Aufladungsluftströmung, die durch den Pfeil 26 dargestellt ist, konfiguriert ist. Die AGR-Strömung 22 und die Luftströmung 26 werden verwendet, um die mit Druck beaufschlagte oder Aufladungs-Verbrennungsströmung 28 zu bilden, die mit Druck beaufschlagte Aufladungsluft oder AGR oder eine Kombination oder ein Gemisch davon zum Motor 10 zur Verbrennung zuführt. Das Lufteinlasssystem 18 umfasst auch einen Einlasskrümmer 30 oder mehrere Krümmer, der die Verbrennungsströmung 28 empfängt und die Verbrennungsströmung 28 zu den Motorzylindern (nicht dargestellt) verteilt. Das Lufteinlasssystem 18 kann auch wahlweise andere Einlasssystemvorrichtungen unterstromig des AGR-Einlasskanals 20 und Turboladereinlasskanals 24 und oberstromig des Einlasskrümmers 30 umfassen, einschließlich Kühler für sowohl die AGR-Strömung 22 als auch die Aufladungsluftströmung 26 sowie eines Mischers zum Kombinieren dieser Luftströmungen, wie hierin beschrieben.
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Das Aufladungssystem 12 umfasst einen Turbolader 14, der eine Turbine 34 umfasst, die in einem Turbinengehäuse 36 enthalten ist, und einen Kompressor 38, der in einem Kompressorgehäuse 40 enthalten ist, zum Komprimieren von Umgebungseinlassluft, die durch den Pfeil 41 dargestellt ist, und zum Erzeugen einer mit Druck beaufschlagten Aufladungsluftströmung 26 zur Verbrennung im Motor 10. Die Einlassluftströmung 41 wird während des Turbolader-Kompressionsprozesses erhitzt und kann gekühlt werden, um den volumetrischen Wirkungsgrad zu verbessern, indem die Einlassluft-Ladungsdichte durch isochore Kühlung erhöht wird.
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Diese Kühlung kann durch Leiten der Aufladungsluftströmung 26, die aus dem Turbolader 14 ausgelassen wird, zu einem Turbolader-Luftkühler 42, der auch als Zwischenkühler oder Nachkühler bezeichnet werden kann, über den Einlasskanal 24 durchgeführt werden. Der Turbolader-Luftkühler 42 kann am Motor angebracht sein. Die Aufladungsluftströmung 26 wird dann vom Turbolader-Luftkühler 42 durch den Turboladereinlasskanal 24 zum Einlasskrümmer 30 zur Verteilung zu den Zylindern des Motors 10 geleitet.
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Das Aufladungssystem 12 umfasst auch ein AGR-System 16. Das AGR-System 16 umfasst ein AGR-Steuerventil 46. Das AGR-Steuerventil 46 steht mit dem Turbinengehäuse 36 durch einen AGR-Kanal 48 in Fluidverbindung und regelt die Freisetzung von Abgas als AGR von diesem, wie hierin weiter erläutert. Das AGR-Steuerventil 46 ist dazu konfiguriert, die Freisetzung eines Teils der Abgasströmung 52, die vom Auslasskrümmer 32 entnommen wird, die ansonsten durch das Turbinengehäuse 36 über den Turbinendiffusorkanal 50 (siehe 6) strömen würde, zur Verwendung als AGR-Strömung 22 zu steuern. Die AGR-Strömung 22 strömt durch den AGR-Kanal 48 und das AGR-Steuerventil 46 als Teil des AGR-Systems 16, wo sie mit dem Luftaufladungssystem 12 vermischt wird. Das AGR-System 16 kann auch einen AGR-Kühler 54 oder Wärmetauscher, der auch am Motor angebracht sein kann, zum Kühlen der AGR-Strömung 22, die durch das System strömt, umfassen. Durch Vorsehen eines Wärmetauschers im AGR-System 16 kann der AGR-Kühler 54 auch für einen erhöhten Wirkungsgrad des Motors 10 sorgen. Der AGR-Kühler 54 kann auch ein Umleitventil 55 umfassen, das ermöglicht, dass die AGR-Strömung 22 den Kühler während Perioden umgeht, in denen keine Kühlung erforderlich oder erwünscht ist, wie z. B. bei einem Motorkaltstart. Die AGR-Strömung 22, die durch den AGR-Kühler 54 strömt oder diesen umgeht, wird mit der Aufladungsluftströmung 26 kombiniert, die wiederum durch den Turbolader-Luftkühler 42 geströmt ist, um eine Aufladungsverbrennungsströmung 28 (Luft + AGR) vorzusehen. Die Gasströmungen 22 und 26 können unter Verwendung des Einlassladungsmischers 56 kombiniert werden, um die Homogenität der Verbrennungsströmung 28 zu verbessern, bevor die Strömung in den Einlasskrümmer 30 des Motors 10 eintritt. Das Aufladungssystem 12 kann betrieben werden, ohne sich auf den Wirkungsgrad des Turboladers 14 mit unerwünschten Druck- oder Strömungspulsierungen übermäßig auszuwirken, indem ein Auslasskanal 45 in Verbindung mit dem AGR-Steuerventil 46 geschaffen wird. Wenn das AGR-Steuerventil 46 offen ist, wird die AGR-Strömung 22 zum Lufteinlasssystem 18 geliefert, und wenn das Ventil geschlossen ist, kann die AGR-Strömung 22, die zum Ventil geliefert wird, durch geeignete Kanäle (nicht dargestellt) zum Auslasssystem (nicht dargestellt) als Abgasströmung 52 verlagert werden (d. h. Funktion als AGR-Ladedruckbegrenzer). Folglich bleiben die jeweiligen Teile der Abgasströmung 52, die durch den AGR-Kanal 48 als AGR-Strömung 22 und den Turbinendiffusorkanal 50 geleitet werden, im Wesentlichen dieselben, wenn das AGR-Steuerventil 46 geöffnet und geschlossen ist. Dies verhindert eine Erhöhung oder Verringerung des Teils der Abgasströmung 52 in den Turbinendiffusor und daher des Turbinenwirkungsgrades, wenn das AGR-Ventil geöffnet oder geschlossen ist. Alternativ kann das AGR-Steuerventil 46 eine einfache Öffnungs/Schließ-Ventilkonfiguration ohne den in 1 dargestellten Nebenschluss umfassen und der Turbolader 14 kann einen Ladedruckbegrenzer (nicht dargestellt) umfassen, um die Erhöhung der Abgasströmung 52, die sich aus dem Schließen des AGR-Ventils 46 ergibt, abzuleiten und einen unerwünschten Druck und unerwünschte Strömungspulsierungen zu vermeiden.
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1-4 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform eines Turbinengehäuses 36 und eines Turboladers 14, der das Gehäuse verwendet, genauer.
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Das Turbinengehäuse 36 kann einen oder mehrere Montageflansche 37 zum Montieren des Gehäuses am Motor 10 umfassen. Das Turbinengehäuse 36 umfasst einen oder mehrere Turbineneinlässe 76. Der Turbineneinlass 76 mündet in den Turbineneinlasskanal 77, 6, der den Turbineneinlassdurchgang 79 definiert. Der eine oder die mehreren Turbineneinlässe 76 können einem oder mehreren jeweiligen Zweigen 92, 94 des Einlasskanals 77 zugeordnet sein. In den Ausführungsformen von 1-8 sind beispielsweise zwei Turbineneinlässe 76 vorhanden und ihre jeweiligen Kanäle 92, 94 umfassen zwei Zweige, die sich zu einem einzelnen Einlasskanal 77 vereinigen. Das Turbinengehäuse 36 umfasst auch einen Gehäusekörper 78, der einen Turbinendiffusor 75, der den Turbinendiffusorkanal 50 und einen zugehörigen Turbinendiffusordurchgang 58 definiert, und den Turbinenauslass 80 umfasst. Das Gehäuse 36 umfasst auch einen AGR-Kanaleinlass 74, der nahe dem und oberstromig des Turbinendiffusoreinlasses 82 angeordnet ist.
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Mit Bezug auf 1-4 können die Turbinengehäuseeinlässe 76 direkt am Auslasskrümmer 32 oder an mehreren Krümmern des Motors 10 befestigt sein oder können indirekt durch zusätzliche Auslasskanäle (nicht dargestellt) befestigt sein. Die Turbinengehäuseeinlässe 76 können in einen oder mehrere Montageflansche 84 zur lösbaren Befestigung, wie beschrieben, unter Verwendung von mehreren Gewindebolzen, Klemmen oder dergleichen (nicht dargestellt) integriert sein. Die Abgasströmungen 52 (3), die in die Turbinengehäuseeinlässe 76 eintreten, werden zu einer einzigen Abgasströmung 52 kombiniert, die am Turbinendiffusoreinlass 82 in den Turbinendiffusorkanal 50 strömt. Mit Bezug auf 6 weist der Turbinendiffusorkanal 50 einen sich nach innen krümmenden und konvergierenden Turbinendiffusordurchgang 58, wie z. B. einen sich spiralförmig krümmenden Durchgang, auf. Da der Turbinendiffusordurchgang 58 vom Turbinendiffusoreinlass 82 weg konvergiert, ist die Querschnittsfläche des Durchgangs fortschreitend verringert. Die fortschreitende Verringerung des Turbinendiffusordurchgangs 58 erhöht fortschreitend die Geschwindigkeit der Abgasströmung 52 innerhalb des Durchgangs. Der Turbinendiffusorkanal 50 läuft spiralförmig einwärts um das Turbinenrad 60 (1), das mit dem Kanal 50 und dem Turbinendiffusordurchgang 58 durch eine sich auf dem Umfang erstreckende Turbinendüse 25 in Fluidverbindung steht. Die Düse 25 lenkt die Abgasströmung 52 über Turbinenschaufeln (nicht dargestellt) am Turbinenrad 60, die durch den Turbinenauslass 80 ausgelassen wird, wodurch die Drehung des Turbinenrades 60 und der Turbinenwelle 64, 1, an der es befestigt ist, bewirkt wird, was wiederum das Kompressorrad 66 dreht, das am entgegengesetzten Ende der Welle 64 befestigt ist. Die Drehung des Kompressorrades 66 saugt Luft in den Kompressoreinlass 68, die dann komprimiert wird, wenn sie durch die Kompressordüse (nicht dargestellt) strömt, und durch den Kompressordiffusorkanal 70 als Aufladungsluftströmung 26 ausgestoßen wird.
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Mit Bezug auf 4 ist ein AGR-Kanaleinlass 74 oder eine AGR-Kanalöffnung vom Turbineneinlasskanal 77 im Turbinengehäuse 36 ausgebildet. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der AGR-Kanaleinlass 74 im Turbineneinlasskanal 77 nahe dem und oberstromig des Turbinendiffusoreinlasses 82 angeordnet. Der AGR-Kanaleinlass 74 mündet in den AGR-Kanal 48, der am Turbinengehäuse 36 angeordnet ist, über den AGR-Kanaleinlass 74. Der AGR-Kanal 48 definiert einen AGR-Kanaldurchgang 86. Der AGR-Kanal 48 kann eine im Wesentlichen ähnliche Größe und Form wie der AGR-Kanaleinlass 74 aufweisen, so dass ein glatter Übergang zwischen dem Turbineneinlasskanal 77 und dem AGR-Kanal 48 auftritt. Der AGR-Kanaldurchgang 86 (6) und der AGR-Kanaleinlass 74 können eine beliebige geeignete Querschnittform oder -fläche und Orientierung in Bezug auf den Turbineneinlasskanal 77 und den Turbineneinlassdurchgang 79 aufweisen, die ausreicht, um eine vorbestimmte AGR-Strömung 22 sowie eine vorbestimmte Abgasströmung 52 durch den Turbinendiffusordurchgang 58 und die Turbinendüse 25 bereitzustellen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche des AGR-Kanaldurchgangs 86 kleiner als oder gleich der Querschnittsfläche des Turbinendiffusordurchgangs 58. Die Querschnittsfläche des AGR-Kanaldurchgangs 86 kann entlang seiner Länge gleich sein oder kann alternativ fortschreitend konvergieren oder divergieren. In der beispielhaften Ausführungsform von 4 ist der AGR-Kanaleinlass 74 so orientiert, dass eine Mittelachse 49 des AGR-Kanals 48 und des AGR-Kanaldurchgangs 86 eine Mittelachse 81 des Turbineneinlasskanals 77 und des Turbineneinlassdurchgangs 79 in einem spitzen Winkel (α) benachbart zu ihrem Schnittpunkt schneidet, um Verluste der AGR-Strömung 22 zu minimieren. Es ist bevorzugt, dass α minimiert ist, um Energieverluste der AGR-Strömung 22 zu minimieren, und insbesondere dass α geringer als etwa 30° und noch spezieller etwa 10° ist. Der AGR-Kanaldurchgang 86 und der Turbinendiffusordurchgang 58 sollten so bemessen sein, dass eine vorbestimmte AGR-Strömung 22 und eine vorbestimmte Aufladungsluftströmung 26 erhalten werden, wobei der Druck der AGR-Strömung 22 größer ist als der Druck der Aufladungsluftströmung 26, wodurch ein vorbestimmter Teil der AGR-Strömung 22 der Aufladungsverbrennungsströmung 28 gefördert wird. Der AGR-Kanal 48 kann auch einen Montageflansch 88, 3, nahe dem AGR-Kanalauslass 90 für die Fluidkopplung und lösbare Befestigung am AGR-Einlasskanal 20, wie hierin beschrieben, unter Verwendung von mehreren Gewindebolzen, Klemmen oder dergleichen (nicht dargestellt) umfassen.
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Mit Bezug auf 1-6 kann der AGR-Kanal 48 vorteilhafterweise um den Umfang des Gehäusekörpers 78 verlängert sein, um einen AGR-Kanalauslass 90 in irgendeiner gewünschten Orientierung für die Befestigung am Rest des AGR-Systems 16 vorzusehen, einschließlich des AGR-Steuerventils 46 oder der Kanäle 20. In bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich der AGR-Kanal 48 etwa 30° bis etwa 190° um den Umfang des Gehäusekörpers 78. In der beispielhaften Ausführungsform von 1-6 erstreckt sich beispielsweise der AGR-Kanal 48 etwa 120° um den Umfang des Gehäusekörpers 78. Diese Konstruktionsflexibilität kann im Hinblick auf die Unterbringung von verschiedenen Vorrichtungen und die Lenkung der verschiedenen Kanäle, die zum Aufladungssystem 12 gehören, sehr vorteilhaft sein. In einem anderen Beispiel, wie in 5 und 6 dargestellt, kann der AGR-Kanal 48 vom Gehäusekörper 78 weggerichtet sein, so dass er nicht dem Umfang des Gehäusekörpers 78 folgt und tatsächlich von diesem Körper weggerichtet ist. Obwohl der AGR-Kanal 48 ein integraler Teil des Turbinengehäuses 36 ist, ist die Zuordnung des Gehäusekörpers 78 und insbesondere des Turbinendiffusors 75 zum AGR-Kanal 48 flexibel, was die Fähigkeit schafft, den AGR-Kanalauslass 90 in einer breiten Vielfalt von Orten und Orientierungen in Bezug auf den Turbinendiffusor 75 zu orientieren. Der AGR-Kanal 48 kann beispielsweise einteilig mit dem Turbinendiffusorkanal 50 ausgebildet sein, wie in 1-4 dargestellt, wobei diese Kanäle sich eine gemeinsame Wand 93 entlang eines Abschnitts ihrer Längen teilen. Alternativ könnte der AGR-Kanal 48, wie in 1-4 dargestellt, ähnlich orientiert worden sein, aber vom Turbinendiffusorkanal 50 (nicht dargestellt) getrennt worden sein, so dass sie sich keine gemeinsame Wand teilen würden, sondern vielmehr zwei separate Kanäle mit der in 1-4 gezeigten allgemeinen Orientierung umfassen würden. Als weiteres Beispiel der vorteilhaften Flexibilität, die dem Ort des AGR-Kanals 48 zugeordnet ist, kann der Kanal mit Bezug auf 5 und 6 so orientiert sein, dass er vollständig vom Turbinendiffusor 75 und vom Turbinendiffusorkanal 50 gelöst ist.
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Das Turbinengehäuse 36 mit den vorstehend beschriebenen Konfigurationen kann bei einer breiten Vielfalt von Verbrennungsmotoren 10, insbesondere Dieselmotoren, verwendet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Turbinengehäuse 36 einen einzelnen Turbineneinlasskanal 77 und einen zugehörigen Turbineneinlass 76 aufweisen und kann bei einem Motor 10 mit einem einzelnen Auslasskanal (nicht dargestellt), der zum Turbineneinlasskanal 77 gehört, verwendet werden, wie z. B. wenn der Motor eine Reihen- oder gerade Zylinderkonfiguration mit einem einzelnen Auslasskrümmer und Auslasskanal ist. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Motor eine Zylinderkonfiguration vom V-Typ mit beabstandeten Zylindergruppen umfassen, die um eine Kurbelwellenachse radial beabstandet sind, wobei jede Gruppe einen Auslasskanal aufweist, der sich zu einem einzigen Auslasskanal (nicht dargestellt) vor der Befestigung am Turbineneinlasskanal 77 vereinigt. Ein Beispiel eines Motors 10 vom V-Typ mit einer ersten Zylindergruppe 96 und einer zugehörigen Auslassöffnung mit einem Krümmer 32, die mit dem ersten Einlasskanalzweig 92 in Fluidverbindung steht, und einer zweiten Zylindergruppe 98 mit einer zweiten Auslassöffnung, die dem Auslasskrümmer 32 zugeordnet ist, in Fluidverbindung mit dem zweiten Einlasskanalzweig 94 ist in 1 dargestellt.
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Das Turbinengehäuse 36 und dessen vorstehend beschriebene Abschnitte können einzeln, in irgendeiner Kombination hergestellt werden und zusammengefügt werden, um das Gehäuse herzustellen. Alternativ kann das Turbinengehäuse 36, wie hierin beschrieben, als einteiliges Ganzes ausgebildet werden, wie z. B. durch Gießen des Gehäuses. Geeignete Materialien für die Verwendung als Turbinengehäuse 36 umfassen verschiedene Klassen von Legierungen von Gusseisen und Stahl. Ferner kann das Turbinengehäuse 36 irgendeinen geeigneten sekundären Endbearbeitungsvorgang erhalten, einschließlich Reinigung, maschineller Bearbeitung und dergleichen.
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Mit Bezug auf 7 wird gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ein Verfahren 100 zur Verwendung eines Einlassluftsystems 18 für einen Verbrennungsmotor 10 geschaffen. Das Verfahren 100 umfasst das Vorsehen 110 eines Verbrennungsmotors 10 mit einem Turbolader 14 in Fluidverbindung mit einem Einlasskrümmer 30 des Motors, der dazu konfiguriert ist, eine Aufladungsluftströmung 26 mit einem ersten Druck zu diesem zuzuführen. Der Turbolader 14 umfasst ein Turbinengehäuse 36, das einen Turbineneinlasskanal 77 umfasst. Der Turbineneinlasskanal 77 weist einen Turbineneinlass 82 und einen AGR-Kanaleinlass 74 auf, der vom Diffusoreinlass entlang des Turbinendiffusorkanals radial beabstandet ist und in einen AGR-Kanal 48 mündet, der am Turbinengehäuse 36 angeordnet ist. Der AGR-Kanal 48 ist zur Fluidüberführung der AGR-Strömung 22 zu einem AGR-Steuerventil 46, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position umschaltbar ist, konfiguriert. Die offene Position ermöglicht eine Fluidüberführung der AGR-Strömung 22 mit einem zweiten Druck zum Einlasskrümmer 30 und definiert einen ersten Betriebsmodus. Die geschlossene Position sperrt die Fluidüberführung vom AGR-Kanal 48 zum Einlasskrümmer 30 und definiert einen zweiten Betriebsmodus. Im ersten Modus ist der zweite Druck der AGR-Strömung 22 größer als der erste Druck der Aufladungsluftströmung 26 und die AGR-Strömung 22 zum Motor wird innerhalb des Einlasskrümmers 30 gefördert. Das Verfahren 100 umfasst auch das Betreiben 120 des Motors 10, um eine Abgasströmung 52 im Turbinendiffusorkanal 50 am Turbinendiffusoreinlass 82 zu erzeugen. Das Verfahren 100 umfasst auch das Auswählen 130 des ersten Modus oder des zweiten Modus, während der Motor betrieben wird. Das Auswählen 130 kann unter Verwendung eines geeigneten Controllers wie z. B. einer Motorsteuereinheit (ECU) durchgeführt werden. Im ersten Modus werden der Wirkungsgrad des Turboladers und der erste Druck in Verbindung mit dem Zuführen der AGR-Strömung 22 zum Einlasskrümmer 30 verringert. Wahlweise umfasst das Verfahren 100 auch das Auswählen 140 des radialen Abstandes des Turbinendiffusoreinlasses 82 und des AGR-Kanaleinlasses 74, um eine vorbestimmte AGR-Strömung 22 zu erhalten, wie hierin beschrieben. Wahlweise ist das AGR-Steuerventil 46 ein variables AGR-Steuerventil 46, das zwischen der offenen Position, der geschlossenen Position und mehreren teilweise offenen Positionen dazwischen, die entsprechende mehrere Betriebsmodi definieren, umschaltbar ist, wobei das Verfahren ferner das Auswählen 150 von einem der mehreren Betriebsmodi umfasst und wobei im ersten Betriebsmodus und in den mehreren Betriebsmodi der zweite Druck größer ist als der erste Druck, wodurch entsprechende mehrere AGR-Strömungen in den Einlasskrümmer 30 gefördert werden.
