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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Einlasssystem mit einem integrierten Ladeluftkühler in einem Einlasssystem.
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Viele Motoren verwenden Kompressoren im Einlasssystem zur Aufladung des Motors, was zu einer Erhöhung des Drucks in der Brennkammer führt, wodurch die Leistungsabgabe des Motors erhöht wird. Einige Motoren verwenden auch einen Abgasrückführungs-(AGR-)Kreislauf zur Reduzierung von Emissionen vom Motor und/oder zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs. Der AGR-Kreislauf kann entweder Hochdruck-Kreislauf (HD) sein, wobei die AGR vor der Turbine entnommen und hinter dem Kompressor eingespritzt wird, oder ein Niederdruck-Kreislauf (ND), wobei die AGR hinter der Turbine entnommen und vor dem Kompressor eingespritzt wird. Für beide Szenarien erhöhen der Kompressor und der AGR-Kreislauf die Temperatur der den Zylindern zugeführten Einlassluft, wodurch die Dichte der dem Zylinder zugeführten Luft reduziert wird. Infolgedessen wird der Verbrennungswirkungsgrad verringert. Zur Verringerung der Temperatur der Einlassluft können Ladeluftkühler im Einlasssystem positioniert sein. Bei einigen Motoren kann der Ladeluftkühler in einer Leitung stromabwärts des Kompressors und stromaufwärts einer Drossel als Teil des Frontkühlmoduls positioniert sein, da der Ladeluftkühler in der Regel luftgekühlt ist. Bei anderen Anwendungen kann der Ladeluftkühler wassergekühlt und im Motorraum angebracht sein.
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben bei solchen vorbekannten Lösungen ein Problem erkannt. Um den Ladeluftkühler in der der Drossel vorgeschalteten Position unterzubringen, wird zunächst das Volumen des Ansaugsystems vergrößert, wodurch die Kompaktheit des Ansaugsystems verringert und das Ansprechverhalten, das Packaging und die AGR-Steuerung negativ beeinflusst werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Ladeluftkühler im Frontkühlmodul positioniert ist, wie es für den Ladeluftkühler typisch ist, damit er durch Außenluft gekühlt werden kann. Des Weiteren werden Verluste in solch einem Ansaugsystem erhöht, wenn die Abmessungen des Systems vergrößert werden. Darüber hinaus wirkt sich das große gedrosselte Volumen negativ auf die AGR-Steuerung aus. ND-AGR ist mit großen Transportverzögerungen behaftet, die sich negativ auf ihre Steuerung, die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und die Reduzierung von Emissionen im Motor auswirken. Da HD-AGR in der Regel im Einlasskrümmer eingeleitet wird, gestattet die vorangehende Anordnung nicht, dass die HD-AGR den Ladeluftkühler durchquert, wodurch ihr Kühlniveau, und die Möglichkeit den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu verbessern und den Verbrennungswirkungsgrad nicht negativ zu beeinflussen, reduziert werden.
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Einige der obigen Probleme werden durch eine erfindungsgemäße Einlassanordnung eines Motors gelöst. Die Einlassanordnung enthält einen Kompressor und ein Plenum, das mit dem Kompressor in Strömungsverbindung steht, wobei das Plenum einen integrierten Ladeluftkühler aufweist. Der Ladeluftkühler kann einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass in Strömungsverbindung mit einem Kühlmittelkanal und Kühlplatten, die sich in einer Plenumummantelung erstrecken und mit dem Kühlmittelkanal gekoppelt sind, enthalten. Somit kann der Ladeluftkühler wassergekühlt sein. Die Einlassanordnung enthält weiterhin einen hinter dem integrierten Ladeluftkühler positionierten Drosselkörper, der mit dem Plenum gekoppelt ist. Solch eine Anordnung gestattet die Vorteile eines integrierten Ladeluftkühlers ohne unzulässige Vergrößerung des "gedrosselten Volumens", die dem Fahrverhalten und dem Ansprechverhalten des Motors abträglich ist. Wenn der Ladeluftkühler in einem Ansaugplenum integriert ist, dann ist das Drosselvolumen im Vergleich zu einem Einlasssystem mit einem in einer getrennten Ummantelung positionierten Ladeluftkühler reduziert. Des Weiteren ermöglicht die Integration des Ladeluftkühlers im Plenum eine Vergrößerung der Gesamtkompaktheit des Einlasssystems, während die Einlassluft mit gekühlter Ladeluft versorgt wird, wodurch die Ladelufterwärmung durch Betrieb eines Kompressors oder durch dem Einlasssystem zugeführtes AGR-Gas vermieden wird. Infolgedessen wird die Dichte der den Zylindern im Motor zugeführten Luft vergrößert, wodurch eine Erhöhung des Verbrennungswirkungsgrads ermöglicht wird, ohne dass die Gesamtgröße der Einlassanordnung zunimmt. Ein Teil des Ladeluftkühlers kann in einer Ummantelung des Plenums positioniert werden, wodurch die Größenzunahme der Einlassanordnung reduziert wird, wenn der Ladeluftkühler in die Anordnung integriert wird. Des Weiteren gestattet eine Verkleinerung des aufgeladenen Volumens eine bessere Steuerung der ND-AGR, eine verbesserte Kühlung der HD-AGR, da sie nun den Ladeluftkühler durchquert, und eine verbesserte Drosselantwort, da die Drossel nun stromabwärts des Hauptansaugplenums positioniert ist und das gedrosselte Volumen reduziert ist.
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Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
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Die Figuren zeigen:
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs, das einen Motor, ein Einlasssystem und ein Auslasssystem enthält.
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2–5 zeigen eine beispielhafte Einlassanordnung, die in dem in 1 gezeigten Einlasssystem enthalten ist.
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2–5 sind ungefähr maßstäblich gezeichnet.
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Es werden hier Ausführungsformen einer Einlassanordnung mit einem in einem Plenum integrierten Ladeluftkühler beschrieben. Die Einlassanordnung enthält ein mit einem Drosselkörper gekoppeltes Plenum, wobei das Plenum ein Gehäuse aufweist, das eine Plenumummantelung definiert.
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Kühlplatten im Ladeluftkühler erstrecken sich durch die Plenumummantelung. Wenn der Ladeluftkühler im Plenum integriert ist, ist die Kompaktheit des Einlasssystems größer, während die Einlassluft mit Ladeluftkühlung beaufschlagt wird, die durch Betrieb eines Kompressors oder dem Einlasssystem stromaufwärts des Plenums zugeführtes AGR-Gas erwärmt werden kann. Somit ermöglicht der Ladeluftkühler eine Reduzierung des dem Motor bereitgestellten aufgeladenen Volumens. Die Reduzierung des aufgeladenen Volumens ermöglicht eine Erhöhung des Verbrennungswirkungsgrads. Des Weiteren gestattet die Reduzierung des aufgeladenen Volumens eine bessere Steuerung der Niederdruck-(ND-)Abgasrückführung (AGR), falls erwünscht.
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Des Weiteren wird im Vergleich zu Einlasssystemen mit einem Ladeluftkühler in einem von dem Plenum beabstandeten Gehäuse das Drosselvolumen des Einlasssystems reduziert, wenn der Ladeluftkühler in das Plenum integriert wird. Deshalb wird durch Verwendung eines integrierten Ladeluftkühlers im Einlasssystem das Drosselvolumen verkleinert, wodurch die Drosselantwort verbessert wird.
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Darüber hinaus werden aufgrund des verkleinerten Einlassluftwegs auch Verluste im Einlasssystem reduziert, wenn der Ladeluftkühler in das Plenum integriert wird, wodurch der Wirkungsgrad des Einlasssystems erhöht wird. Ein Auslass des Hochdruck-(HD-)AGR-Kreislaufs kann stromaufwärts des Plenums und stromabwärts eines Kompressors im Einlasssystem positioniert sein. Der Ladeluftkühler kann beispielsweise wassergekühlt sein, wodurch eine stärkere und vorhersagbarere Kühlung der Ladeluft im Einlasssystem ermöglicht wird.
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Des Weiteren kann der Drosselkörper stromabwärts des Kühlers mit dem Plenum gekoppelt sein. Die Drosselantwort wird verbessert, wenn der Drosselkörper stromabwärts des Plenums positioniert ist und das Drosselvolumen reduziert ist. Des Weiteren kann das Gehäuse des Plenums Verstärkungsrippen enthalten, die sich über seine Breite erstrecken. Auf diese Weise kann die Strukturintegrität des Plenums erhöht werden, um der Integration des Ladeluftkühlers Rechnung zu tragen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, das einen Motor 102, ein Einlasssystem 104, ein Auslasssystem 106 und ein Abgasrückführungs-(AGR-)System 108 enthält.
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Das Einlasssystem 104 ist zur Zuführung von Einlassluft zu den Zylindern 110 im Motor 102 konfiguriert. Der Motor weist in der Darstellung 4 Zylinder auf, die in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind. Es versteht sich jedoch, dass die Anzahl der Zylinder und/oder die Konfiguration der Zylinder bei anderen Ausführungsformen geändert werden kann. Zum Beispiel kann der Motor 102 6 Zylinder enthalten, die in einer V-Konfiguration angeordnet sind. Das Einlasssystem 104 ist zum Leiten von Einlassluft zu den Zylindern konfiguriert, und das Auslasssystem 106 ist zum Abführen von Abgas aus den Zylindern konfiguriert. Darüber hinaus kann jeder der Zylinder 110 eine Zündvorrichtung 112 enthalten, die zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern 110 konfiguriert ist. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann Kompressionszündung zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern 110 verwendet werden. Des Weiteren enthält der Motor 102 mindestens ein Einlass- und Auslassventil pro Zylinder.
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Das Einlasssystem enthält einen Kompressor 114. Der Kompressor 114 kann in einem Turbolader mit einer Turbine 116 im Auslasssystem 106 enthalten sein. Der Kompressor 114 und die Turbine 116 sind dabei mittels einer Welle drehwirksam verbunden. In anderen Beispielen kann der Kompressor 114 jedoch mit einem Getriebe im Fahrzeug drehwirksam verbunden sein, was eine so genannte Aufladung bereitstellt.
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Das Einlasssystem 104 enthält des Weiteren ein Plenum 118 mit einem darin integrierten Ladeluftkühler 120. Der Ladeluftkühler 120 kühlt die Einlassluft, die durch Betrieb des Kompressors 114 und durch das dem Einlasssystem 104 stromaufwärts des Plenums 118 zugeführte AGR-Gas erwärmt sein kann. Auf diese Weise wird das dem Motor 102 bereitgestellte aufgeladene Volumen reduziert. Die Reduzierung des aufgeladenen Volumens ermöglicht eine Erhöhung des Verbrennungswirkungsgrads im Motor. Des Weiteren gestattet die Reduzierung des aufgeladenen Volumens eine bessere Steuerung der Niederdruck-(ND-)Abgasrückführung (AGR), was hier ausführlicher besprochen wird. Wenn der Ladeluftkühler 120 im Plenum 118 integriert ist, wird des Weiteren das Drosselvolumen im Vergleich zu einem Einlasssystem mit einem von dem Plenum beabstandeten Ladeluftkühler reduziert. Infolgedessen wird das Ansprechverhalten verbessert. Das Plenum 118 enthält einen Einlass 119, der mit dem Kompressor 114 in Strömungsverbindung steht. Des Weiteren enthält das Plenum 118 eine Plenumummantelung 121. Die Querschnittsfläche der Plenumummantelung 121 senkrecht zur allgemeinen Luftstromrichtung vergrößert sich in stromabwärtiger Richtung. Somit enthält die Plenumummantelung 121 eine Erweiterung, und das Volumen einer Plenumummantelung erweitert sich in stromabwärtiger Richtung. Die speziellen geometrischen Merkmale des Plenums 118 werden hier unter Bezugnahme auf die 2–5 näher besprochen. Der Ladeluftkühler 120 enthält einen Kühlmitteleinlass 122, zum Einlass von Kühlmittel, und einen Kühlmittelauslass 124, zum Auslass von Kühlmittel. Somit ist der Ladeluftkühler 120 im gezeigten Beispiel wassergekühlt. In anderen Beispielen kann der Ladeluftkühler 120 jedoch auch luftgekühlt sein. Der Pfeil 123 bezeichnet den Kühlmittelstrom in den Ladeluftkühler 120, und der Pfeil 125 bezeichnet den Kühlmittelstrom aus dem Ladeluftkühler 120. Das Kühlmittel im Ladeluftkühler 120 kann in einem Kühlmittelkanal 126 zirkuliert werden, der allgemein als ein Kasten dargestellt ist. Es versteht sich jedoch, dass der Kühlmittelkanal 126 geometrische Merkmale hat, die hier unter Bezugnahme auf die 2–5 näher besprochen werden. Der Kühlmitteleinlass und -auslass (122 und 124) stehen mit einem Wärmetauscher 127 und einer Pumpe 128 in Strömungsverbindung. Die Pumpe 128 ist bei der gezeigten Ausführungsform stromabwärts des Wärmetauschers 127 positioniert. Es kommen jedoch auch andere Ausführungsformen in Betracht. Zum Beispiel kann der Wärmetauscher 127 stromabwärts der Pumpe 128 positioniert sein. Der Wärmetauscher 127 ist zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel konfiguriert. Auf diese Weise kann Wärme über den Ladeluftkühler 120 aus dem Einlasssystem 104 abgeführt werden. Somit wird die Temperatur der zu den Zylindern 110 gelieferten Einlassluft reduziert, wodurch der Luftdruck ansteigt und somit der Verbrennungswirkungsgrad erhöht wird. Der Kühlmittelkanal 126, der Wärmetauscher 127, die Pumpe 128 und die Kanäle, die eine Strömungsverbindung zwischen den oben genannten Komponenten ermöglichen, können als Kühlmittelkreislauf 195 bezeichnet werden. Beispielsweise können der Kühlmitteleinlass 122 und der Kühlmittelauslass 124 mit einem von dem Hauptmotorkühlsystem, das zum Zirkulieren von Kühlmittel durch den Motor konfiguriert ist, getrennten Kühlkreislauf in Strömungsverbindung stehen. Dieser Kühlkreislauf kann auch andere Wärmetauscher versorgen, wie zum Beispiel Kraftstoff-, Öl-, Klimaanlagen-Kondensator- und/oder AGR-Kühler, die niedrigere Kühlmitteltemperaturen benötigen als das Hauptmotorkühlsystem. In dem gezeigten Beispiel steht der Kühlmittelkreislauf 195 mit einen AGR-Kühler 196, der im Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 positioniert ist, in Strömungsverbindung. Der AGR-Kühler 196 ist zur Übertragung von Wärme von dem den Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 durchströmenden AGR-Gas auf das Kühlmittel konfiguriert. Die Pfeile 198 bezeichnen den Kühlmittelstrom in den und aus dem AGR-Kühler 196. Es wird eine Parallelstromkonfiguration gezeigt, jedoch kann in anderen Beispielen der AGR-Kühler 196 auch mit dem Kühlmittelkreislauf 195 in Reihe geschaltet sein. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann der Kühlmittelkreislauf 195 mit einem AGR-Kühler 197 im Hochdruck-AGR-Kreislauf 170 in Strömungsverbindung stehen. Darüber hinaus kann der Kühlmittelkreislauf 195 in einem anderen Beispiel nicht mit dem AGR-Kühler 196 gekoppelt sein und/oder die AGR-Kühler (196 und/oder 197) können nicht im Fahrzeug 100 enthalten sein. Ein Drucksensor 127 kann in einer Drucksensoraufnahme im Plenum 118 positioniert sein.
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Das Einlasssystem 104 enthält weiterhin einen Drosselkörper 130. Der Drosselkörper 130 befindet sich neben dem Ladeluftkühler 120. Der Drosselkörper 130 kann in anderen Beispielen jedoch vom Ladeluftkühler 120 beabstandet sein. Wenn der Drosselkörper 130 stromabwärts des Ladeluftkühlers 120 positioniert ist, kann das Ansprechverhalten verbessert werden. Der Drosselkörper 130 enthält mehrere Drosseln 132, die in mehreren Einlassrohren 134 positioniert sind. Insbesondere weist jedes der Einlassrohre 134 eine einzige darin positionierte Drossel auf. Des Weiteren steht jedes Einlassrohr 134 mit einem der Zylinder 110 in Strömungsverbindung. Auf diese Weise weist jeder Zylinder eine individuelle Drossel auf. Jede Drossel enthält eine Drosselplatte 136. Somit enthält der Drosselkörper 130 bei der gezeigten Ausführungsform eine Drosselplatte in jedem Einlass der Motorzylinder. Bei anderen Ausführungsformen kann jedoch auch eine alternative Drosselkörperkonfiguration verwendet werden. Die Drosseln 132 sind zum Einstellen des Luftstroms durch jedes der Rohre 134 konfiguriert. Es versteht sich, dass die Drosseln 132 synchron gesteuert werden können. Das heißt, die Drosseln 132 können über eine einzige Welle gesteuert werden, die sich durch jede der Drosselplatten erstreckt. In anderen Beispielen kann jede Drossel jedoch auch getrennt gesteuert werden. Eine im Motor 102 enthaltene Steuerung 150 kann zur Steuerung des Betriebs der Drosseln 132 verwendet werden.
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Der Kompressor 114, das Plenum 118 und der Drosselkörper 130 können in einer Einlassanordnung 140 enthalten sein. Die oben genannten Komponenten können jeweils einander nachgeschaltet hintereinander direkt gekoppelt sein. In anderen Beispielen können jedoch nur das Plenum 118 und der Drosselkörper 130 in der Einlassanordnung 140 enthalten sein.
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Das Auslasssystem 106 enthält mehrere Auslasskrümmerrohre 142, die mit den Zylindern 110 und einem Auslasskrümmer 144 in Strömungsverbindung stehen. Die Turbine 116 ist stromabwärts des Auslasskrümmers 144 im Auslasssystem 106 positioniert. Darüber hinaus ist eine Abgasreinigungsvorrichtung 146 stromabwärts der Turbine 116 positioniert. Die Turbine 116 ist mit dem Kompressor 114 drehwirksam verbunden. Eine Welle oder eine andere geeignete Komponente kann zur Kopplung der Turbine 116 und des Kompressors 114 verwendet werden. In anderen Beispielen sich die Turbine 116 jedoch vom Motor entfernt befinden, und es kann die nötige Antriebsenergie für den Kompressor 114 z. B. von einem Getriebe im Fahrzeug 110 bereitgestellt werden. Ein Drucksensor 147 kann mit dem Auslasskrümmer 144 gekoppelt sein. Ein Sauerstoffsensor 148 kann mit einer Leitung 149 stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 146 gekoppelt sein.
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Das AGR-System 108 kann mindestens einen Hochdruck-AGR-Kreislauf 170 und einen Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 enthalten. Der Ladeluftkühler 120 gestattet eine bessere Steuerung des Niederdruck-AGR-Kreislaufs 172 und verbessert die Kühlung des Hochdruck-AGR-Kreislaufs 172. Der Hochdruck-AGR-Kreislauf 170 enthält einen Einlass 176, der im Auslasskrümmer 144 mündet, und einen Auslass 178, der in einer Leitung 180 mündet, die den Kompressor 114 mit dem Plenum 118 strömungsmäßig verbindet. In anderen Beispielen kann die Leitung 180 der Auslass des Kompressors 114 sein. Ein Ventil 182 kann im Hochdruck-AGR-Kreislauf 170 enthalten sein. Das Ventil 182 ist so konfiguriert, dass es in einer geöffneten Stellung Gasstrom durch den Hochdruck-AGR-Kreislauf 170 gestattet. Das Ventil 182 ist so konfiguriert, dass es in einer geschlossenen Stellung Gas im Wesentlichen daran hindert, durch den Hochdruck-AGR-Kreislauf 170 zu strömen. Der Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 enthält einen Einlass 184, der in der Leitung 149 mündet, und einen Auslass 186, der in einer Leitung 188 stromaufwärts des Kompressors 114 im Einlasssystem 104 mündet. Ein Ventil 190 kann in dem Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 enthalten sein. Es versteht sich, dass die Verzögerung im Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 reduziert werden kann, wenn der Ladeluftkühler 120 im Plenum 118 integriert ist, da der Abstand zwischen dem Auslass des Niederdruck-AGR-Kreislaufs 172 und dem Drosselkörper 130 verringert ist. Eine Drossel 192 kann auch in der Leitung 188 positioniert sein. Das Ventil 190 ist so konfiguriert, dass es in einer geöffneten Stellung Gasstrom durch den Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 gestattet. Das Ventil 190 ist so konfiguriert, dass es in einer geschlossenen Stellung Gas im Wesentlichen daran hindert, durch den Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 zu strömen. Auf diese Weise kann Gas über den Hochdruck-AGR-Kreislauf 170 und den Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 vom Auslasssystem 106 zum Einlasssystem 104 strömen. Sowohl bei dem Hochdruck-AGR-Kreislauf 170 als auch bei dem Niederdruck-AGR-Kreislauf 172 können Kühler enthalten sein, um für anfängliche AGR-Kühlung zu sorgen, bevor die gemischte(n) Luft und AGR-Gase den Ladeluftkühler durchqueren.
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Die Steuerung 150 wird in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 152, Eingangs-/Ausgangsports 164, einen Nurlesespeicher 156, einen Direktzugriffsspeicher 158, einen Erhaltungsspeicher 160 und einen herkömmlichen Datenbus enthält. Die Steuerung 150 empfängt in der Darstellung verschiedene Signale von mit dem Motor 102 gekoppelten Sensoren 162, wie zum Beispiel einem Drucksensor 127, einem Drucksensor 147 und einem Sauerstoffsensor 148. Die Steuerung 150 kann dazu konfiguriert sein, Signale an Aktoren 164, wie zum Beispiel die Drosseln 132, das Ventil 182, das Ventil 190 und die Drossel 192, zu senden.
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2 zeigt eine beispielhafte Einlassanordnung 140. Die Einlassanordnung 140 kann das Plenum 118 und den Drosselkörper 130 enthalten. Darüber hinaus kann die Einlassanordnung 140 in anderen Beispielen weiterhin den in 1 gezeigten Kompressor 114 enthalten.
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Weiter auf 2 Bezug nehmend, enthält das Plenum 118 den Einlass 119, der mit dem in 1 gezeigten Kompressor 114 in Strömungsverbindung steht. Beispielsweise kann ein Auslass des Kompressors 114 mit dem Einlass 119 strömungsgekoppelt sein. In anderen Beispielen kann jedoch eine Leitung den Kompressor 114 und das Plenum 118 trennen.
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Des Weiteren enthält das Plenum 118 ein Plenumgehäuse 200, das die Grenze der in 4 gezeigten Plenumummantelung 121 definiert. Verstärkungsrippen 202 können im Plenumgehäuse 200 enthalten sein. Ein Teil der Verstärkungsrippen 202 erstreckt sich in Längsrichtung entlang der Länge des Plenumgehäuses 200. 203 bezeichnet eine Längsachse. Ein anderer Teil der Verstärkungsrippen 202 erstreckt sich quer über das Plenumgehäuse 200. 205 bezeichnet eine Querachse. Das Plenum 118 enthält eine erste Querseite 210 und eine zweite Querseite 212. Die Verstärkungsrippen 202 gewährleisten eine erhöhte Steifigkeit des Plenumgehäuses 200, um zusätzlichen Kräften, die durch den Ladeluftkühler 120 auf das Plenumgehäuse 200 ausgeübt werden, Rechnung zu tragen.
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Das Plenum 118 ist mit dem Drosselkörper 130 gekoppelt. Es kann eine geeignete Befestigungstechnik, wie zum Beispiel Schweißen, Verschrauben usw., zur Kopplung des Plenums 118 mit dem Drosselkörper 130 verwendet werden. Der Drosselkörper 130 enthält Rohre 134. Der Drosselkörper 130 enthält weiterhin eine Betätigungswelle 204, die zur Betätigung der Drosseln 132, in 3 gezeigt, konfiguriert ist. Der Drosselkörper 130 enthält einen Befestigungsflansch 206, der zur Befestigung stromabwärtiger Komponenten, wie zum Beispiel des in 1 gezeigten Motors 102, konfiguriert ist. Der Befestigungsflansch 206 enthält Befestigungsöffnungen 208, die zur Aufnahme von Schrauben oder anderen Befestigungsvorrichtungen konfiguriert sind.
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Weiterhin werden in 2 der Kühlmitteleinlass 122 und der Kühlmittelauslass 124 gezeigt. Wie zuvor besprochen, stehen der Kühlmitteleinlass 122 und der Kühlmittelauslass 124 mit einem Kühlmittelkanal im Plenum 118 in Strömungsverbindung. Beispielsweise kann das Kühlmittel in Kühlplatten im Ladeluftkühler strömen und die durch das Plenum 118 strömende Ladeluft kühlen. Die Schnittebene 250 definiert den in 4 gezeigten Querschnitt.
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Das Plenumgehäuse 200 des Plenums 118 kann ein Metall, wie zum Beispiel Aluminium, Stahl, ein Verbundmaterial, wie zum Beispiel glasverstärktes Polymer, usw., umfassen. Darüber hinaus kann der Drosselkörper 130 aufgrund der durch den Ladeluftkühler 120 in dem Plenum 118 gewährleisteten Temperatursenkung ein Polymermaterial umfassen. Auf diese Weise wird das Gewicht des Drosselkörpers 130 im Vergleich zu Drosselkörpern, die aus Metall hergestellt sind, reduziert.
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3 zeigt eine andere Ansicht der in 2 gezeigten Einlassanordnung 140. Die Drosselplatten 136 aufweisenden Drosseln 132 sind in der Darstellung in den Rohren 134 positioniert. Die Betätigungswelle 204 ist in 3 auch dargestellt. Wie gezeigt, ist die Betätigungswelle 204 mit jeder der Drosselplatten 134 gekoppelt. Weiterhin ist der die Befestigungsöffnung 208 enthaltende Befestigungsflansch 206 dargestellt. Der Befestigungsflansch 206 kann zur Befestigung an einem Zylinderkopf in dem in 1 gezeigten Motor 102 konfiguriert sein.
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Es versteht sich, dass das Ansprechverhalten des Motors auf Grund der kompakten Einlassanordnung 140 verbessert sein kann im Vergleich zu anderen Einlasssystemen, bei denen die Drossel stromaufwärts des Plenums in einer zusätzlichen Einlassleitung positioniert ist, wodurch das Einlasssystem verlängert und das gedrosselte Volumen vergrößert wird.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht der in 2 gezeigten Einlassanordnung 140. Es wird die Plenumummantelung 121 gezeigt, die durch das Plenumgehäuse 200 des Plenums 118 definiert wird. Die Querschnittsfläche der Plenumummantelung 121 senkrecht zur allgemeinen Luftstromrichtung vergrößert sich in stromabwärtiger Richtung. Somit enthält die Plenumummantelung 121 eine Erweiterung. Es wird ein Teil des Ladeluftkühlers 120 gezeigt, der die Kühlplatten 402 enthält. Jede der Kühlplatten 402 kann einen Kühlmittelkanal enthalten, der mit dem Kühlmitteleinlass 122 und Kühlmittelauslass 124 in Strömungsverbindung steht, in 4 gezeigt. Beispielsweise sind die Kühlmittelkanäle in den Kühlplatten 402 in Reihe gekoppelt. Deshalb kann die allgemeine Kühlmittelstromrichtung in aufeinanderfolgenden Kühlplatten entgegengesetzt zueinander sein. Es kommen jedoch auch andere Strömungsmuster in Betracht. Zum Beispiel kann eine obere Hälfte der Kühlkanäle Kühlmittel durch das Plenum in einer ersten Richtung leiten und eine untere Hälfte des Kühlkanals kann Kühlmittel durch das Plenum in einer entgegengesetzten Richtung leiten.
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Der Ladeluftkühler 120 ist bei der gezeigten Ausführungsform stromabwärts der Erweiterung positioniert. Bei anderen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 120 jedoch zumindest teilweise in der Erweiterung positioniert sein. Die Kühlplatten 402 erstrecken sich quer durch das Plenum 118. Die Querachse 205 ist für den Bezug vorgesehen. Somit erstrecken sich die Kühlplatten 402 von einer in 2 gezeigten ersten Querseite 210 des Plenums 118 zu einer zweiten Querseite 212 des Plenums. Somit überspannen die Platten 402 die Breite der Plenumummantelung 121. In anderen Beispielen erstrecken sich die Platten 402 jedoch möglicherweise nicht durch die gesamte Breite der Plenumummantelung 121. Obgleich die Kühlplatten 402 bei der gezeigten Ausführungsform planar sind, können sie bei anderen Ausführungsformen gewellt sein. Auf diese Weise kann die Wärmeübertragung der Kühlplatten 402 von der Einlassluft auf die Kühlplatten 402 erhöht werden.
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Des Weiteren kann die Ladeluftseite 412 des Ladeluftkühlers Lamellen 404 mit turbulenzverstärkenden Geometrien enthalten, um die (den) Wärmeübertragungsoberfläche und -wirkungsgrad zu vergrößern. Die Lamellen 404 können vertikal und/oder in Längsrichtung ausgerichtet sein. Des Weiteren sind die Lamellen 404 auf einer stromaufwärtigen Seite der Platten 402 positioniert. Somit können Kanäle in den Kühlplatten 402 Kühlmittel vom Kühlmitteleinlass 122 erhalten, in 3 gezeigt, und Kühlmittel zum Kühlmittelauslass 124 leiten, in 3 gezeigt. Deshalb kann der Kühlmittelstrom in den Kanälen im Wesentlichen senkrecht zu dem Luftstrom durch die Plenumummantelung 121 verlaufen. Die Kühlplatten 402 können ein Metall wie Aluminium mit hoher Wärmeleitfähigkeit usw. umfassen.
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Ein Rohr 408, das in den mehreren Rohren 134 enthalten ist, wird auch gezeigt. Wie gezeigt, ändert das Rohr 408 die Richtung der Luftströmung dort hindurch. Insbesondere ist der Auslass 410 des Rohrs 408 in einem Winkel 414 von unter 90 Grad bezüglich des Einlasses 412 des Rohrs 408 angeordnet. Es kommen jedoch auch andere geometrische Konfigurationen in Betracht. Es wird weiterhin eine Drossel 416, die eine Drosselplatte 418 enthält, welche in den mehreren Drosseln 132 enthalten ist, gezeigt. Die Betätigungswelle 204 erstreckt sich in der Darstellung durch die Drosselplatte 418. Wenn das Rohr 408 auf diese Weise positioniert ist, ist die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass Kondensation von dem Ladeluftkühler 120 in das Rohr 408 gelangt.
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Das Plenumgehäuse 200 des Plenums enthält eine Drosselkörperbefestigungsgrenzfläche 430, die mit einer Plenumbefestigungsgrenzfläche 432 in Flächenkontakt steht. Es können Schrauben oder andere geeignete Befestigungsvorrichtungen verwendet werden, um die oben genannten Grenzflächen miteinander zu koppeln. Auf diese Weise werden das Plenum 118 und der Ladeluftkühler 120 aneinander befestigt. Weiterhin zeigt 4 die Verstärkungsrippen 202.
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5 zeigt eine weggeschnittene Ansicht der in 2 gezeigten Einlassanordnung 140, in der das in 2 gezeigte Plenumgehäuse 200 weggelassen ist. Es werden die mehreren Kühlplatten 402 gezeigt, die im Ladeluftkühler 120 enthalten sind. Der Ladeluftkühler 120 wird in 5 auch mit vertikalen und in Längsrichtung ausgerichteten Platten 500 gezeigt. Die vertikale Achse 502 und die Längsachse 203 sind für den Bezug vorgesehen. Wie zuvor beschrieben, können vertikale Lamellen auf der Gasseite die Wärmeübertragungsfläche und -turbulenzen vergrößern und dadurch die Wärmeübertragungseffektivität verbessern, während die Ladeluft und die AGR in den Schichten zwischen den Kühlplatten strömen können. Eine Querseite 504 des Ladeluftkühlers 120 kann mit dem in 2 gezeigten Plenumgehäuse 200 in Flächenkontakt stehen. Diese Fläche des Ladeluftkühlers kann auch einen Kühlmittelkanalendtank bereitstellen, der dem Kühlmittel gestattet, den Kühlmittelkanal in den Kühlplatten 402 in einem "U-förmigen" Muster zu durchströmen, wodurch die Kühlmitteleintritts- und -austrittskanäle am gleichen Ende des Ladeluftkühlerkerns vorgesehen werden. Der Umfang der Wand 506 des Ladeluftkühlers 120 kann auch mit dem Plenumgehäuse 200 in Flächenkontakt stehen. Die Wand 506 kann eine Grenze der Plenumummantelung 121 definieren, in 2 gezeigt. Somit leitet die Wand 506 die Einlassluft durch die Kühlplatten 402 des Ladeluftkühlers 120. Die Plenumbefestigungsgrenzfläche 432 wird auch gezeigt. Wie dargestellt, enthält die Plenumbefestigungsgrenzfläche 432 Öffnungen 510, die zur Aufnahme von Befestigungsvorrichtungen, wie zum Beispiel Schrauben, konfiguriert sind.
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Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen rein beispielhaft sind und dass diese bestimmten Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden sollen, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt somit alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart sind, ein.
