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Technisches
Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich allgemein
auf die Kühlung
von Verbrennungsluft zur Verwendung in einem Motor, und insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Kühlen
von Verbrennungsluft mit einem Wassernachkühlermantel und einen Luft-zu-Luft-Nachkühler (aftercooler).
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Hintergrund
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Bei der Suche nach einer verbesserten
Motoreffizienz wird die Versorgung oder die Führung der Eingangsluft mehr
und mehr kritisch. Die Menge der Einlassluft kann erhöht werden
dadurch, dass man die Luft auf eine höhere Dichte komprimiert. Mit
dem vergrößerten Druck
der Einlassluft wird diese auf eine höhere Temperatur erhöht, was
die von solchen Motoren emittierten Emissionen erhöhen kann.
Mit dem Erfordernis nach größerer Kühlung muss
ein Kompromiss gefunden werden beim Betrieb des Motors, dem Betrieb
der Komponenten und des Zubehörs.
Somit können
der Motor, die Betriebskomponenten und das Zubehör vorzeitig ausfallen. Um die erhöhte Temperatur
zu überwinden,
wurden Systeme gesucht, um die Temperatur der Einlassluft zu reduzieren.
Ein solches System ist in dem Japanischen Patent Nr. JP 20002200480
veröffentlicht
am B. August 2000, erfunden von Hiroshi Fujimoto et al., offenbart.
In der Offenbarung verwendet ein Motor einen Millerzyklus, um die
Verbrennungseffizienz zu verbessern und um auch den Brennstoffverbrauch
zu verbessern. Ein erster Supercharger oder Superlader komprimiert
die Einlassluft, und die komprimierte Einlassluft wird durch einen
ersten Kühler
geleitet. Von dem ersten Kühler
wird die Einlassluft weiter durch einen zweiten Superlader oder
Supercharger komprimiert und durch einen zweiten Kühler geleitet,
bevor die Einführung
in eine Verbrennungskammer eines Zylinders des Motors erfolgt. Die
Offenbarung offenbart ferner Abgasrezirkulati onsmittel (EGR = Exhaust Gas
Recirculation Means) zur Verwendung mit dem Millerzyklus eines in
Serie supergeladenen seriengekühlten
Einlassluftmotors.
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Die vorliegende Offenbarung richtet
sich auf die Überwindung
eines oder mehrerer der oben genannten Probleme.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verbrennungsluftkühlsystem
zur Verwendung mit einem Motor offenbart. Der Motor besitzt eine
Abgassammelleitung, eine Einlasssammelleitung und mindestens eine
Zylinderbohrung, die eine Kolbenanordnung darinnen beweglich angeordnet
aufnimmt, wobei die Kolbenanordnung zwischen einem oberen Totpunkt (TDC
= Top Dead Center) und einem unteren Totpunkt (Bottom Dead Center
= BDC) aufweist. Mindestens ein Einlassventilmechanismus ist zwischen einer
offen Position und einer geschlossenen Position bewegbar, und 'zwar
während
des Betriebs des Motors. Eine Strömung oder ein Fluss von Verbrennungsluft
steht in Verbindung zwischen der Einlasssammelleitung und mindestens
einer Zylinderbohrung während
der offenen Position, und die Strömung der Verbrennungsluft wird
verhindert zur Verbindung zwischen Einlasssammelleitung und der
mindestens einen Zylinderbohrung während der geschlossenen Position.
Das Verbrennungsluftkühlsystem
weist ein Motorkühlsystem
auf einschließlich
eines Wärmeaustauschers
einer Flüssigkeits-zu-Luft-Bauart-Wärmeaustauscherkonfiguration
und einer Flüssigkeitskühlpumpe.
Die Flüssigkeitskühlpumpe
ist am Motor angebracht und besitzt einen Kühlmittelpumpenauslassteil und
einen Kühlmittelpumpeneinlassteil.
Der Wärmeaustauscher
besitzt einen Flüssigkühlmitteleinlass
und einen Flüssigkühlmittelauslass.
Die Flüssigkeitskühlmittelpumpe
bewirkt während
des Betriebs des Motors, dass eine erste Strömung von Flüssigkeit zwischen dem Motor
und dem Wärmeaustauscher
zirkuliert. Das Motorkühlsystem
besitzt eine Strömung
von Aufnahmeströmungsmittel
mit einer atmosphärischen
Luft dahindurch verlaufend. Ein erster Turbocharger ist an der Maschine
angeordnet oder positioniert. Der erste Turbocharger oder Turbolader
besitzt einen Turbinenabschnitt, und während des Betriebs des Motors
wird der Turbinenabschnitt angetrieben durch einen Fluss oder eine
Strömung von
Ab gas, welches einen zweiten Turbolader verlässt, wobei ein Kompressorabschnitt
durch den Turbinenabschnitt angetrieben wird. Der Kompressorabschnitt
besitzt einen Einlassteil und einen Auslassteil. Die Verbrennungsluft
besitzt nach dem Durchströmen
vom Einlassteil durch den Auslassteil einen ersten vorgegebenen
Druck. Der zweite Turbolader oder Turbocharger ist am Motor positioniert.
Der zweite Turbolader besitzt einen Turbinenabschnitt, und während des
Betriebs des Motors wird der Turbinenabschnitt durch die aus der
Auslasssammelleitung austretenden Abgasströmungen angetrieben. Ein Kompressorabschnitt
wird durch den Turbinenabschnitt angetrieben, besitzt einen Einlassteil
und einen Auslassteil. Die Verbrennungsluft tritt nach dem Hindurchlauf
durch den Auslassteil des ersten Turboladers in den Einlassteil
des zweiten Turboladers ein und läuft durch den Auslassteil und
besitzt einen zweiten vorher festgelegten Druck, der größer ist
als der erste vorher festgelegte Druck, der aus dem ersten Turbolader
austritt. Ein erster Aftercooler oder Nachkühler ist von einer von einer
Luft-zu-Flüssigkeitsbauart-Wärmeaustauscherkonfiguration
und besitzt ein Aufnahmeströmungsmittel
darin. Der erste Nachkühler
besitzt einen Abgabeteil und einen Aufnahmeteil verbunden mit dem
Motor. Der Abgabeteil besitzt einen Verbrennungslufteinlassteil,
einen Verbrennungslufttransferteil und einen Verbrennungsluftauslassteil.
Der Aufnahmeteil besitzt einen Kühlflüssigkeitseinlassteil,
einen Kühlflüssigkeitstransferteil
und einen Kühlflüssigkeitsauslassteil.
Bei einem ersten Nachkühler
ist die Flüssigkeit
vom Motorkühlsystem
das Aufnahmeströmungsmittel.
Der erste Nachkühler
besitzt die Verbrennungsluft als das Abgabeströmungsmittel und zwar austretend
aus dem Verbrennungsluftauslassteil des ersten Nachkühlers mit
einer ersten vorbestimmten Temperatur. Ein zweiter Nachkühler ist
eine Luft-zu-Luft-Bauartwärmeaustauscherkonfiguration
mit einem Aufnahmeströmungsmittel
darin, und zwar mit einem Abgabeteil und einem Aufnahmeteil verbunden
mit dem Motor. Der Abgabeteil besitzt einen Verbrennungslufteinlassteil,
einen Verbrennungslufttransferteil und einen Verbrennungsluftauslassteil.
Der Aufnahmeteil besitzt einen Lufteinlassteil für atmosphärische Luft, einen atmosphärischen
Lufttransferteil und einen atmosphärischen Luftauslassteil. Der
zweite Nachkühler
hat die atmosphärische
Luft als Aufnahmeströmungsmittel.
Der zweite Nachkühler
besitzt die Verbrennungsluft als Abgabeströmungsmittel und zwar austretend
aus dem Verbrennungsluftauslassteil des zweiten Nachkühlers bei
der zweiten vorbestimmten Temperatur, wobei diese kleiner ist als
die erste vorbestimmte Temperatur. Die Verbrennungsluft beim zweiten
vorbestimmten Druck und die zweite vorbestimmte Temperatur steht
in Verbindung mit der Einlasssammelleitung und der mindestens einen
Zylinderbohrung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren zum Kühlen der Verbrennungsluft zur
Verwendung in einem Motor offenbart. Der Motor besitzt einen Block
mit mindestens einer Zylinderbohrung, die im Block positioniert
ist und in der eine Kolbenanordnung betriebsmäßig positioniert ist. Eine
Vielzahl von Kühldurchlässen ist
im Block angeordnet, ferner eine Einlasssammelleitung und eine Auslasssammelleitung
sind Teil des Motors. Das Verfahren des Kühlens umfasst das Vorsehen
eines Motorkühlsystems.
Das Motorkühlsystem
besitzt einen Wärmeaustauscher
der Flüssigkeit-zu-Luft-Bauart.
Eine erste Strömung
der Kühlflüssigkeit
durch den Wärmeaustauscher
und den Motor ist vorgesehen. Ferner wird das Komprimieren einer
Strömung von
Verbrennungsluft auf einen ersten vorbestimmten Druck und einen
erste vorbestimmte Temperatur vorgesehen. Die Strömung der
Verbrennungsluft wird auf einen zweiten vorbestimmten Druck und
eine zweite vorbestimmte Temperatur komprimiert. Die Kühlung der
Strömung
der Verbrennungsluft auf eine erste Temperatur unter Verwendung
einer zweiten Strömung
von flüssigem
Kühlmittel
wird vorgesehen und zwar durch einen ersten Nachkühler mit
einem Aufnahmeströmungsmittel,
welches die Strömung der
Kühlflüssigkeit
durch den Motor ist. Das Kühlen der
Verbrennungsluftströmung
auf eine zweite Temperatur unter Verwendung eines zweiten Nachkühlers wird
vorgesehen, und zwar mit einem Aufnahmeströmungsmittel, welches atmosphärische Luft
ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird
ein Verbrennungsluftkühlsystem
mit einem Motor verwendet. Der Motor besitzt einen Block mit einer
Vielzahl von Kühldurchlässen, mindestens
einer Zylinderbohrung und mit einer Strömung von Verbrennungsströmungsmittel
und einer Strömung
von verbrennbarem dahin gelieferten Strömungsmittel. Das Verbrennungsströmungsmittel
und das brennbare Strömungsmittel
werden verbrannt und bilden ein Abgas. Das Verbrennungsluftkühlsystem
weist ein Motorkühlsystem
auf, und zwar in Verbindung mit dem Motor und einschließlich eines
Wärmeaustauschers,
der eine Flüssigkeits-zu-Luft-Wärmeaustauscherkonfiguration
besitzt und ferner mit einer Kühlflüssigkeitspumpe.
Die Kühlflüssigkeitspumpe
definiert eine erste Strömung
eines flüssigen
Kühlmittels
oder einer Kühlflüssigkeit.
Die erste Strömung
zirkuliert durch die Kühlflüssigkeitspumpe,
die Vielzahl von Kühldurchlässen im
Block und im Wärmeaustauscher.
Ein erster Kompressorabschnitt ist am Motor angebracht und besitzt
einen Einlassteil und einen Auslassteil. Der erste Kompressorabschnitt
komprimiert das Verbrennungsströmungsmittel
auf einen ersten vorbestimmten Druck und eine erste vorbestimmte
Temperatur. Ein zweiter Kompressorabschnitt ist am Motor angebracht
und besitzt einen Einlassteil und einen Auslassteil. Der Einlassteil
des zweiten Kompressorabschnitts ist mit dem Auslassteil des ersten
Kompressorabschnitts verbunden, wobei der zweite Kompressorabschnitt
das Verbrennungsströmungsmittel auf
einen zweiten vorbestimmten Druck und eine zweite vorbestimmte Temperatur
komprimiert. Ein Turbinenabschnitt ist an dem Motor angebracht und wird
durch das Abgas von der mindestens einen Zylinderbohrung angetrieben.
Der Turbinenabschnitt treibt den ersten Kompressorabschnitt und
den zweiten Kompressorabschnitt durch eine Welle an. Ein erster
Nachkühler
gehört
zur Bauart der Luft-zu-Flüssigkeits-Wärmetauscherkonfiguration
und ist am Motor angebracht, wobei das Verbrennungsströmungsmittel
dahindurch fließt,
wenn die Luft und die Kühlflüssigkeit
als die Flüssigkeit
hindurch fließen.
Der erste Nachkühler
besitzt einen Einlassteil und einen Auslassteil und einen Kühlflüssigkeitseinlassteil
und einen Kühlflüssigkeitsauslassteil.
Ein zweiter Nachkühler
gehört
zur Luft-zu-Luft-Bauart einer Wärmeaustauscherkonfiguration
und steht in Verbindung mit dem Motor, wobei das Verbrennungsströmungsmittel dahindurch
fließt,
und zwar entweder Luft oder atmosphärische Luft. Der zweiten Nachkühler besitzt einen
Verbrennungslufteinlassteil, der mit dem Auslassteil des ersten
Nachkühlers
verbunden ist, und einen Verbrennungsluftauslassteil, der mit der
mindestens einen Zylinderbohrung in Verbindung steht. Und, eine
zweite Kühlflüssigkeitsströmung ist
vorgesehen, wobei die Kühlflüssigkeitspumpe
die zweite Strömung
der Kühlflüssigkeit
definiert. Die zweite Kühlmittelströmung zirkuliert
durch die Kühlflüssigkeitspumpe
und/oder den ersten Nachkühler.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Verbrennungsluftkühlsystems
und in einer Umgebung, in der das Verbrennungsluftkühlsystem
arbeitet.
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2 ist
eine Ansicht eines Verbrennungsluftkühlsystems und seiner Umgebung.
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3 ist
ein Teilschnitt eines Motors.
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Detaillierte
Beschreibung
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In den 1 und 2 ist eine Arbeitsmaschine und
ein Fahrzeug 10 dargestellt und zwar ein Chassis 12 aufweisend.
Beispiele einer solchen Arbeitsmaschine sind ein Kettenlader oder
Motorgrader. Ein weiteres Beispiel könnte ein Highway- oder Autobahnlastwagen
sein, wie beispielsweise ein Zugfahrzeug, oder ein Abfalllastwagen
oder ein Lieferlastwagen. Ein Motor 14 ist in dem Chassis 12 angeordnet. Bei
dieser Anwendung ist der Motor 14 eine Viertaktkonfiguration,
könnte
aber alternativ auch eine andere Konfiguration aufweisen, wie beispielsweise
eine Zweitaktkonfiguration. Ein Motorkühlsystem 16 ist in dem
Chassis 12 positioniert und überträgt ein flüssiges Kühlmittel (Kühlflüssigkeit) repräsentiert
durch die Pfeile 18 zwischen einem Wärmetauscher oder Radiator bzw.
Kühler 20 und
dem Motor 14, wobei der Wärmetauscher 20 eine
Konfiguration besitzt, die zur Flüssigkeit-zu-Luft-Bauart gehört. In diesem Anwendungsfall
ist das Kühlmittel 18 eine
Flüssigkeit, wie
beispielsweise eine Mischung von Wasser und Anti-Freeze. Ein Ventilator
oder ein Gebläse 22 ist
im Motorkühlsystem 16 positioniert
und verursacht im Betrieb eine Strömung eines Aufnahmeströmungsmittels
repräsentiert
durch die Pfeile 24, wie beispielsweise atmosphärische Luft
zum Durchtritt durch den Wärmetauscher 20.
Bei diesem Anwendungsfall wirkt das Kühlmittel 18 als ein
Abgabe- oder Donorströmungsmittel,
und die atmosphärische
Luft 24 wirkt als das Aufnahmeströmungsmittel. Das Gebläse 22 wird
in diesem Anwendungsfall durch einen nicht gezeigten Elektromotor
angetrieben, alternativ könnte
das Gebläse
aber auch durch irgendeine andere Quelle, wie beispielsweise einen
Hydraulikmotor angetrieben sein, oder könnte aber auch direkt vom Motor 14 angetrieben
sein.
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Der Wärmetauscher 20 besitzt
bei diesem Anwendungsfall ein Paar von Seitentanks 30 mit
einer Vielzahl von Rohren und Flossen 34, die in üblicher
Weise in dem Paar von Seitentanks 30 angeordnet sind. Alternativ
könnte
der Wärmetauscher 20 von
einer anderen Konstruktion sein, wie beispielsweise mit einem oberen
und unteren Tank und mit Vertikalrohren und Flossen ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen. Ein Kühlflüssigkeitsauslass 36 ist
in einem des Paares von Seitentanks 30 nahe dem Boden positioniert
und besitzt einen unteren flexiblen Schlauch 38, der die
Verbindung herstellt zwischen dem Kühlflüssigkeitseinlass 36 und
dem Motor 14, und zwar geschieht dies in konventioneller
Art und Weise. Der Kühlflüssigkeitseinlass 40 ist
in dem anderen Tank des Paares von Seitentanks 30 positioniert,
und zwar nahe einem oberen Teil, und steht mit dem Motor 14 über einen
oberen flexiblen Schlauch 42 in üblicher Weise in Verbindung.
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Wie man am besten in 3 erkennt, besitzt der Motor 14 einen
mit einem Block 49 verbundenen Zylinderkopf, in dem eine
Kurbelwelle 50 drehbar gelagert ist, und wobei ferner mindestens
eine Zylinderbohrung 51 vorgesehen ist, in der eine Kolbenanordnung 52 sich
befindet, die mit der Kurbelwelle 50 in üblicher
Weise verbunden ist. Der Block 49 besitzt eine Vielzahl
von Kühldurchlässen 53,
die darinnen in üblicher
Weise positioniert sind. Die Zylinderbohrung 51 kann im
Block 49 ausgebildet sein oder innerhalb einer Hülse oder
einer Zylinderauskleidung ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Kolbenanordnung 52 bewegt sich zwischen einem oberen
Totpunkt TDC (Top Dead Center) und einem unteren Totpunkt BDC (bottom
dead center) und zwar in üblicher
Weise. Die vier Zyklen umfassen eine Drehung der Kurbelwelle 50 von
0 Grad bis 180 Grad als Ansaughub, von 180 Grad bis 360 Grad als
Kompressionshub, und von 360 bis 540 Grad als Verbrennungshub. Der
Motor wird mit einer Strömung
oder einem Fluss von Kraftstoff 54 durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 55 versorgt.
Der Motor 14 besitzt eine Einlasssammelleitung 57,
die eine Strömung
von komprimierter oder unter Druck gesetzter Verbrennungsluft aufweist,
und zwar repräsentiert
durch die Pfeile 58, wie dies weiter unten noch erläutert wird. Die
Strömung
der unter Druck gesetzten Verbrennungsluft 58 wird zur
Zylinderbohrung 51 in üblicher Weise,
wie beispielsweise durch den Kopf 48 geleitet, der mindestens
einen Durchlass 60 besitzt und mindestens einen Einlassventilmechanismus 62 darinnen
positioniert. Der Einlassventilmechanismus 62 wird zwischen
einer offenen Position 64, die gestrichelt gezeigt ist,
und einer geschlossenen Position 66 betrieben. Der Motor 14 besitzt
einen Auslasssammelleitung 70, die darinnen eine Strömung von Abgas
repräsentiert
durch die Pfeile 72 aufweist. Das Abgas 72 steht
mit der Zylinderbohrung 51 in üblicher Weise in Verbindung,
wie beispielsweise durch mindestens einen Durchlass 74 und
mindestens einen Auslassventilmechanismus 76. Der Auslassventilmechanismus 76 wird
zwischen einer offenen Position 78 gezeigt in gestrichelten
Linien und einer geschlossenen Position 80 betrieben. Bei
dieser Anwendung werden Einlassventil oder Einlassventile und Auslassventil
oder Auslassventile durch eine nicht gezeigte Nockenwelle von üblicher
Konstruktion betätigt.
Alternativ könnten
die Einlassventile oder das Einlassventil bzw. die Auslassventile
oder das Auslassventil durch andere Mittel betätigt werden, wie beispielsweise
hydraulisch, elektrisch oder durch eine Kombination von Betätigungen.
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Der Motor 14 besitzt ein
konventionelles Schmiersystem 81 einschließlich einer
Schmiermittelpumpe 82 und einem Ölkühler 83, in dem das Kühlmittel 18 als
ein Aufnahmeströmungsmittel
arbeitet und ein durch den Pfeil 84 repräsentiertes Schmiermittel
kühlt.
Das Schmiermittel 84 wirkt als ein Abgabe- oder Donorströmungsmittel.
Der Ölkühler 83 besitzt
einen Aufnahmekühlmittelauslassteil 85.
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Das Motorkühlsystem 16 weist
eine Kühlmittelpumpe 86 angebracht
am Block 49 in üblicher
Weise auf. Die Kühlmittelpumpe 86 bewirkt
betriebsmäßig eine
erste Strömung
angedeutet durch Pfeil 18a des Kühlmittels 18 zum Zwecke
der Zirkulation zwischen dem Motor 14 und dem Wärmeaustauscher 20.
Die Kühlmittelpumpe 86 besitzt
einen Kühlmittelpumpenauslassteil 87 und
einen Kühlmittelpumpeneinlassteil 88.
Ein Thermostat 89 reguliert die Strömung des Kühlmittels 18 während der
kalten Zustände
des Kühlmittels 18 und
des Motors 14 in üblicher Weise.
Der Thermostat 89 ist innerhalb eines Thermostatgehäuses 90 in üblicher
Weise positioniert. Die Kombination des Thermostats 89 und
des Gebläses 22 halten
das Kühlmittel 18 auf
einer im Allgemeinen konstanten Betriebstemperatur. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Betriebstemperatur des Kühlmittels 18 beispielsweise
auf 90 Grad Celsius gehalten. Das Kühlmittel 18 am Kühlmittelauslass 36 des ent sprechenden
Tanks des Paares von Tanks 30 besitzt eine Betriebstemperatur
von ungefähr
80 Grad Celsius, und das Kühlmittel 18 am
Kühlmitteleinlass 40 in
dem anderen Tank des Paares von Seitentanks 30 besitzt
einen Temperaturbereich von ungefähr 100 Grad Celsius. Auf diese
Weise hat der Wärmeaustauscher 20 in
diesem Anwendungsfall einen Kühlbereich
zwischen dem Kühlmitteleinlass 40 und dem
Kühlmittelauslass 36.
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Der Motor 14 besitzt ein
Verbrennungslufteinführ-
oder -induktionssystem 91. Das Verbrennungslufteinführsystem 91 weist
einen ersten Turbolader 92 auf. Der erste Turbolader 92 besitzt
einen Kompressorabschnitt 94 mit einem Kompressorrad 96 darinnen
angeordnet. Der erste Turbolader 92 besitzt einen Turbinenabschnitt 98 mit
einem Turbinenrad 99, verbunden mit einer Welle 100.
Die Welle 100 ist mit dem Kompressorrad 96 in üblicher
Weise verbunden. Die Strömung
des Abgases 72 wird von einem Turbinenabschnitt 101 eines
zweiten Turboladers 102 zum Turbinenabschnitt 98 in üblicher
Weise, beispielsweise durch ein Rohr oder eine Leitung 103 geleitet.
Die Strömung
der unter Druck gesetzten Verbrennungsluft 58 wird zwischen
dem Kompressorabschnitt 94 und der Einlasssammelleitung 57 in üblicher
Weise, wie beispielsweise durch ein Rohr oder eine Leitung 104,
geleitet. In diesem Anwendungsfall ist ein Filter 105 in
der durch Pfeile 24 repräsentierten atmosphärischen
Luft in einem Einlassteil 106 des Kompressorabschnitts 94 vorgesehen.
Die atmosphärische
Luft 24 läuft
durch das Filter 105, durch ein Rohr 107 und in
den Kompressorabschnitt 94 und wird auf ein erstes vorbestimmtes
Druckverhältnis komprimiert,
und zwar zur Verwendung als komprimierte Verbrennungsluft 58.
Die komprimierte Verbrennungsluft 58 verlässt einen
Auslassteil 108 des Kompressorabschnitts 94. In
diesem Anwendungsfall ist ein erstes vorbestimmtes Druckverhältnis der
Verbrennungsluft ungefähr
3 Atmosphären
oder wie in diesem Anwendungsfall kann dieses Verhältnis 2,4 Atmosphären betragen.
Die Temperatur der komprimierten Verbrennungsluft 58, die
den ersten Turbolader 92 verlässt, ist ungefähr 130 Grad
Celsius.
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Das Verbrennungslufteinführsystem 91 weist einen
zweiten Turbolader 102 auf. Der zweite Turbolader 102 besitzt
einen Kompressorabschnitt 112 mit einem darinnen befindlichen
Kompressorrad 114. Der zweite Turbolader 102 besitzt
den Turbinenabschnitt 101 mit einem Turbinenrad 118,
welches mit einer Welle 120 verbunden ist. Die Welle 120 ist
mit dem Kompressorrad 114 in üblicher Weise verbunden. Die
Strömung
von Abgas 72 wird von der Auslasssammelleitung 70 zum
Turbinenabschnitt 102 in üblicher Weise vermittelt, beispielsweise
durch ein Rohr oder eine Leitung 122. Die Strömung der
komprimierten Verbrennungsluft 58 vom Auslassteil 108 des
ersten Turboladers 92 steht mit einem Einlassteil 123 des
Kompressorabschnitts 112 in üblicher Weise, wie beispielsweise
durch eine Leitung 124, in Verbindung. Die komprimierte
Verbrennungsluft 58 tritt aus einem Auslassteil 126 des
Kompressorabschnitts 112 aus und wird in üblicher
Weise, wie beispielsweise durch eine Leitung 104, zu der
Einlasssammelleitung 57 geleitet. Der Kompressorabschnitt 112 des
zweiten Turboladers 102 setzt ferner die komprimierte Verbrennungsluft 58 vom
ersten Turbolader 92 unter Druck, und zwar auf ein zweites
vorbestimmtes Druckverhältnis.
In diesem Anwendungsfall ist das zweite vorbestimmte Druckverhältnis der
Verbrennungsluft ungefähr
5 Atomsphären
oder aber in diesem Anwendungsfall ungefähr 4,5 Atmosphären. Die
Temperatur der komprimierten Verbrennungsluft 58, welche
den zweiten Turbolader 102 verlässt, hat eine Temperatur von
ungefähr
230 Grad Celsius. Alternativ kann das erste und/oder zweite vorbestimmte
Druckverhältnis
der ersten und/oder zweiten Turbolader 92, 102 ohne Änderung
des Ziels der Erfindung verändert
werden. Die physikalische oder körperliche
Beziehung des Kompressorabschnitts 94 des ersten Turboladers 92 und
des Kompressorabschnitts 112 des zweiten Turboladers 102 sind
in einer effizienten Strömungsverbindungsbeziehung. Desto
weniger Strömungseinschränkungen,
Krümmungen, Änderungen
in Querschnitt und Turbolenz auftritt, umso effizienter ist die
Strömung
der Verbrennungsluft 58. Von dem ersten Turbolader 92 tritt
die Strömung
des Abgases 72 zur Atmosphäre durch einen Dämpfer oder
Auspuff 128 aus.
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Als eine Alternative kann der erste
Turbolader 92 und der zweite Turbolader 102 in
einem einzigen Turboladergehäuse
kombiniert sein. Beispielsweise würde das Turbinenrad 99, 118 kombiniert sein,
um ein einziges Turbinenrad auf einer einzigen Welle zu bilden.
Die einzige Welle würde
das individuelle Kompressorrad 96 und Kompressorrad 114 innerhalb
eines gemeinsamen Gehäuses
antreiben. Auf diese Weise wird ein Turbolader mit einem Dualkompressorabschnitt
gebildet.
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Das Verbrennungslufteinführsystem 91 weist ein
Verbrennungsluftkühlsystem 129 auf.
Das Verbrennungsluftkühlsystem 129 besitzt
einen ersten Nachkühler 130 positioniert
darinnen, und zwar kann dieser an den Motor 14 angebracht
sein. In diesem Anwendungsfall ist der erste Nachkühler 130 am
Motor 14 angebracht und ist von der Luft-zu-Flüssigkeitsbauart
einer Wärmetauscherkonfiguration. Wenn
man zum Vorderteil des Motors 14 hinschaut, so ist der
erste Nachkühler 130 nahe
dem vorderen unteren linken Teil des Motorblocks 49 angeordnet. Der
erste Nachkühler 130 besitzt
einen Donor- oder Abgabeteil 132 in Verbindung mit der
komprimierten Verbrennungsluft 58 und einen Aufnahmeteil 134 in Verbindung
mit dem Kühlmittel 18.
Der Abgabeteil 132 besitzt einen Verbrennungslufteinlassteil 136,
einen Verbrennungslufttransferteil 138 und einen Verbrennungsluftauslassteil 140.
Der Aufnahmeteil 134 hat einen Kühlflüssigkeitseinlassteil 142,
einen Kühlflüssigkeitstransferteil 144 und
einen Kühlflüssigkeitsauslassteil 146.
Der Verbrennungslufteinlassteil 136 ist mit dem Auslassteil 126 des
Kompressorabschnitts 112 des zweiten Turboladers 102 in üblicher Weise
verbunden, wie beispielsweise durch ein Rohr oder eine Vielzahl
von Rohren 148. Der Verbrennungslufteinlassteil 136 des
ersten Nachkühlers 130 ist
in einer Linie mit dem Auslassteil 126 des Kompressorabschnitts 112 des
zweiten Turboladers 102 positioniert. Alternativ könnte der
erste Nachkühler 130 zwischen
dem ersten Turbolader 92 und dem zweiten Turbolader 102 eingesetzt
sein. Bei dieser Alternative wäre
der Verbrennungslufteinlassteil 136 mit dem Auslassteil 108 des
Kompressorabschnitts 94 des ersten Turboladers 92 verbunden,
und der Verbrennungsluftauslassteil 140 des ersten Nachkühlers 130 wäre mit dem
Einlassteil 123 des Kompressorabschnitts 112 des
zweiten Turboladers 102 verbunden. Komprimierte Verbrennungsluft 58,
die in den Einlassteil 136 des ersten Nachkühlers eintritt, hat
eine Temperatur von ungefähr
230 Grad Celsius, und die komprimierte Verbrennungsluft 58,
die aus dem ersten Nachkühler
austritt, besitzt eine Temperatur von ungefähr 170 Grad Celsius. Der Kühlflüssigkeitseinlassteil 142 ist
mit dem Kühlmittelpumpenauslassteil 87 der
Kühlmittelpumpe 86 verbunden. Eine
zweite Strömung 18B des
Kühlmittels 18 wird durch
die Kühlmittelpumpe 86 und
den ersten Nachkühler 130 gebildet.
Als eine Alternative könnte
die Kühlflüssigkeit 18 von
einer zweiten Quelle kommen und nicht identisch mit der Kühlflüssigkeit 18 verwendet
zur Kühlung
des Motors 14 sein.
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Das Verbrennungslufteinführsystem 91 besitzt
einen zweiten Nachkühler 160 positioniert
darinnen, wobei dieser in diesem Anwendungsfall vor und/oder ausgerichtet
mit und oberhalb des Wärmeaustauschers 20 und
des Motors 14 angeordnet ist und angebracht ist am Chassis 12 in üblicher
Weise. In diesem Anwendungsfall ist der zweite Nachkühler 60 ein
Luft-zu-Luft-Wärmetauscherkonfigurationstyp. Der
zweite Nachkühler 160 besitzt
einen Donor- oder Abgabeteil 162 und zwar in Verbindung
mit der komprimierten Verbrennungsluft 58 und einen Aufnahmeteil 164 in
Verbindung mit der atmosphärischen
Luft 24. Der Abgabeteil 162 besitzt einen Verbrennungslufteinlassteil 166,
einen Verbrennungslufttransferteil 168 und einen Verbrennungsluftauslassteil 170.
Der Aufnahmeteil 164 besitzt einen Einlassteil 172 für atmosphärische Luft,
einen Transferteil 174 für atmosphärische Luft und einen Auslassteil 176 für atmosphärische Luft.
Der Verbrennungslufteinlassteil 166 ist mit dem Auslassteil 140 des
Abgabeteils 132 des ersten Nachkühlers 130 in üblicher
Weise, wie beispielsweise durch ein Rohr oder eine Vielzahl von Rohren 178 verbunden.
Der atmosphärische
Lufteinlassteil 172 steht in Verbindung mit der atmosphärischen
Luft 24 oberhalb des Wärmeaustauschers 20. Alternativ
könnte
der zweite Nachkühler
an einer Position angeordnet sein, die sich von der oberhalb und vor
und/oder ausgerichtet mit dem Wärmeaustauscher 20 und
dem Motor 14 unterscheidet, und zwar ohne das Ziel des
Systems zu verlassen. Es ist jedoch ins Auge gefasst, dass die atmosphärische Luft, die
durch den zweiten Nachkühler 160 läuft, eine
zu hohe Temperatur besitzt, um in adäquater Weise den Wärmetauscher 20 auf
eine adäquate
Temperatur für das
Kühlen
des Motors 14 zu kühlen.
Bei der obigen Alternative, wo der erste Nachkühler 130 in dem ersten
Turbolader 92 und dem zweiten Turbolader 102 sitzt,
würde der
Verbrennungslufteinlassteil 166 mit dem Auslassteil 126 des
Kompressorabschnitts 112 des zweiten Turboladers 102 verbunden
werden. Und der Verbrennungsluftauslassteil 170 würde mit der
Einlasssammelleitung 57 des Motors 14 verbunden
werden. Die komprimierte Verbrennungsluft 58, die aus dem
Verbrennungsauslassteil 170 des zweiten Nachkühlers 160 austritt,
besitzt eine Tempera tur, die ungefähr 49 Grad Celsius an einem
Tag beträgt, an
dem eine Temperatur von ungefähr
25 Grad Celsius herrscht.
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Die Kombination des Luftkühlsystems 129 umfasst
einen Strömungssteuermechanismus 190, wie
beispielsweise ein Ventil. Alternativ könnte der Strömungssteuermechanismus 190 eine
Zumessöffnung
oder eine Leitung oder ein Rohr aufweisen mit einer dahindurchgehenden
vorbestimmten Strömung und/oder
Querschnittsfläche.
Der Strömungssteuermechanismus 190 ist
nahe dem Kühlmittelpumpenauslassteil 87 angeordnet.
Der Strömungssteuermechanismus 190 ist
in dieser Anwendung unabhängig von
der Kühlmittelpumpe 86.
Als eine Alternative könnte
jedoch der Strömungssteuermechanismus 190 als
ein integraler Teil der Kühlmittelpumpe 86 gebildet
sein, und zwar ohne das Wesen des Systems zu ändern. Der Strömungssteuermechanismus 190 ist,
wenn sich das Ventil im Zustand gemäß 1 befindet, im Betrieb zwischen einer
geschlossenen Position 192 und einer offenen gestrichelt
gezeigten Position 194. Das Strömungssteuerventil 190 ist
unendlich variabel zwischen der geschlossen Position 192 und
der offenen Position 194. Alternativ könnte der Strömungssteuermechanismus 190 variabel
sein zwischen der geschlossenen Position 192 und der offenen
Position 194, und zwar in einer Serie von festen Positionen,
ohne dass dadurch das Wesen des Systems geändert würde. Der Strömungssteuermechanismus 190 wird
betriebsmäßig zwischen
der geschlossenen Position 192 und der offenen Position 194 durch
eine Steuervorrichtung 196 bewegt. Die Steuervorrichtung
bzw. der Regler 196 fühlen
die Motorparameter und/oder den atmosphärischen Zustand ab, und zwar
abhängig
von einem Satz von festen vorbestimmten Parameterpositionen des
Strömungssteuerventils 190 zwischen
der geschlossenen Position 192 und der offenen Position 194.
Einige der abgefühlten
und durch die Steuervorrichtung 196 verwendeten Parameter
sind die Temperatur und der atmosphärische Druck der atmosphärischen
Luft 24, die Temperatur und der Druck der komprimierten Verbrennungsluft 58 und
die Temperatur des Kühlmittels 18.
Andere Parameter, wie beispielsweise andere Drücke, die Motorbelastung usw.
können
dazu verwendet werden, um die Position des Strömungssteuermechanismus 190 zu
steuern.
-
Industrielle
Anwendbarkeit
-
In dem unten beschriebenen Anwendungsfall
wird das Lufteinführsystem 91 und
das Verbrennungsluftkühlsystem 129 mit
dem Motor 14 in einem normalen Lastwagen verwendet. Der
Motor 14 wird gestartet. Die Verbrennung von unter Druck
gesetzter Verbrennungsluft 58 und Kraftstoff 54 erfolgt,
und Abgas 72 tritt auf. Wenn beispielsweise an einem Tag,
wo die atmosphärische
Luft 24 eine Temperatur von ungefähr 25 Grad Celsius besitzt,
die atmosphärische
Luft 24 in den Filter 105 eintritt, so wird die
Luft vor dem Eintritt in das Rohr oder die Leitung 107 gereinigt
und läuft
zu dem Kompressorabschnitt 94 des ersten Turboladers 92.
Das Kompressorrad 96 komprimiert die atmosphärische Luft 24 auf
den ersten vorbestimmten Druck und Temperatur von ungefähr 2,4 Atmosphären und
ungefähr
130 Grad Celsius. Die unter Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 vom Kompressorabschnitt 94 tritt
in den Kompressorabschnitt 112 des zweiten Turboladers 102 ein.
Das Kompressorrad 114 komprimiert den ersten vorbestimmten
Druck und die Temperatur auf den zweiten vorbestimmten Druck und
Temperatur von ungefähr 4,5
Atmosphären
und ungefähr
230 Grad Celsius. Von dem zweiten Turbolader 102 läuft die
unter Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 durch die Vielzahl
von Rohren oder Leitungen 148 zu dem ersten Nachkühler 130.
Innerhalb des ersten Nachkühlers 130 wirkt
die unter Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 als das Abgabeströmungsmittel,
tritt in den Einlassteil 136 ein, läuft in den Transfer- oder Übergabeteil 138 und
gibt einen Teil ihrer Wärme
an das Aufnahmeströmungsmittel,
die Kühlflüssigkeit 18 ab. Nachdem
ein Teil ihrer Wärme
an die Kühlflüssigkeit 18 abgegeben
ist, tritt die unter Druck stehende Verbrennungsluft 58 aus
dem Auslassteil 140 aus, und zwar mit einer Temperatur
von ungefähr
170 Grad Celsius. Die teilweise abgekühlte, unter Druck gesetzte
Verbrennungsluft 58 läuft
durch die Vielzahl von Leitungen 178 und tritt in den zweiten
Nachkühler 160 ein.
Die unter Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 tritt in den
Verbrennungslufteinlassteil 166 ein und läuft in den
Verbrennungslufttransferteil 168 und gibt einen weiteren
Teil ihrer Wärme
an das Aufnahmeströmungsmittel,
die atmosphärische
Luft 24, ab. Nachdem ein weiterer Teil ihrer Wärme an die
atmosphärische
Luft 24 abgegeben ist, tritt die unter Druck stehende Verbrennungsluft 58 aus
dem Verbrennungsluftauslassteil 170 mit einer Temperatur
von ungefähr
49 Grad Cel sius aus und tritt in das Rohr 104 ein, welches
zu der Einlasssammelleitung 56 führt.
-
Von der Einlasssammelleitung 56 fließt unter Druck
stehende Verbrennungsluft 58 in einer allgemeinen konventionellen
Art und Weise innerhalb des Motors 14. Beispielsweise ist
bei einem normalen Vierzylindermotor 14 der Einlassventilmechanismus in
der offenen Position 64 vor dem oberen Totpunkt (TDC) während des
Auslasshubs positioniert und verbleibt in der offenen Position 64 während des
Ansaughubs bis ungefähr
zum unteren Totpunkt (BDC). Wird jedoch der Motor 14 mit
dem Millerzyklus betrieben, so ist der Einlassventilmechanismus 62 in
der offenen Position 64 vor dem oberen Totpunkt (TDC) im
Auslasshub positioniert und verbleibt in der offenen Position 64 über den
unteren Totpunkt (BDC) hinaus und in den Kompressionshub von ungefähr 150 Grad
bis ungefähr
60 (Grad) vor dem oberen Totpunkt (BTDC = Before Top Dead Center)
und zwar abhängig
von der Drehzahl des Motors 14. Beim Lauf der Kolbenanordnung 52 von
der oberen Totpunktmittelposition (0 bis 180 Grad) läuft unter
Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 durch den Durchlass 60 und
mit dem in der Öffnungsposition 64 befindlichen Einlassventilmechanismus
in die Zylinderbohrung 51. Wenn die unter Druck gesetzte
Verbrennungsluft 58 sich auf einem Druck von ungefähr 4,5 Atmosphären befindet,
so drückt
die unter Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 auf die Kolbenanordnung 52,
was Energie zum Drehen der Kurbelwelle 50 hinzufügt. Auf
diese Weise wird die Effizienz des Motors 14 vergrößert. An
der unteren Totpunktmitte (Bottom Dead Center = BDC) sind der Druck
der Einlasssammelleitung 57 und der Zylinderbohrung 51 ungefähr gleich. Wenn
die Kolbenanordnung 52 anfängt, sich nach oben zu bewegen,
und zwar zur oberen Totpunktmitte (TDC = Top Dead Center), so setzt
sich die Strömung
fort, und zwar wegen des Moments der Strömung 58. Jedoch kehrt
sich die Strömung 58 schließlich um
zurück
in die Einlasssammelleitung 57 wenn der Einlassventilmechanismus 62 weiter
in den Kompressionshub hinein in der offenen Position 64 gehalten
wird.
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Wenn das Lufteinführsystem 91 und das
Verbrennungsluftkühlsystem 129 mit
einem konventionellen Motorzyklus nicht dem Millerzyklus verwendet werden,
tritt die hochkomprimierte Verbrennungsluft 58 in die Einlasssammelleitung 56 ein.
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Wenn der Einlassventilmechanismus 62 in der
offenen Position 64 ist, läuft die komprimierte Verbrennungsluft 58 durch
den Durchlass 60 in die Zylinderbohrung 51. Und,
mit der hoch unter Druck gesetzten Verbrennungsluft 51 wird
die aus der Kraft des Schubs an der Kolbenanordnung 52 abgeleitete Effizienz
weiterhin aufrechterhalten. Mit der hoch unter Druck gesetzten Verbrennungsluft 58 ist
eine größere Menge
an Verbrennungsluft 58 zur Mischung mit dem Kraftstoff 54 verfügbar. Auf
diese Weise kann eine magerere Verbrennung, geringere Emission und
ein effizienterer Motor erhalten werden.
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Das Abgas 72 vom Verbrennungsprozess tritt
während
des Auslasshubs aus der Zylinderbohrung 51 aus, wenn der
Auslassventilmechanismus 76 sich in der offenen Position 78 befindet.
Das Abgas 72 läuft
durch den Durchlass 74 und tritt in die Auslasssammelleitung 70 ein.
Von der Auslasssammelleitung 70 tritt das Abgas 72 in
den Turbinenabschnitt 101 ein und treibt das Turbinenrad 118 und
die Welle 120 an, was bewirkt, dass das Kompressorrad 114 die
Verbrennungsluft 58 auf den zweiten vorbestimmten Druck
und die vorbestimmte Temperatur unter Druck setzt. Vom Turbinenabschnitt 101 des
zweiten Turboladers 102 läuft das teilweise verbrauchte
Abgas 72 durch die Leitung 103 und tritt in den
Turbinenabschnitt 98 des ersten Turboladers 92 ein.
Das Abgas 72 treibt das Turbinenrad 99 und die
Welle 100 an, was bewirkt, dass das Kompressorrad 96 die Verbrennungsluft 58 unter
Druck setzt, und zwar auf den ersten vorbestimmten Druck und Temperatur. Wie
zuvor erwähnt
gilt Folgendes: wenn zwei Turbinenräder 99, 118 in
ein einziges Turbinenrad kombiniert werden und die zwei Wellen 100, 120 kombiniert werden
und jedes der Kompressorräder 96 und 114 auf
der einzigen Welle positioniert sind, so treibt das Abgas 72 das
einzige Turbinenrad an.
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Das Motorkühlsystem 16 besitzt
durch den Kühler 20 fließende atmosphärische Luft 24.
Das Gebläse 22 zieht,
wenn es sich dreht, atmosphärische Luft 24 durch
den Kühler 20.
Wenn das Fahrzeug eine offene Straße hinunter fährt, bewirkt
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, dass atmosphärische Luft 24 durch
den Kühler 20 strömt. Die
atmosphärische
Luft 24 wirkt als das Aufnahmeströmungsmittel, um das Donor-
oder Abgabeströmungsmittel, nämlich die
Kühlflüssigkeit 18,
zu kühlen.
Die Kühlmittelpumpe 86 wird
durch den Motor 14 angetrieben und bewirkt, dass eine Strömung von
Kühlflüssigkeit 18 aus
dem Kühlmittelpumpenauslassteil 87 austritt und
eine Vielzahl von Kühldurchlässen 53 im
Block 49 durchströmt,
um Wärme
zu absorbieren. Wenn der Thermostat 89 offen ist, läuft die
Kühlflüssigkeit 18 durch
den oberen biegsamen Schlauch 42 und tritt in den Kühlflüssigkeitseinlass 40 des
Kühlers 20 ein und
läuft durch
die Rohre und die Rohre und Flossen 34. Die Flossen des
Rohres und die Flossen 34 übertragen Wärme von der Kühlflüssigkeit 18 zur
atmosphärischen
Luft 24. Die Kühlflüssigkeit 18 tritt
aus dem Kühlflüssigkeitsauslass 36 aus
und läuft
durch den biegsamen Schlauch 38 zum Kühlmittelpumpeneinlassteil 88 und
wird durch die Kühlmittelpumpe 86 rezirkuliert.
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Der erste Nachkühler 130 des Verbrennungsluftkühlsystem 129 verwendet,
wie oben bemerkt, die gleiche Kühlflüssigkeit 18 wie
dies das Motorkühlsystem 16 tut.
Die Kühlflüssigkeit 18 wird durch
die Kühlmittelpumpe 86 zirkuliert.
Ein Teil der Strömung
der Kühlflüssigkeit 18,
die aus dem Kühlmittelauslassteil 87 austritt,
wird zu dem Kühlflüssigkeitseinlassteil 142 des
ersten Nachkühlers 130 zirkuliert.
Die Kühlflüssigkeit 18 wirkt
als das Aufnahmeströmungsmittel
und zwar im Kühlflüssigkeitstransferteil 44,
und Wärme
wird von der unter Druck gesetzten Verbrennungsluft 58 absorbiert.
Die erhitzte Kühlflüssigkeit 18 wird
aus dem Kühlflüssigkeitsauslassteil 146 heraus
und wird zu dem Kühlmittelauslassteil 85 des Ölkühlers 83 zirkuliert.
Innerhalb des Kühlmittelauslassteils 85 des Ölkühlers 83 wird
das flüssige
Kühlmittel 18 mit
dem flüssigen
Kühlmittel 18 verwendet
zum Kühlen
des Motors 14 gemischt und läuft durch die Vielzahl von
Kühldurchlässen 53 im Motor 14.
Die gemischte Kühlflüssigkeit 18 läuft durch
den Motor 14 zum Thermostatgehäuse 90. Der Kühlmittelauslassteil 87 der
Kühlmittelpumpe 86 bewirkt
die Aufteilung der Kühlflüssigkeit
in die erste Strömung 18A und
eine zweite Strömung 18B.
Die erste Strömung 18A erfolgt
zwischen dem Motor 14 und dem Wärmeaustauscher oder Kühler 20,
und zwar durch die Kühlmittelpumpe 86,
und die zweite Strömung 18B erfolgt
zwischen dem ersten Nachkühler 130 und
dem Motor 14 durch die Kühlmittelpumpe 86.
Durch die Trennung der Kühlmittelströmung 18 in
die erste Strömung 18A und
die zweite Strömung 18B wird
die Strömung
des Kühlmittels 18 durch
den Kühler 20 des
Motorkühlsystems 16 auf
einem Pegel oder Niveau gehalten, der Erosion der Struktur der Rohre
und Flossen 34 entgegenwirkt. Um das größere Kühlerfordernis des Kühlers 20 zu kompensieren, wird
ein dickerer Kern und breitere Rohre und Flossen 34 verwendet
verglichen mit dem, was heutigentags in einem äquivalenten Motorkühlsystem 16 verwendet
wird. Wie zuvor erwähnt
werden mehrere Alternativen ins Auge gefasst, um die Strömung der
Kühlflüssigkeit
in die erste Strömung 18A und
die zweite Strömung 18B aufzuteilen.
Eine andere Version verwendet das Strömungssteuerventil 190.
Die Positionierung des Strömungssteuerventils 190 zwischen
der geschlossen Position 192 und der offenen Position 194 verändert die
Strömungsrate
oder -geschwindigkeit zwischen der ersten Strömung 18A und der zweiten
Strömung 18B.
Mehrere Methoden werden ins Auge gefasst, um die Position des Steuerventils 190 zu
verändern,
und zwar zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position.
Beispielsweise erhält
die Steuervorrichtung 196 eine Eingabegröße von dem
Betrieb des Motors 14. Solche Parameter könnten die
Folgenden sein: die Temperatur des Kühlmittels 18, die
Temperatur der unter Druck gesetzten Verbrennungsluft, und die Temperatur
der atmosphärischen
Luft 24. Andere Parameter könnten die Folgenden sein: der
atmosphärische
Druck, die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Luftströmung durch
den Kühler 20.
Eine Zumessöffnung
oder eine vorbestimmte Querschnittsfläche des Kühlflüssigkeitseinlassteils 142 könnte auch
verwendet werden, um die Strömungsrate
der ersten Strömung 18A und
zweiten Strömung 18B vorzusehen oder
einzustellen.
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Der zweite Nachkühler 160 des Verbrennungsluftkühlsystems 129 verwendet
die Luft-zu-Luft-Konfiguration. Die unter Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 ist
die Abgabeflüssigkeit
oder das Abgabeströmungsmittel,
und die atmosphärische
Luft 24 ist das Aufnahmeströmungsmittel. Wenn der zweite
Nachkühler 160 oberhalb
des Radiators 20 platziert ist, wird frische, nicht verbrauchte
atmosphärische
Luft 24 verwendet. Die nicht verbrauchte atmosphärische Luft 24 tritt
in den atmosphärischen Lufteinlassteil 172 ein,
läuft durch
den atmosphärischen
Lufttransferteil 174 und absorbiert Wärme von der unter Druck gesetzten
Verbrennungsluft 58 und tritt aus dem atmosphärischen
Auslassteil 176 aus. Die verbrauchte atmosphärische Luft 24 wird
zur Atmosphäre
hin verteilt. Die unter Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 tritt
in den Verbrennungslufteinlassteil 166 ein, läuft durch
den Verbrennungslufttransferteil 168, wo ein Teil der Wärme innerhalb
der unter Druck gesetzten Verbrennungsluft 58 durch die
atmosphärische
Luft 24 herausge zogen wird, und läuft durch den Verbrennungsluftauslassteil 170.
Die gekühlte
unter Druck gesetzte Verbrennungsluft 58 läuft durch
das Rohr 104 in die Einlasssammelleitung 57. Wie
oben erwähnt
tritt sie sodann in die Zylinderbohrung 51 ein.
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Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile
des Verbrennungsluftkühlsystems 129 ergeben
sich aus einem Studium (20840) der Zeichnungen, der Offenbarung
und der beigefügten
Ansprüche.
-
TITEL: MOTORVERBRENNUNGSLUFTKÜHLUNG
-
AKTE: 02-156
- 10
- Fahrzeug
- 12
- Chassis
- 14
- Motor
- 16
- Motorkühlsystem
- 18
- Kühlflüssigkeit
- 18A
- Erster
Strom – Kühlflüssigkeit
- 18B
- Zweiter
Strom – Kühlflüssigkeit
- 20
- Wärmeaustauscher
oder Radiator
- 22
- Gebläse
- 24
- Aufnahmeströmungsmittel – atmosphärische Luft
- 26
-
- 28
-
- 30
- Paar
von Seitentanks – Radiator
- 32
-
- 34
- Rohre
und Flossen – Radiator
- 36
- Kühlflüssigkeitsauslass – Radiator
- 38
- biegsamer
Schlauch – unterer
- 40
- Kühlflüssigkeitseinlass – Radiator
- 42
- biegsamer
Schlauch – oberer
- 44
-
- 46
-
- 48
- Zylinderkopf – Motor
- 49
- Block – Motor
- 50
- Kurbelwelle – Motor
- 51
- Zylinderbohrung
- 52
- Kolbenanordnung – Motor
- 53
- Vielzahl
von Kühldurchlässen – Motor
- 54
- Brennstoffströmung
- 55
- Brennstoffeinspritzvorrichtung
- 56
-
- 57
- Einlasssammelleitung – Motor
- 58
- Strömung komprimierter
oder unter Druck gesetzter Verbrennungsluft
- 60
- Durchlass – Verbrennungsluft – Motor
- 62
- Einlassventilmechanismus – Motor
- 64
- offene
Position – Einlassmechanismus
- 66
- geschlossene
Position – Einlassmechanismus
- 68
-
- 70
- Abgassammelleitung – Motor
- 72
- Abgasströmung
- 74
- Durchlass – Abgas – Motor
- 76
- Abgasventilmechanismus – Motor
- 78
- offene
Position – Abgasmechanismus
- 80
- geschlossene
Position – Abgasmechanismus
- 81
- Schmiersystem – Motor
- 82
- Schmierpumpe – Schmiersystem
- 83
- Ölkühler – Schmiersystem
- 84
- Schmiermittel – Öl – Abgabe
- 85
- Aufnahmekühlmittelauslassteil – Ölkühler
- 86
- Kühlmittelpumpe – Motor
- 87
- Kühlmittelauslassteil – Kühlmittelpumpe
- 88
- Kühlmitteleinlassteil – Kühlmittelpumpe
- 89
- Thermostat
- 90
- Thermostatgehäuse
- 91
- Verbrennungslufteinführsystem
- 92
- erster
Turbolader
- 94
- Kompressorabschnitt – erster
Turbolader
- 96
- Kompressorrad – erster
Turbolader
- 98
- Turbinenabschnitt – erster
Turbolader
- 99
- Turbinenrad – erster
Turbolader
- 100
- Welle – erster
Turbolader
- 101
- Turbinenabschnitt – zweiter
Turbolader
- 102
- zweiter
Turbolader
- 103
- Rohre – Turbinenabschnitt
des zweiten Turboladers zum Turbinenabschnitt
-
- des
ersten Turboladers
- 104
- Rohre – zweite
Luft
- 105
- Filter
- 106
- Einlassteil – Kompressorabschnitt – erster Turbolader
- 108
- Auslassteil – Kompressorabschnitt – erster Turbolader
- 110
-
- 112
- Kompressorabschnitt – zweiter
Turbolader
- 114
- Kompressorrad – zweiter
Turbolader
- 116
- Turbinenabschnitt – zweiter
Turbolader
- 118
- Turbinenrad – zweiter
Turbolader
- 120
- Welle – zweiter
Turbolader
- 122
- Rohr – erster
Turbolader zu zweitem Turbolader
- 123
- Einlassteil – Kompressorabschnitt – zweiter Turbolader
- 124
- Rohr – Einlassluft
von erstem Turbolader zu zweitem Turbolader
- 126
- Auslassteil – Kompressorabschnitt – zweiter Turbolader
- 128
- Auspuff
- 129
- Verbrennungsluftkühlsystem
- 130
- erster
Nachkühler – Luft zu
Flüssigkeit
- 132
- Abgabeteil – komprimierte
Luft
- 134
- Aufnahmeteil – Kühlflüssigkeit
- 136
- Einlassteil – Luft – Abgabe
- 138
- Transferteil – Luft – Abgabe
- 140
- Auslassteil – Luft – Abgabe
- 142
- Kühlflüssigkeitseinlassteil – Aufnahme – Flüssigkeit
- 144
- Kühlflüssigkeitstransferteil – Aufnahme – Flüssigkeit
- 146
- Kühlflüssigkeitsauslassteil – Aufnahme – Flüssigkeit
- 148
- Vielzahl
von Rohren – Verbrennungsluft
zu erstem Nachkühler
- 150
-
- 152
-
- 154
-
- 156
-
- 158
-
- 160
- zweiter
Nachkühler – Luft zu
Luft
- 162
- Abgabeteil – komprimierte
Luft
- 164
- Aufnahmeteil – atmosphärische Luft
- 166
- Verbrennungslufteinlassteil – Abgabe
- 168
- Verbrennungslufttransferteil – Abgabe
- 170
- Verbrennungsluftauslassteil – Abgabe
- 172
- atmosphärischer
Einlassteil – Aufnahme
- 174
- atmosphärischer
Transferteil – Aufnahme
- 176
- atmosphärischer
Auslassteil – Aufnahme
- 178
- Vielzahl
von Rohren – Einlass
des zweiten Nachkühlers
zum Auslass des
-
- ersten
Nachkühlers
- 180
-
- 182
-
- 184
-
- 186
-
- 188
-
- 190
- Strömungssteuerventil
- 192
- geschlossene
Position – Strömungssteuerventil
- 194
- offene
Position – Strömungssteuerventil
- 196
- Steuervorrichtung