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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Turbolader mit Twin-Wastegate-Ventilen.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren (ICE) werden oftmals dazu herangezogen, ein erhebliches Leistungsniveau über längere Zeiträume auf zuverlässiger Grundlage zu erzeugen. Bei vielen solcher ICE-Einheiten wird eine Aufladevorrichtung eingesetzt, wie ein von einer Abgasturbine angetriebener Turbolader, der einen Luftstrom verdichtet, bevor er in den Ansaugkrümmer des Motors eintritt, um Leistung und Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen.
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Im Einzelnen ist ein Turbolader ein Zentrifugal-Gaskompressor, der mehr Luft und damit mehr Sauerstoff in die Verbrennungskammern des ICE presst, als andernfalls mit normalem Umgebungsluftdruck erreichbar ist. Die zusätzliche Masse sauerstoffhaltiger Luft, die in den ICE gepresst wird, verbessert den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors, indem dieser mehr Kraftstoff in einem gegebenen Zyklus verbrennen kann und dadurch mehr Leistung erzeugt. Häufig werden solche Turbolader von den Abgasen des Motors angetrieben.
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Ein typischer abgasgetriebener Turbolader beinhaltet eine zentrale Welle, die mit einem oder mehreren Lagern gelagert ist und eine Drehbewegung zwischen einem Turbinenrad und einem Luftverdichterrad überträgt. Turbine und Verdichterrad sind an der Welle befestigt, die in Kombination mit verschiedenen Lagerkomponenten die Turbolader-Drehbaugruppe bilden. Bei Turboladern werden häufig Wastegate-Ventile zum Begrenzen der Arbeitsdrehzahlen der drehenden Baugruppe verwendet, um Turbolader-Boost innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen aufrechtzuerhalten und eine überhöhte Drehzahl der drehenden Baugruppe zu verhindern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Ausführungsform der Offenbarung betrifft einen Turbolader, der so konfiguriert ist, dass er einen Luftstrom mit Druck beaufschlagt, der einem Verbrennungsmotor zugeführt werden soll, der Nachverbrennungsgase erzeugt. Der Turbolader beinhaltet ein Verdichterrad, das so konfiguriert ist, dass es den Luftstrom mit Druck beaufschlagt. Der Turbolader beinhaltet auch ein Turbinenrad, das konfiguriert ist, um durch die Nachverbrennungsgase angetrieben zu werden und das Verdichterrad anzutreiben. Der Turbolader beinhaltet außerdem eine zusätzliche Wastegate-Baugruppe. Die Wastegate-Baugruppe beinhaltet ein erstes Wastegate-Ventil und ein zweites Wastegate-Ventil, wobei jedes vom ersten und zweiten Wastegate-Ventil dazu konfiguriert ist, mindestens einen Teil der Nachverbrennungsgase weg vom Turbinenrad in den Abgasdurchgang selektiv umzuleiten.
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Der Turbolader kann ein Turbinengehäuse definieren, das einen ersten Bypass und einen zweiten Bypass beinhalten kann. In einem solchen Fall kann das Turbinenrad im Turbinengehäuse angeordnet sein und jeder vom ersten Bypass und zweiten Bypass kann einen jeweiligen ersten und zweiten Fluidweg für das Umleiten mindestens eines Teils der Nachverbrennungsgase weg vom Turbinenrad erzeugen. Darüber hinaus kann das erste Wastegate-Ventil so konfiguriert sein, dass es den ersten Bypass selektiv öffnet und schließt, während das zweite Wastegate-Ventil so konfiguriert sein kann, dass es den zweiten Bypass selektiv öffnet und schließt.
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Der erste Bypass kann eine erste Querschnittsfläche aufweisen und der zweite Bypass kann eine zweite Querschnittsfläche aufweisen. Die erste Querschnittsfläche kann größer sein als die zweite Querschnittsfläche.
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Das erste Wastegate-Ventil kann durch einen ersten Ventildurchmesser gekennzeichnet sein und das zweite Wastegate-Ventil kann durch einen zweiten Ventildurchmesser gekennzeichnet sein. Der erste Ventildurchmesser kann größer als der zweite Ventildurchmesser sein.
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Der Turbolader kann zusätzlich ein erstes Stellglied aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es das erste Wastegate-Ventil betätigt und ein separates zweites Stellglied, das so konfiguriert ist, dass es das zweite Wastegate-Ventil betätigt.
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Das erste Wastegate-Ventil kann so konfiguriert sein, dass es sich um eine erste Achse dreht und das zweite Wastegate-Ventil kann so konfiguriert sein, dass es sich um eine zweite Achse dreht, die sich von der ersten Achse unterscheidet.
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Der Turbolader kann auch ein einziges gemeinsames Stellglied und einen Verbindungsmechanismus beinhalten, die gemeinsam so konfiguriert sind, dass sie selektiv das erste und zweite Wastegate-Ventil betätigen.
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Das erste Wastegate-Ventil und das zweite Wastegate-Ventil können konfiguriert sein, um sich um eine einzige gemeinsame Achse zu drehen.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist, der betriebsmäßig mit dem oben beschriebenen Turbolader verbunden ist. Das Fahrzeug beinhaltet auch eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Kaltstart des Motors identifiziert. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie das erste Wastegate-Ventil und das zweite Wastegate-Ventil als Reaktion auf den identifizierten Kaltstart des Motors öffnet. Die Steuerung ist auch so konfiguriert, dass sie einen Boost-Betrieb des Motors identifiziert. Die Steuerung ist zusätzlich so konfiguriert, dass sie mindestens eines vom ersten Wastegate-Ventil und dem zweiten Wastegate-Ventil als Reaktion auf den identifizierten Boost-Betrieb des Motors reguliert.
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Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zur Umsetzung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und hinzugefügten Ansprüchen ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, das einen Antriebsstrang aufweist, der einen Motor mit einem Turbolader gemäß der Offenbarung beinhaltet.
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Motors mit Turbolader, der in 1 dargestellt ist.
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3 ist eine teilweise Querschnitts-Seitenansicht des Turboladers, der in 1 dargestellt ist, die eine Ausführungsform einer Wastegate-Baugruppe gemäß der Offenbarung darstellt.
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4 ist eine teilweise perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Wastegate-Ventilbaugruppe im Turbolader, die in 1 dargestellt ist, gemäß der Offenbarung.
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5 ist eine schematische teilweise Nahaufnahme-Querschnitts-Seitenansicht der Wastegate-Ventilbaugruppe, die in 3 dargestellt ist, gemäß einer anderen Ausführungsform.
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6 ist eine schematische teilweise Nahaufnahme-Querschnitts-Seitenansicht der Wastegate-Ventilbaugruppe, die in 3 dargestellt ist, gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform.
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7 ist eine schematische teilweise Nahaufnahme-Querschnitts-Seitenansicht der Wastegate-Ventilbaugruppe, die in 3 dargestellt ist, gemäß noch einer anderen alternativen Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei in mehreren Ansichten gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten verweisen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 verwendet einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 14, ein Getriebe 16 und Antriebsräder 18, wobei der Motor konfiguriert ist, um das Fahrzeug durch Senden des Motordrehmoments über das Getriebe zu den Antriebsrädern anzutreiben. Der Motor 14 kann ein Dieselmotor, d. h. ein Selbstzündermotor, oder ein Benzinmotor, d. h. mit Fremdzündung, sein. Obwohl das Fahrzeug 10 mit einem Standard-Antriebsstrang 12 dargestellt ist, worin das primäre Antriebsaggregat der Verbrennungsmotor 14 ist, kann das Fahrzeug auch einen Hybridantriebsstrang haben, bei dem ein oder mehrere elektrische Motoren (nicht dargestellt) verwendet werden, um das Fahrzeug zu betreiben.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst der Verbrennungsmotor 14 einen Zylinderblock 20 mit einer Mehrzahl von Zylindern 22, die darin angeordnet sind. Der Motor 14 auch einen Zylinderkopf 24 beinhalten, der auf dem Zylinderblock 20 montiert ist. Zu jedem Zylinder 22 gehört ein Kolben 26, der konfiguriert ist, um sich hin und her zu bewegen. In den Zylindern 22 sind Verbrennungskammern 28 zwischen der Bodenfläche des Zylinderkopfes 24 und den Oberseiten der Kolben 26 ausgebildet. Wie einem technisch versierten Fachmann bekannt ist, erhält jede der Verbrennungskammern 28 über den Zylinderkopf 24 Kraftstoff und Luft, die ein Kraftstoff-/Luftgemisch zur nachfolgenden Verbrennung innerhalb der entsprechenden Verbrennungskammer bilden. Der Zylinderkopf 24 ist ebenfalls zum Abführen der Nachverbrennungsabgase 30 aus den Verbrennungskammern 28 als Nebenprodukt der erzeugten Motorleistung konfiguriert.
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Nachdem das Luft-/Kraftstoffgemisch in einer spezifischen Verbrennungskammer 28 verbrannt ist, dient die Hin- und Herbewegung eines bestimmten Kolbens 26 auch zum Abführen der Nachverbrennungsabgase 30 aus dem jeweiligen Zylinder 22. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Motor 14 fluidmäßig mit einem Turbolader 34 verbunden. Dem Turbolader 34 wird durch einen Strom der Nachverbrennungsgase 30, der nach jedem Verbrennungsereignis durch einzelne Zylinder des Motors 14 freigesetzt wird, mit Energie beaufschlagt. Der Turbolader 34 ist mit einem Abgasdurchgang 36A eines Abgassystems 36 verbunden, das die Nachverbrennungsgase 30 aufnimmt und schließlich die Abgase an die Umgebung abgibt, typischerweise auf einer Seite oder an der Rückseite des Fahrzeugs 10. Der Turbolader 34 erhält einen Luftstrom 38, beaufschlagt den empfangenen Luftstrom mit Druck und stößt den mit Druck beaufschlagten Luftstrom 38A in den Motors 14 aus. Der mit Druck beaufschlagte Luftstrom 38A wird dann zu den Zylindern 22 zum Mischen mit einer entsprechenden Kraftstoffmenge und nachfolgend Verbrennung des resultierenden Kraftstoff-Luft-Gemisches verteilt.
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Der Turbolader 34 beinhaltet eine drehende Baugruppe 39, wie in 3 dargestellt. Die drehende Baugruppe 39 beinhaltet eine Welle 40 mit einem ersten Ende 40A und einem zweiten Ende 40B. Die drehende Baugruppe 39 beinhaltet auch ein Turbinenrad 46 auf der Welle 40 proximal zum ersten Ende 40A und konfiguriert, um mit der Welle 40 um eine Achse 44 durch Nachverbrennungsgase 30 aus den Zylindern 22 mitgedreht zu werden. Das Turbinenrad 46 befindet sich innerhalb eines Turbinengehäuses 48, das mindestens eine Turbinenschnecke oder Schnecke 50 beinhaltet. Die Turbinenschnecke 50 empfängt die Nachverbrennungsabgase 30 und leitet die Abgase zum Turbinenrad 46. Die Turbinenschnecke 50 ist konfiguriert zum Erzielen spezieller Leistungsdaten wie Wirkungsgrad und Ansprechzeit des Turboladers 34.
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Wie weiter in 3 gezeigt, beinhaltet die drehende Baugruppe 39 auch ein Verdichterrad 52, das auf der Welle 40 proximal zum zweiten Ende 40B montiert und gehalten ist. Das Verdichterrad 52 ist zum Druckbeaufschlagen des aus der Umgebung eingespeisten Luftstroms 38 konfiguriert, der schließlich den Zylindern 14 zugeführt wird. Das Verdichterrad 52 befindet sich innerhalb eines Verdichterdeckels 54, der eine Turbinenschnecke oder Schnecke 56 enthält. Die Turbinenschnecke 56 nimmt den Luftstrom 38 auf und leitet den Luftstrom 38 zum Verdichterrad 52. Die Turbinenschnecke 56 ist konfiguriert, um bestimmte Leistungsfähigkeitsmerkmale wie Höchstluftstrom und Wirkungsgrad des Turboladers 34 zu erreichen. Dementsprechend wird die Welle 40 durch die Nachverbrennungsabgase 30, die das Turbinenrad 46 antreiben, in Drehung versetzt und ist wiederum mit dem Verdichterrad 52 verbunden, da das Verdichterrad fest auf der Welle sitzt.
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Die gesamte drehende Baugruppe 39 ist um die Achse 44 drehbar über Gleitlager 58 gelagert, die durch Öl geschmiert und zusätzlich durch eine Versorgung mit Motorkühlmittel gekühlt sind. Beim Betrieb des Turboladers 34 kann die drehende Baugruppe 39 häufig bei Drehzahlen über 100.000 U/min. unter Erzeugung von Ladedruck für den Motor 14 arbeiten. Wie ein technisch versierter Fachmann verstehen wird, beeinflussen der variable Durchfluss und der Druck der Verbrennungsabgase 30 die Stärke des Boost-Drucks, der vom Verdichterrad 52 im Betriebsbereich des Motors 14 erzeugt werden kann.
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Der Turbolader 34 beinhaltet eine Wastegate-Baugruppe 60, wie in 3–6 dargestellt. Die Waste-Gate-Baugruppe 60 umfasst ein erstes Wastegate-Ventil 62 und ein zweites Wastegate-Ventil 64. Das erste Wastegate-Ventil 62 ist so konfiguriert, dass es mindestens einen Teil der Nachverbrennungsgase 30 weg von der Turbinenschnecke 50 und dem Turbinenrad 46 in den Abgasdurchgang 36A selektiv umleitet, durch selektives Öffnen und Schließen eines ersten Bypasses 66. Auf ähnliche Weise ist das zweite Wastegate-Ventil 64 so konfiguriert, dass es mindestens einen Teil der Nachverbrennungsgase 30 weg vom Turbinenrad 46 in den Abgasdurchgang 36A selektiv umleitet, durch selektives Öffnen und Schließen eines zweiten Bypasses 68. Durch Umleiten eines Teils der Nachverbrennungsabgase 30 vom Turbinenrad 46 schränkt die Wastegate-Baugruppe 60 die Drehzahl der drehenden Baugruppe 39 und den Grad ein, in dem der Luftstrom 38 durch den Turbolader 34 mit Druck beaufschlagt wird. Wie gezeigt, kann die Wastegate-Baugruppe 60 die Nachverbrennungsgase 30 zum Abgasdurchgang 36A über einen Turbinengehäuseauslass 48A umleiten.
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Das Turbinengehäuse 48 kann konfiguriert werden, um den ersten Bypass 66 und den zweiten Bypass 68 zu definieren. Der erste Bypass 66 erzeugt einen ersten Fluidweg 70, während der zweite Bypass 68 einen jeweiligen zweiten Fluidweg 72 aus dem Turbinenrad 46 in den Abgasdurchgang 36A erzeugt. In dem Fall, wenn das Turbinengehäuse 48 mehr als eine Schnecke 50 definiert, kann jede Schnecke konfiguriert werden, um einen ersten Bypass 66 und einen zweiten Bypass 68 zu definieren. Wie in den 3 und 4 gezeigt, weist der erste Bypass 66 eine erste Querschnittsfläche 66A auf, und der zweite Bypass 68 weist eine zweite Querschnittsfläche 68A auf. Die erste Querschnittsfläche 66A kann größer sein als die zweite Querschnittsfläche 68A. Zusätzlich kann das erste Wastegate-Ventil 62 durch einen ersten Ventildurchmesser D1 gekennzeichnet sein und das zweite Wastegate-Ventil 64 kann durch einen zweiten Ventildurchmesser D2 gekennzeichnet sein. Dementsprechend kann der erste Ventildurchmesser D1 größer als der zweite Ventildurchmesser D2 sein.
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Wie in den 1, 3 und 6–7 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 zudem eine Steuerung 74. Die Steuerung 74 kann eine Antriebsstrangsteuerung sein, die z. B. zum Regeln des Betriebs des Motors 14 und des Getriebes 16 konfiguriert ist. Darüber hinaus ist die Steuerung 74 so konfiguriert, dass sie die Wastegate-Baugruppe 60 reguliert, wie nachfolgend genauer beschrieben. Um den Betrieb der Wastegate-Baugruppe 60 auf geeignete Weise zu steuern, beinhaltet die Steuerung 74 einen Speicher, vom mindestens ein Teil materiell und nichttransitorisch ist. Der Speicher kann ein beliebiges beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessinstruktionen beteiligt ist. Dieses Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht einschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien.
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Nichtflüchtige Medien für die Steuerung 74 können beispielsweise optische oder magnetische Disks und andere persistente Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden einschließlich der Leiter, aus denen ein mit dem Prozessor gekoppelter Systembus besteht. Der Speicher der Steuerung 74 kann auch aus einer Floppy Disk, einer Diskette, einer Festplatte, einem Magnetband, einem beliebigen anderen magnetischen Medium, einer CD-ROM, einer DVD oder einem beliebigen anderen optischen Medium usw. bestehen. Die Steuerung 74 kann mit anderer erforderlicher Computer-Hardware ausgerüstet werden, wie etwa einem Hochgeschwindigkeitstakt, notwendigen Analog-zu-Digital (A/D) und/oder Digital-zu-Analog (D/A) Schaltungen, jeglichen erforderlichen Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -geräten (I/O) sowie geeigneter Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung. Alle Algorithmen, die für die Steuerung 74 erforderlich oder zugänglich sind, können im Speicher gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die benötigte Funktionalität bereitzustellen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 enthält das Abgassystem 36 für den Motor 14 mindestens eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (AT), die allgemein mit dem Bezugszeichen 78 bezeichnet ist. Wie gezeigt, ist der Abgasdurchgang 36A so konfiguriert, dass er die Nachverbrennungsgase 30 zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 78 leitet. In dem Fall, dass der Motor 14 ein Benzinmotor ist, wie in 1 gezeigt, kann die AT-Vorrichtung 78 ein Dreiwegekatalysator sein. Wie Fachleuten bekannt ist, handelt es sich bei einem Dreiwegekatalysator um eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung die gleichzeitig drei Aufgaben durchführt: i) Oxidation von Stickoxiden, ii) Oxidation von Kohlenmonoxid und iii) Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen. Der Dreiwegekatalysator kann regeneriert werden, um die abgeschiedenen Kohlenwasserstoffemissionen zu entladen, um erhöhten Temperaturen im Katalysator zuvorzukommen, die letztendlich eine Schädigung desselben verursachen können. Die ersten beiden oben aufgeführten Aufgaben verwenden ein Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zum Umwandeln von Stickoxiden, auch als NOX bezeichnet, in zweiatomigen Stickstoff, N2 und Wasser, H2O, mit Hilfe eines Katalysators. Die SCR wird häufig eingesetzt, um NOX-Emissionen in den Abgasen von Verbrennungsmotoren zur Energieversorgung von Kraftfahrzeugen zu reduzieren. Mit SCR können sowohl die Emissionen von Benzin- als auch von Dieselmotoren verbessert werden.
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In dem Fall, dass der Motor 14 ein Dieselmotor (nicht gezeigt) ist, kann das Abgassystem 36 eine Reihe von AT-Vorrichtungen 78 umfassen. Solche AT-Vorrichtungen 78 im Dieselmotor 14 können einen Dieseloxidationskatalysator, einen SCR-Katalysator (selektive katalytische Reduktion) und einen Dieselpartikelfilter beinhalten, von welchen keine gezeigt sind, die aber Fachleuten bekannt sind. Diese Abgasnachbehandlungsvorrichtungen können verwendet werden, um verschiedene Abgasemissionen des Dieselmotors zu reduzieren. Insbesondere wird der SCR-Katalysator eingesetzt, um die Emission von NOX über das oben beschriebene SCR-Verfahren mit Bezug auf den spezifischen Dreiwegekatalysator zu reduzieren, und als die erste AT-Vorrichtung 78 stromabwärts des Motors 14 positioniert zu werden.
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Nach einem Kaltstart des Motors 14, d. h. wenn der Motor mit einer Temperatur bei oder nahe der Umgebungstemperatur aktiviert wird, durchläuft der Motor eine „Aufwärmphase“, während der die Betriebstemperatur des Motors ständig erhöht wird. Während der ersten paar Minuten des Betriebs eines Verbrennungsmotors, der kalt gestartet wurde, kann eine Menge von Abgasemissionen wesentlich höher sein als die Emissionen während des stetigen Motorbetriebs. Bei kalten Motoren verdampft der Kraftstoff nicht vollständig, und erfordert somit fettere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse. Fette Luft-Kraftstoff-Verhältnisse erzeugen ihrerseits höhere Emissionen von Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden und Kohlenmonoxid, die erst dann zurückgehen, wenn der Motor die Betriebstemperatur erreicht. Ein Fahrzeug mit einem kalten Motor erzeugt auch erhöhte Abgasemissionen, da eine typische AT-Vorrichtung unter kalten Bedingungen weniger effizient ist, und bis die betroffene AT-Vorrichtung Zündtemperatur erreicht, d. h. ihre effektive Betriebstemperatur erreicht. Ein Ansatz, um die Zeit zu reduzieren, die eine AT-Vorrichtung bis zur Zündtemperatur benötigt, besteht darin, die betroffene AT-Vorrichtung innerhalb eines Motorraums des Host-Fahrzeugs 10 zu montieren, d. h. sie eng mit dem Motor 14 direkt nach dem Turbolader 34 zu verbinden.
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Die Steuerung 74 ist so konfiguriert, dass sie einen Kaltstart des Motors 14 identifiziert. Wie durch den Fachmann verstanden wird, kann ein Motorkühlmittel 80 verwendet werden, um Wärmeenergie vom Motor 14 zu entfernen. Das Fahrzeug 10 kann auch einen Kühlmittelsensor 82 in elektronischer Verbindung mit der Steuerung 74 beinhalten. Dementsprechend kann die Steuerung 74 konfiguriert sein, um ein Auftreten des Motors 14 durch Erkennen einer Temperatur des Motorkühlmittels 80 durch den Kühlmittelsensor 82 zu identifizieren.
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Insbesondere kann die Identifizierung des Kaltstarts des Motors 14 auf dem Kühlmittelsensor 82 basieren, der erfasst, dass die Temperatur des Motorkühlmittels 80 unter einem vordefinierten Temperaturwert 84A liegt, etwa einem im Wesentlichen der Umgebungstemperatur äquivalenten Wert. Die Umgebungstemperatur kann über einen speziellen Temperatursensor (nicht dargestellt) erkannt und der Steuerung 74 mitgeteilt werden. Die Steuerung 74 ist auch so konfiguriert, dass sie das erste Wastegate-Ventil 62 und das zweite Wastegate-Ventil 64 als Reaktion auf den identifizierten Kaltstart des Motors öffnet. Dementsprechend kann die Steuerung 74 selektiv den größten Teil der Nachverbrennungsgase 30, die von den beiden Querschnittsflächen 66A, 68A des jeweiligen ersten und zweiten Bypasses 66, 68 während des Kaltstartbetriebs des Motors 14 zugelassen werden, weg vom Turbinenrad 46 in den Abgasdurchgang 36A umleiten. Die Steuerung 74 ist so konfiguriert, dass sie den ersten Bypass 66 über das erste Wastegate-Ventil 62 öffnet und den zweiten Bypass 68 über das zweite Wastegate-Ventil 64 als Reaktion auf den identifizierten Kaltstart des Motors öffnet, um dadurch die Auslösung der Zündtemperatur der AT-Vorrichtung 78 zu beschleunigen.
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Die Steuerung 74 ist auch konfiguriert, um einen Boost-Betrieb des Motors 14 zu identifizieren, insbesondere wenn der Motor über eine vorbestimmte Motorbetriebstemperatur 84B erwärmt ist. Die Steuerung 74 ist auch konfiguriert, selektiv das erste Wastegate-Ventil 62 und/oder das zweite Wastegate-Ventil 64 als Reaktion auf den identifizierten verstärkten Motorbetrieb zu regeln, wie oben die vorbestimmte Motorbetriebstemperatur 84B, um mindestens einen Teil der Nachverbrennungsgase 30 weg vom Turbinenrad 46 in den Abgasdurchgang 36A zu leiten. Eine solche Umleitung der Nachverbrennungsgase 30 weg vom Turbinenrad 46 oberhalb der vorbestimmten Motorbetriebstemperatur 84B soll die Drehzahl des Verdichterrads 52 während des Boost-Betriebs des Turboladers 34 begrenzen.
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5 stellt schematisch die in 3 gezeigte spezifische Ausführungsform dar. Wie in jeder der 3 und 5 dargestellt, beinhaltet der Turbolader 34 ein erstes Stellglied 86, das so konfiguriert ist, dass es das erste Wastegate-Ventil 62 betätigt und ein separates zweites Stellglied 88, das so konfiguriert ist, dass es das zweite Wastegate-Ventil 64 betätigt. Wie in 5 gezeigt ist, betätigt jeweils das erste Stellglied 86 und das zweite Stellglied 88 das jeweilige erste und zweite Wastegate-Ventil 62, 64 über eine jeweilige Kraft F. In einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 74 konfiguriert sein, um den Betrieb des ersten Stellglieds 86 und des zweiten Stellglieds 88 zu koordinieren. Zusätzlich kann bei der Ausführungsform der 3 und 5 mit separatem erstem und zweitem Stellglied 86, 88 das erste Wastegate-Ventil 62 so konfiguriert sein, dass es sich um eine erste Achse X1 dreht und das zweite Wastegate-Ventil 64 kann so konfiguriert sein, dass es sich um eine zweite Achse X2 dreht, die sich von der ersten Achse unterscheidet. Dementsprechend kann in der Ausführungsform der 3 und 5 die Steuerung 74 so konfiguriert sein, dass sie den Betrieb des ersten Stellglieds 86 regelt, um das erste Wastegate-Ventil 62 während des Boost-Betriebs des Motors 14 primär zu betätigen. Zusätzlich kann die Steuerung 74 so konfiguriert sein, dass sie das zweite Wastegate-Ventil 64 über das zweite Stellglied 88 in Eingriff nimmt, die Wastegate-Ventile 62, 64 als Reaktion auf den identifizierten Kaltstart des Motors 14 zu betätigen, um dadurch die Auslösung der Zündtemperatur der AT-Vorrichtung 78 zu beschleunigen.
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In einer separaten Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, kann der Turbolader 34 ein einziges gemeinsames Stellglied 90 umfassen, das mit einem Verbindungsmechanismus kombiniert ist, der allgemein mit dem Bezugszeichen 92 bezeichnet ist, um das erste Wastegate-Ventil 62 und das zweite Wastegate-Ventil 64 zu betätigen. Ein solcher Verbindungsmechanismus 92 kann als ein Paar zusammenwirkender Laschen, eine erste Lasche 92A und eine zweite Lasche 92B, konfiguriert sein. Wie gezeigt, ist die erste Lasche 92A am ersten Wastegate-Ventil 62 befestigt, während die zweite Lasche 92B am zweiten Wastegate-Ventil 64 befestigt ist. In einer solchen Ausführungsform regelt die Steuerung 74 den Betrieb des gemeinsamen Stellglieds 90. Während des Betriebs der Wastegate-Baugruppe 60 wird zunächst das erste Wastegate-Ventil 62 geöffnet, und dann nach einem vorbestimmten Drehwinkel θ des ersten Wastegate-Ventils die erste Lasche 92A mit der zweiten Lasche 92B in Kontakt kommen und beginnen, das zweite Wastegate-Ventil 64 zu öffnen. Wie in der Ausführungsform von 4 gezeigt ist, sind das erste Wastegate-Ventil 62 und das zweite Wastegate-Ventil 64 so konfiguriert, dass sie sich um eine gemeinsame Achse X3 drehen. Dementsprechend ist bei der Ausführungsform der 4 und 6 der Drehwinkel θ, voreingestellt, um das Öffnen des zweiten Wastegate-Ventils 64 während des identifizierten Kaltstarts des Motors 14 zu erleichtern, um dadurch die Auslösung der Zündtemperatur der AT-Vorrichtung 78 zu beschleunigen.
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6 stellt schematisch eine andere Ausführungsform des Turboladers 34 dar, wobei ein gemeinsames Stellglied 90 mit einem Verbindungsmechanismus 92 zum Betätigen des ersten Wastegate-Ventils 62 und des zweiten Wastegate-Ventils 64 verwendet wird. Wie in 6 gezeigt, kann der Verbindungsmechanismus 92 als eine Ausgleichsstange 92C konfiguriert sein. Gemäß der Offenbarung ist die Ausgleichsstange 92C als kinematische Verbindung mit einem Betätigungspunkt 94 für das erste Wastegate-Ventil 62 und einem weiteren Betätigungspunkt 96 für das zweite Wastegate-Ventil 64 ausgebildet. In einer solchen Ausführungsform können das erste Wastegate-Ventil 62 und das zweite Wastegate-Ventil 64 konfiguriert sein, um sich um eine einzige gemeinsame Achse X3 zu drehen. Das Stellglied 90 kann so eingerichtet sein, dass es eine Kraft F auf die Ausgleichsstange 92C an einem zwischen den Punkten 94 und 96 angeordneten Punkt 98 aufbringt.
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Der Punkt 98 kann im Vergleich zu Punkt 94 minimal näher an Punkt 96 positioniert werden, um dadurch das Öffnen des ersten Wastegate-Ventils 62 vor dem Öffnen des zweiten Wastegate-Ventils 64 zu erleichtern. Die Ausgleichsstange 92C kann durch das erste Wastegate-Ventil 62 begrenzt werden, das in einer geschlossenen Position sitzt. Das zweite Wastegate-Ventil 64 kann durch eine Feder 99 vorgespannt werden, sodass das Stellglied 90 zunächst die Ausgleichsstange 92C betätigen kann, um das erste Wastegate-Ventil 62 unter Verwendung des Punktes 96 am zweiten Wastegate-Ventil als Drehpunkt zu öffnen. Wenn das erste Wastegate-Ventil 62 bei seiner maximalen Bewegung einen harten Anschlag 93A erreicht, beginnt das zweite Wastegate-Ventil 64, sich zu öffnen. Daher kann die Steuerung 74 in einer solchen Ausführungsform das gemeinsame Stellglied 90 regeln, um das erste Wastegate-Ventil 62 und das zweite Wastegate-Ventil 64 in sequenzieller Reihenfolge zu öffnen.
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Wie in 7 gezeigt ist, kann der Verbindungsmechanismus 92 auch als ein Verriegelungsstift 92D konfiguriert sein, der von einem Solenoid 100 betätigt wird, um das einzelne Stellglied 90 selektiv mit dem zweiten Wastegate-Ventil 64 zu verbinden. In einer solchen Ausführungsform können das erste Wastegate-Ventil 62 und das zweite Wastegate-Ventil 64 auch konfiguriert sein, um sich um eine einzige gemeinsame Achse X3 zu drehen. Das Stellglied 90 kann so eingerichtet sein, dass es die Kraft F auf das erste Wastegate-Ventil 62 an einer exzentrisch geformten Oberfläche 102 und das zweite Wastegate-Ventil 64 an einer exzentrisch geformten Oberfläche 104 aufbringt. Der Solenoid 100 kann durch die Steuerung 74 geregelt oder erregt werden, um den Verriegelungsstift 92D zu verlängern und dadurch das zweite Wastegate-Ventil 64 mit dem ersten Wastegate-Ventil 62 für eine gleichzeitige Betätigung zu verbinden. Dementsprechend kann die Steuerung 74 so konfiguriert sein, dass sie den Betrieb des ersten Stellglieds 90 und des Verriegelungsstifts 92D regelt, um das erste Wastegate-Ventil 62 während des Boost-Betriebs des Motors 14 primär zu betätigen.
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Die Steuerung 74 kann des Weiteren so konfiguriert sein, dass sie das zweite Wastegate-Ventil 64 über den Verriegelungsstift 92D in Eingriff nimmt, um die Wastegate-Ventile 62, 64 als Reaktion auf den identifizierten Kaltstart des Motors 14 zu betätigen, um dadurch die Auslösung der Zündtemperatur der AT-Vorrichtung 78 zu beschleunigen. Bei einer Ausführungsform, die so konfiguriert ist, dass sie das zweite Wastegate-Ventil 64 über den Verriegelungsstift 92D nach dem Öffnen des ersten Wastegate-Ventils 62 in Eingriff nimmt, können die exzentrisch geformten Flächen 102, 104 mit unterschiedlichen Profilen versehen sein, um eine schnellere Öffnungswirkung des zweiten Wastegate-Ventils 64 gegenüber dem ersten Wastegate-Ventil 62 zu ermöglichen.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den hinzugefügten Ansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.
