DE102019107589A1

DE102019107589A1 - Ventilsystem und anordnung, die dieses umfasst

Info

Publication number: DE102019107589A1
Application number: DE102019107589.0A
Authority: DE
Inventors: David B. Roth; B. Jerry Song; Iago González Tabarés; Xurxo Perez; Joseph A. Ciaravino
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20190309692A1

Abstract

Eine Anordnung zur Steuerung einer Strömung von Abgas von einem Motor umfasst eine Abblas-Sammelleitung und eine Spül-Sammelleitung, die dazu geeignet sind, mit dem Motor gekoppelt zu werden, um Abgas zu empfangen. Die Anordnung umfasst auch ein Ventilsystem, umfassend ein Abblasrohr, das mit der Abblas-Sammelleitung gekoppelt ist, ein Spülrohr, das mit der Spül-Sammelleitung gekoppelt ist, ein Spülventilelement, das mit dem Spülrohr gekoppelt und innerhalb des Spüldurchgangs angeordnet ist, und zumindest ein Stellglied, das wirkmäßig mit dem Spülventilelement gekoppelt ist. Die Anordnung umfasst ferner einen Turbolader, der mit dem Abblasrohr gekoppelt ist, wobei der Turbolader ein Turbinengehäuse umfasst, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert. Das Spülventilelement des Ventilsystems ist außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Ventilsystem und eine Anordnung, die dieses umfasst, zur Steuerung einer Strömung von Abgas von einem Motor.
Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmliche Fahrzeuge umfassen einen Motor zur Umwandlung chemischer Energie von Kraftstoff in nützliche mechanische Energie, wodurch der Motor veranlasst wird, Abgas zu emittieren. Um eine Strömung des Abgases zu steuern, umfassen herkömmliche Fahrzeuge eine Sammelleitung zum Empfangen von Abgas von dem Motor, der dann die Strömung des Abgases von dem Motor durch verschiedene Abgas-Steuerungssysteme leitet, bevor das Abgas in die Atmosphäre austritt. In den letzten Jahren wurde der Wunsch stärker, sowohl die Effizienz von Motoren zu verbessern als auch gleichzeitig durch Verbessern der Abgas-Steuerungssysteme schädliche Toxine zu verringern, die von Motoren emittiert werden.
Um zu helfen, die Effizienz von Motoren zu verbessern, umfassen viele Fahrzeuge einen Turbolader zur Aufnahme des Abgases von dem Motor und zur Zufuhr von Druckluft an den Motor. Turbolader werden verwendet, um die Leistungsabgabe des Motors zu erhöhen, den Kraftstoffverbrauch des Motors zu verringern und die von dem Motor produzierten Emissionen zu verringern. Die Zufuhr von Druckluft an den Motor erlaubt es, den Motor kleiner zu machen, aber dennoch immer noch dieselbe oder eine höhere PS-Leistung zu entwickeln als größere Motoren mit normaler Ansaugung. Durch Verwendung eines kleineren Motors in dem Fahrzeug können die Masse sowie der aerodynamisch relevante Frontbereich des Fahrzeugs verringert werden, was hilft, den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zu verringern und auch die Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs zu verbessern.
Um die schädlichen Toxine, die von Motoren emittiert werden, verringern zu helfen, umfassen viele Fahrzeuge verschiedene Emissionssteuervorrichtungen, etwa einen Katalysator, um Toxine in dem Abgas, die in die Atmosphäre gelangen, verringern zu helfen. Im Speziellen wird die Strömung des Abgases über ein Ventilsystem durch die verschiedenen Abgas-Steuerungssysteme und durch den Katalysator geführt, bevor sie in die Atmosphäre gelangt. Katalysatoren sind effizienter, wenn sie auf eine Betriebstemperatur aufgewärmt werden, was von wenigen Sekunden bis zu wenigen Minuten dauern kann. Um das Aufwärmen des Katalysators auf die Betriebstemperatur zu unterstützen, wird das relativ heiße Abgas selektiv zwischen dem Turbolader und dem Katalysator durch das Ventilsystem gesteuert. Bei einem Anlassen des Motors wird mehr Abgas an den Katalysator geliefert, indem der Turbolader umgangen wird, um das Aufwärmen des Katalysators auf die Betriebstemperatur zu unterstützen. Nachdem der Katalysator die Betriebstemperatur erreicht hat, wird das Abgas dann selektiv gesteuert, so dass es zu dem Turbolader strömt, wenn der Motor mehr Leistung benötigt.
Typische Ventilsysteme sind jedoch teuer in der Konstruktion, Herstellung und Montage. Somit herrscht weiter Bedarf nach einem verbesserten Ventilsystem zur Steuerung des Abgases von dem Motor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
Eine Anordnung zur Steuerung einer Strömung von Abgas von einem Motor umfasst eine Abblas-Sammelleitung, die dazu geeignet ist, mit dem Motor gekoppelt zu werden, um das Abgas von dem Motor zu empfangen, sowie eine Spül-Sammelleitung, die dazu geeignet ist, mit dem Motor gekoppelt zu werden, um das Abgas von dem Motor unabhängig von der Abblas-Sammelleitung zu empfangen. Die Anordnung umfasst auch ein Ventilsystem umfassend ein Abblasrohr, das mit der Abblas-Sammelleitung gekoppelt ist, wobei das Abblasrohr einen Abblasdurchgang definiert, um das Abgas von der Abblas-Sammelleitung zu empfangen, und ein Spülrohr, das mit der Spül-Sammelleitung gekoppelt ist, wobei das Spülrohr einen Spüldurchgang definiert, um das Abgas von der Spül-Sammelleitung zu empfangen. Die Anordnung umfasst zusätzlich ein Spülventilelement, das mit dem Spülrohr gekoppelt und innerhalb des Spüldurchgangs angeordnet ist, wobei das Spülventilelement beweglich ist, um die Strömung von Abgas durch den Spüldurchgang zu regeln, und zumindest ein Stellglied, das wirkmäßig mit dem Spülventilelement gekoppelt ist, wobei das zumindest eine Stellglied dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung des Spülventilelements zu steuern, um die Strömung von Abgas zu regeln. Die Anordnung umfasst ferner einen Turbolader, der mit dem Abblasrohr gekoppelt ist, wobei der Turbolader ein Turbinengehäuse umfasst, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, sowie ein Turbinenrad, das im Inneren des Turbinengehäuses angeordnet ist. Das Spülventilelement des Ventilsystems ist außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet.
Dementsprechend verringert die Anordnung umfassend das Ventilsystem mit dem Spülventilelement, das außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet ist, die allgemeinen Kosten für Konstruktion, Herstellung und Zusammenbau des Ventilsystems.
Figurenliste
Die Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung insbesondere in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich werden:

1 ist ein schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs mit einem Motor und einer Anordnung zur Steuerung des Abgases von dem Motor, wobei die Anordnung eine Abblas-Sammelleitung, eine Spül-Sammelleitung, einen Turbolader mit einem Turbinengehäuse, der einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, und ein Ventilsteuersystem umfasst, wobei das Ventilsteuersystem umfasst: ein Abblasrohr, das mit der Abblas-Sammelleitung gekoppelt ist, ein Spülrohr, das mit der Spül-Sammelleitung gekoppelt ist, ein Spülventilelement, das mit dem Spülrohr gekoppelt ist, und zumindest ein Stellglied, wobei das Spülventilelement außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet ist, und wobei das Spülventilelement stromabwärts der Spül-Sammelleitung und stromaufwärts des Turboladers angeordnet ist;
1 A ist eine schematische Veranschaulichung der Anordnung und des Ventilsystems, wobei das Ventilsystem ferner ein Abblasventilelement umfasst, das mit dem Abblasrohr gekoppelt ist, wobei das Abblasventilelement stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromaufwärts des Turboladers angeordnet ist;
1B ist eine schematische Veranschaulichung der Anordnung und des Ventilsystems, wobei das zumindest eine Stellglied ferner als ein erstes Stellglied und ein zweites Stellglied definiert ist, wobei das erste Stellglied wirkmäßig mit dem Spülventilelement gekoppelt ist, wobei das zweite Stellglied wirkmäßig mit dem Abblasventilelement gekoppelt ist, und wobei das Ventilsystem eine erste Ventilwelle umfasst, die sich entlang einer erste Achse erstreckt und mit dem Spülventilelement gekoppelt ist, sowie eine zweite Ventilwelle, die sich entlang einer zweiten Achse erstreckt und mit dem Abblasventilelement gekoppelt ist, wobei die erste und zweite Ventilwelle parallel zueinander sind;
1C ist eine schematische Veranschaulichung der Anordnung und des Ventilsystems, wobei der Turbolader ein Wastegate-Stellglied und ein Wastegate-Ventilelement, das wirkmäßig mit dem Wastegate-Stellglied gekoppelt ist, umfasst;
2 ist eine schematische Veranschaulichung der Anordnung und des Ventilsystems, wobei das Spülventilelement stromabwärts der Spül-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet ist, und das Abblasventilelement stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet ist;
2A ist eine schematische Veranschaulichung der Anordnung und des Ventilsystems, wobei das Spülventilelement stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet ist;
3 ist eine schematische Veranschaulichung der Anordnung und des Ventilsystems, wobei das Ventilsystem ferner ein drittes Ventilelement umfasst, wobei das Spülventilelement stromabwärts der Spül-Sammelleitung und stromaufwärts des Turboladers angeordnet ist, das Abblasventilelement stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromaufwärts des Turboladers angeordnet ist, und das dritte Ventilelement stromabwärts der Abblas- und Spül-Sammelleitungen und stromaufwärts des Turboladers angeordnet ist;
4 ist eine schematische Veranschaulichung der Anordnung und des Ventilsystems, wobei das Spülventilelement stromabwärts der Spül-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet ist, das Abblasventilelement stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet ist, und wobei die Anordnung ferner das Wastegate-Stellglied und das Wastegate-Ventil umfasst;
5 ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turboladers der Anordnung, wobei das Abblasrohr und das Spülrohr sich eine gemeinsame Wand teilen, die den Abblasdurchgang von dem Spüldurchgang abtrennt, wobei die gemeinsame Wand einen Wastegate-Übergangsdurchgang definiert, der den Abblasdurchgang und den Spüldurchgang fluidmäßig koppelt, wobei das Spülventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang in dem Spülrohr erlaubt, das Abblasventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang in dem Abblasrohr erlaubt, und das dritte Ventilelement so positioniert ist, dass es den Wastegate-Übergangsdurchgang zwischen dem Abblasrohr und dem Spülrohr schließt;
5A ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turboladers der Anordnung, wobei das Spülventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang in dem Spülrohr erlaubt, wobei das Abblasventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang in dem Abblasrohr erlaubt, und das Wastegate-Ventilelement im Inneren des Turbinengehäuses angeordnet ist;
6 ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turboladers der Anordnung, wobei der erste Ventilteller so positioniert ist, dass er die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang in dem Abblasrohr erlaubt, wobei der zweite Teller so positioniert ist, dass er die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang in dem Spülrohr erlaubt, und das dritte Ventilelement so positioniert ist, dass es den Wastegate-Übergangsdurchgang zwischen dem Abblasrohr und dem Spülrohr öffnet, um die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang und dem Spüldurchgang zu erlauben;
6A ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turboladers der Anordnung, wobei der Spülventilteller so positioniert ist, dass er die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang in dem Spülrohr erlaubt, wobei das Abblasventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang in dem Abblasrohr erlaubt, und das Wastegate-Ventilelement im Inneren des Turbinengehäuses angeordnet ist;
7 ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turboladers der Anordnung, wobei das Abblasventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang in dem Abblasrohr erlaubt, wobei das Spülventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang in dem Spülrohr begrenzt, und das dritte Ventilelement so positioniert ist, dass es den Wastegate-Übergangsdurchgang zwischen dem Abblasrohr und dem Spülrohr schließt;
7A ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turboladers der Anordnung, wobei das Abblasventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang in dem Abblasrohr erlaubt, wobei das Spülventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang in dem Spülrohr begrenzt, und das Wastegate-Ventilelement innerhalb des Turbinengehäuses angeordnet ist;
8 ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turboladers der Anordnung, wobei das Abblasventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang in dem Abblasrohr begrenzt, wobei das Spülventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang in dem Spülrohr erlaubt, und das dritte Ventilelement so positioniert ist, dass es den Wastegate-Übergangsdurchgang zwischen dem Abblasrohr und dem Spülrohr schließt;
8A ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turboladers der Anordnung, wobei das Abblasventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang in dem Abblasrohr begrenzt, das Spülventilelement so positioniert ist, dass es die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang in dem Spülrohr erlaubt, und das Wastegate-Ventilelement im Inneren des Turbinengehäuses angeordnet ist;
9 ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turbinengehäuse des Turboladers der Anordnung, wobei das Abblasventilelement stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromaufwärts des Turboladers angeordnet ist, das Spülventilelement stromabwärts der Spül-Sammelleitung und stromaufwärts des Turboladers angeordnet ist, und das dritte Ventilelement stromabwärts der Abblas- und Spül-Sammelleitungen und stromaufwärts des Turboladers angeordnet ist, und das Spül-, Abblas- und das dritte Ventilelement außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet sind;
10 ist eine schematische Schnittansicht des Ventilsystems und des Turbinengehäuse des Turboladers der Anordnung, wobei das Abblasventilelement stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet ist, und das Spülventilelement stromabwärts der Spül-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet ist, und wobei das Spül- und das Abblasventilelement außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet sind;
11 ist eine perspektivische Darstellung der Abblas-Sammelleitung und der Spül-Sammelleitung, die mit einem Flansch zur Montage an dem Motor gekoppelt sind;
12 ist eine schematische Veranschaulichung des zumindest einen Stellglieds, das ferner als ein einzelnes Stellglied zur selektiven Steuerung der Spül- und Abblasventilelemente definiert ist,
13 ist eine schematische Veranschaulichung der ersten und zweiten Ventilwellen, die parallel zueinander sind; und
14 ist eine schematische Veranschaulichung der ersten und zweiten Ventilelemente, die koaxial miteinander sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren, in denen gleiche Bezugszahlen sich innerhalb der verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen, wird in 1 allgemein ein Fahrzeug 30 mit einer Anordnung 32 dargestellt. Die Anordnung 32 umfasst das Ventilsystem 34, wie auch in 1 dargestellt. Das Fahrzeug 30 umfasst einen Motor 36, der schematisch in 1 dargestellt ist. Der Motor 36 kann eine Vielzahl von Zylindern 38, und eine Vielzahl von Abblasventilen 40 und Spülventilen 42 umfassen, die mit dem Motor 36 gekoppelt sind.
Weiter bezugnehmend auf 1 umfasst die Anordnung 32 eine Abblas-Sammelleitung 44, die dazu geeignet ist, mit dem Motor 36 zum Empfangen von Abgas von dem Motor 36 gekoppelt zu werden, und eine Spül-Sammelleitung 46, die dazu geeignet ist, mit dem Motor 36 zum Empfangen von Abgas von dem Motor 36 unabhängig von der Abblas-Sammelleitung 44 gekoppelt zu werden. Anders ausgedrückt wird das Abgas, das von dem Motor 36 emittiert wird, in eine Strömung von Abgas, die in die Abblas-Sammelleitung 44 eintritt, und eine Strömung von Abgas, die in die Spül-Sammelleitung 46 eintritt, aufgeteilt. Im Speziellen kann die Spül-Sammelleitung 46 Spül-Abgas von der Vielzahl von Zylindern 38 empfangen, und die Abblas-Sammelleitung 44 kann Abblas-Abgas von der Vielzahl von Zylindern 38 empfangen. Wie am besten in 11 dargestellt, können die Abblas-Sammelleitung 44 und die Spül-Sammelleitung 46 an einem Sammelleitungsflansch 47 zur Montage der Abblas-Sammelleitung 44 und der Spül-Sammelleitung 46 an dem Motor 36 gekoppelt sein.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Ventilsystem 34 ein Abblasrohr 48, das dazu geeignet ist, mit der Abblas-Sammelleitung 44 gekoppelt zu werden, wobei das Abblasrohr 48 einen Abblasdurchgang 50 definiert, wie in 5 dargestellt, um das Abgas von der Abblas-Sammelleitung 44 zu empfangen. Das Ventilsystem 34 umfasst auch ein Spülrohr 52, das dazu geeignet ist, mit der Spül-Sammelleitung 46 gekoppelt zu werden, wobei das Spülrohr 52 einen Spüldurchgang 54 definiert, wie in 5 dargestellt, um das Abgas von der Spül-Sammelleitung 46 zu empfangen. Das Ventilsystem 34 umfasst zusätzlich ein Spülventilelement 56, das mit dem Spülrohr 52 gekoppelt und innerhalb des Spüldurchgangs 54 angeordnet ist, wobei das Spülventilelement 56 beweglich ist, um die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang 54 zu regeln. Das Ventilsystem 34 umfasst auch zumindest ein Stellglied 60, das wirkmäßig mit dem Spülventilelement 56 gekoppelt ist, wobei das zumindest eine Stellglied 60 dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung des Spülventilelements 56 zu steuern, um die Strömung des Abgases zu regeln, wie im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird.
Die Anordnung 32 umfasst auch einen Turbolader 62, der mit dem Abblasrohr 48 gekoppelt ist, wobei der Turbolader 62 ein Turbinengehäuse 64 umfasst, das einen Turbinengehäuse-Innenraum 66 definiert. Der Turbolader 62 kann ein Turbinenrad 68 umfassen, der im Inneren des Turbinengehäuses 66 angeordnet ist, und kann ein Kompressorrad 70 und eine Turboladerwelle 72 umfassen, wobei das Turbinenrad 68 und das Kompressorrad 70 durch die Turboladerwelle 72 drehbar miteinander gekoppelt werden. In der Regel ist der Turbolader 62 und im Speziellen das Turbinengehäuse 64 mit dem Abblasdurchgang 50 gekoppelt, um das Abgas zu empfangen, das durch den Abblasdurchgang 50 strömt.
Die Anordnung 32 kann auch eine Emissionssteuervorrichtung 74, wie etwa einen Katalysator umfassen, um Toxine vor der Abgabe an die Atmosphäre aus dem Abgas zu verringern. Die Emissionssteuervorrichtung 74 ist mit dem Abblasrohr 48 und dem Spülrohr 52 gekoppelt, um das Abgas von dem Motor 36 zu empfangen. Es sollte klar sein, dass das Abblasrohr 48 und das Spülrohr 52 das Abgas direkt in die Emissionssteuervorrichtung 74 leiten können, oder dass das Abblasrohr 48 und das Spülrohr 52 zu einem einzelnen Abgasrohr 76 zusammenlaufen können, das mit der Emissionssteuervorrichtung 74 gekoppelt ist.
Das Fahrzeug 30 kann einen Nockenphasenversteller 78 umfassen, der mit dem Motor 36 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist der Nockenwellenversteller 78 ein konzentrischer Nockenphasenversteller 78', wie in 1 gezeigt, und in einer weiteren Ausführungsform ist er ein nicht konzentrischer Nockenphasenversteller 78", wie in 2 angedeutet. Es sollte klar sein, dass der konzentrische Nockenphasenversteller 78', der in 1 angedeutet ist, auch für die Anordnung 32 in 2 verwendet werden kann, und der nicht konzentrische Nockenphasenversteller 78", der in 2 angedeutet ist, auch für die Anordnung 32 in 1 verwendet werden kann.
Die Anordnung 32 kann umfassen: ein Lufteinlassrohr 80 zur Zufuhr von Luft an das Kompressorrad 70 des Turboladers 62, einen Ladeluftkühler 82, der mit dem Lufteinlassrohr 80 gekoppelt ist, um durch das Lufteinlassrohr 80 zugeführte Luft zu empfangen, ein Einlassdrosselklappenventil 84, das mit dem Lufteinlassrohr 80 gekoppelt ist, um die an den Motor 36 zugeführte Luft zu drosseln, und eine Einlasssammelleitung 86, die mit dem Lufteinlassrohr 80 gekoppelt ist, um die Luft an die Vielzahl von Zylindern 38 des Motors 36 zuzuführen.
Die Anordnung 32 kann eine AGR-Vorrichtung 81 umfassen, um einen Teil des Abgases stromabwärts des Turboladers 62 und der Emissionssteuervorrichtung 74 zu empfangen, um Toxine in dem Abgas noch weiter zu verringern. Die Anordnung 32 kann ein Hochtemperatur-AGR-Rohr 83 zum Führen von Abgas von dem Spülrohr 52 zu der AGR-Vorrichtung 81 umfassen. Die Anordnung 32 kann ein Niedertemperatur-AGR-Rohr 85 zum Führen von Abgas stromabwärts von der Emissionssteuervorrichtung 74 zu der AGR-Vorrichtung 81 umfassen.
Das Spülventilelement 56 ist außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet. Indem das Spülventilelement 56 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet ist, werden die Gesamtkosten für die Konstruktion, Herstellung und Anordnung des Ventilsystems 34 sowie dessen Komplexität verringert. Im Speziellen wird, indem das Spülventilelement 56 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet ist, ermöglicht, das Spülventilelement 56 von dem Turbolader 62 zu trennen, was es ermöglicht, das Spülventilelement 56 zu konstruieren, ohne die verschiedenen Teile des Turboladers 62 zu berücksichtigen. Zusätzlich wird, indem das Spülventilelement 56 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet ist, ein rascherer Ein- und Ausbau des Spülventilelements 56 ermöglicht, da das Spülventilelement 56 kein Teil des Turboladers 62 ist. Darüber hinaus wird, indem das Spülventilelement 56 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet ist, die Komplexität der Konstruktion des Turboladers 62 stark verringert, da das Spülventilelement 56 kein Teil des Turboladers 62 sein und nicht im Inneren des Turbinengehäuses 66 angeordnet werden muss. Indem das Spülventilelement 56 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet ist, kann das Spülventilelement 56 an das Spülrohr 52 konstruiert werden, was einfacher und billiger zu konstruieren ist, als das Spülventilelement 56 als eine Komponente des Turboladers 62 zu konstruieren. Mit anderen Worten kann das Spülventilelement 56 direkt mit dem Spülrohr 52 in Eingriff stehen und kann außer Eingriff mit dem Turbinengehäuse 64 stehen.
Wie oben beschrieben wird das Spülventilelement 56 selektiv durch zumindest ein Stellglied 60 gesteuert, um die Strömung von Abgas durch das Spülrohr 52 zu regeln. Zusätzlich kann das Spülventilelement 56 auch die Strömung von Abgas durch das Spülrohr 52 und das Abblasrohr 48 regeln, da die Betätigung des Spülventilelements 56 erlauben kann, dass mehr Abgas den Turbolader 62 umgeht und direkt an die Emissionssteuervorrichtung 74 strömen kann, oder das Abgas daran hindern kann, durch das Spülrohr 52 zu strömen, und damit die Strömung des Abgases zu dem Turbolader 62 erhöht. Während eines Kaltstarts erlaubt das Spülventilelement 56 in der Regel die Strömung von Abgas an die Emissionssteuervorrichtung, und während erhöhter Leistungsanforderungen begrenzt das Spülventilelement 56 die Strömung von Abgas durch das Spülrohr 52, um die Strömung von Abgas zu dem Turbolader 62 zu erhöhen. Zusätzlich kann auch ein Ventilzug (d. h., der oben beschriebene Nockenphasenversteller) die Strömung von Abgas in das Spülrohr 52 und das Abblasrohr 48 regeln, um mehr Abgas entweder zu dem Turbolader 62 oder der Emissionssteuervorrichtung 74 zu leiten.
Das Ventilsystem 34 kann ein Abblasventilelement 58 umfassen, das mit dem Abblasrohr 48 gekoppelt und innerhalb des Abblasdurchgangs 54 angeordnet ist, wobei das Abblasventilelement 58 beweglich ist, um die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang 50 zu regeln. In ähnlicher Weise werden, wenn beide vorhanden sind, dadurch, dass das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 beide außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet sind, die Gesamtkosten für die Konstruktion, Herstellung und Anordnung des Ventilsystems 34 sowie dessen Komplexität verringert. Im Speziellen wird, indem das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 beide außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet sind, ermöglicht, das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 von dem Turbolader 62 zu trennen, was es ermöglicht, das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 zu konstruieren, ohne die verschiedenen Teile des Turboladers 62 zu berücksichtigen. Zusätzlich wird, indem das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet sind, ein rascherer Ein- und Ausbau des Spül- und des Abblasventilelements 56, 58 ermöglicht, da das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 keine Teile des Turboladers 62 sind. Darüber hinaus wird, indem das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet sind, die Komplexität der Konstruktion des Turboladers 62 stark verringert, da das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 keine Teile des Turboladers 62 sein und nicht im Inneren des Turbinengehäuses 66 angeordnet werden müssen. Indem das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet sind, können das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 an das Spülrohr 52 konstruiert werden, was einfacher und billiger zu konstruieren ist, als das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 als Komponenten des Turboladers 62 zu konstruieren. Mit anderen Worten kann das Abblasventilelement 58 direkt mit dem Abblasrohr 52 in Eingriff stehen und kann außer Eingriff mit dem Turbinengehäuse 64 stehen.
Das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 können als Ventilteller zur Steuerung der Strömung des Abgases jeweils durch den Abblas- und den Spüldurchgang 50, 54 ausgestaltet sein. Das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 können als Drosselklappenventile ausgestaltet sein. Das Abblasrohr 48 und das Spülrohr 52 können sich eine gemeinsame Wand 88 teilen, die den Abblasdurchgang 50 von dem Spüldurchgang 54 trennt, wie am besten in 5-11 dargestellt ist.
Das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 können zur Steuerung der Strömung des Abgases zwischen einer Vielzahl von Stellungen beweglich sein. Zum Beispiel kann das Spülventilelement 56 eine erste Stellung aufweisen, um die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang 54 zu erlauben, wo der Spüldurchgang 54 vollständig offen, zumindest 95 % offen, zumindest 90 % offen, zumindest 85 % offen, oder zumindest 80 % offen ist, und das Abblasventilelement 58 kann eine erste Stellung aufweisen, wo der Abblasdurchgang 50 vollständig offen, zumindest 95 % offen, zumindest 90 % offen, zumindest 85 % offen, oder zumindest 80 % offen ist. Als weiteres Beispiel kann das Spülventilelement 56 eine zweite Stellung aufweisen, um die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang 54 zu begrenzen, wo der Spüldurchgang 54 vollständig geschlossen, zumindest 95 % geschlossen, zumindest 90 % geschlossen, zumindest 85 % geschlossen, oder zumindest 80 % geschlossen ist, und das Abblasventilelement 58 kann eine zweite Stellung aufweisen, um die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang 58 zu begrenzen, wo der Spüldurchgang 58 vollständig geschlossen, zumindest 95 % geschlossen, zumindest 90 % geschlossen, zumindest 85 % geschlossen, oder zumindest 80 % geschlossen ist. In der vollständig geschlossenen Stellung sowohl für das Spülventilelement 56 als auch das Abblasventilelement 58 können das Spülventilelement 56 und das Abblasventilelement 58 beide senkrecht auf die gemeinsame Wand 88 stehen.
In einer Ausführungsform, wie in 1 dargestellt, ist das Spülventilelement 56 dazu geeignet, stromabwärts der Spül-Sammelleitung 46 und stromaufwärts des Turboladers 62 angeordnet zu sein. Wenn vorhanden, kann das Abblasventilelement 58 dazu geeignet sein, stromabwärts der Abblas-Sammelleitung 44 und stromaufwärts des Turboladers 62 angeordnet zu sein, wie in 1, 1A, 1B, 1C, 3 und 5-9 dargestellt. Wenn das Spülventilelement 56 stromabwärts der Spül-Sammelleitung 46 und stromaufwärts des Turboladers 62 angeordnet ist, und das Abblasventilelement 58 stromabwärts der Abblas-Sammelleitung 44 und stromaufwärts des Turboladers 62 angeordnet ist, wie oben beschrieben, werden die Gesamtkosten für die Konstruktion, Herstellung und Anordnung des Ventilsystems 34 sowie dessen Komplexität verringert. Zusätzlich können, wenn das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 beide stromaufwärts des Turboladers 62 angeordnet sind, die Gesamtgröße und das Gewicht des Spül- und das Abblasventilelements 56, 58 verringert werden, da der Fließquerschnitt des Abblasdurchgangs 50 und des Spüldurchgangs 54 stromaufwärts des Turboladers 62 geringer ist als der Fließquerschnitt des Abblasdurchgangs 50 und des Spüldurchgangs 54 stromabwärts des Turboladers 62.
In einer weiteren Ausführungsform, wie in 2A dargestellt, ist das Spülventilelement 56 dazu geeignet, stromabwärts der Spül-Sammelleitung 46 und stromabwärts des Turboladers 62 angeordnet zu sein. Wenn vorhanden, kann das Abblasventilelement 58 dazu geeignet sein, stromabwärts der Abblas-Sammelleitung 44 und stromabwärts des Turboladers 62 angeordnet zu sein, wie in 2, 4 und 10 dargestellt. In dieser Ausführungsform können die Spül- und Abblasventilelemente 56, 58 zwischen einem Montageflansch des Turbinengehäuses 64 und einem Einlassflansch der Emissionssteuervorrichtung 74 montiert sein. Wenn das Spülventilelement 56 stromabwärts der Spül-Sammelleitung 46 und stromabwärts des Turboladers 62 angeordnet ist, und das Abblasventilelement 58 stromabwärts der Abblas-Sammelleitung 44 und stromabwärts des Turboladers 62 angeordnet ist, werden nicht nur die Gesamtkosten für die Konstruktion, Herstellung und Anordnung des Ventilsystems 34 sowie dessen Komplexität verringert, sondern noch mehrere Vorteile erzielt. Erstens werden, wenn das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 außerhalb des Turbinengehäuses 66 und stromabwärts des Turboladers 62 angeordnet sind, das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 niedrigeren Abgastemperaturen ausgesetzt, als wenn das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 stromaufwärts des Turboladers 62 angeordnet sind. Zusätzlich werden, wenn das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 außerhalb des Turbinengehäuses 66 und stromabwärts des Turboladers 62 angeordnet sind, das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 niedrigeren Abgasdrücken ausgesetzt, da der Auslassdruck des Abgases von dem Turbolader 62 geringer ist als der Abgasdruck beim Eintritt in den Turbolader 62. Indem das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 niedrigeren Abgastemperaturen und -drücken ausgesetzt sind, kann die Lebensdauer des Ventilsystems verlängert werden, was schließlich die Gesamtkosten des Ventilsystems verringert. Darüber hinaus wird die Strömung des Abgases weniger gestört, da durch die Anordnung des Spül- und des Abblasventilelements 56, 58 stromabwärts des Turboladers 62 die Leistung des Turbinenrads 68 nicht durch einen Druckabfall über das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 beeinträchtigt wird, der auftreten kann, wenn das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 stromaufwärts des Turboladers 62 angeordnet sind. Zusätzlich kann der Turbolader 62 aufgrund der Verringerung oder Beseitigung des Druckabfalls und/oder der Störung des Abgases stromaufwärts des Turboladers 62 die Energie maximieren, die von dem Abgas erhalten wird. Auch kann das Volumen des Abblasdurchgangs 50 und/oder des Spüldurchgangs 54 keine Auswirkung auf die Abstimmung des Turbinenrads 68 des Turboladers 62 haben.
In einer Ausführungsform ist das zumindest eine Stellglied 60 ferner als ein einzelnes Stellglied definiert, wobei das einzelne Stellglied dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung des Spül- und des Abblasventilelements 56, 58 zu steuern, um die Strömung des Abgases zu regeln. Wenn das zumindest eine Stellglied 60 ferner als das einzelne Stellglied definiert ist, kann das Ventilsystem 34 eine Ventilwelle 90 umfassen, die wirkmäßig mit dem Stellglied gekoppelt ist und sich entlang einer Achse erstreckt, wobei das Spülventilelement 56 und das Abblasventilelement 58 während der Betätigung des Stellglieds um die Achse drehbar sind, so dass das Spülventilelement 56 und das Abblasventilelement 58 eine gemeinsame Drehachse aufweisen, wie am besten in 1A, 2, 3 und 4 dargestellt. Es sollte klar sein, dass die folgende Beschreibung der Bewegung des Spül- und des Abblasventilelements 56, 58 auch erreicht werden kann, wenn das zumindest eine Stellglied 60 ferner als das einzelne Stellglied definiert ist. Es sollte auch klar sein, dass die Ventilwelle 90 mit einer Reihe von Totgangmechanismen versehen sein kann, um die Bewegung des Spül- und des Abblasventilelements 56, 58 zu steuern. Wie zum Beispiel schematisch in 12 dargestellt, können das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 durch ein einzelnes Stellglied über einen Totgangmechanismus 91 gesteuert werden.
In anderen Ausführungsformen ist, wie am besten in 1B dargestellt, das zumindest eine Stellglied 60 ferner definiert als ein erstes Stellglied 92 und ein zweites Stellglied 94, wobei das erste Stellglied 92 wirkmäßig mit dem Spülventilelement 56 gekoppelt ist, um das Spülventilelement 56 zu bewegen, um die Strömung von Abgas durch den Spüldurchgang 54 zu regeln, und wobei das zweite Stellglied 94 wirkmäßig mit dem Abblasventilelement 58 gekoppelt ist, um das Abblasventilelement 58 zu bewegen, um die Strömung von Abgas durch den Abblasdurchgang 50 zu regeln. In dieser Ausführungsform kann das Ventilsystem 34 eine erste Ventilwelle 96, die sich entlang einer ersten Achse B erstreckt und mit dem Spülventilelement 56 gekoppelt ist, und eine zweite Ventilwelle 98 umfassen, die sich entlang einer zweiten Achse C erstreckt und mit dem Abblasventilelement 58 gekoppelt ist, wobei die erste und zweite Ventilwelle 96, 98 parallel zueinander sind. Wie in 13 dargestellt können die erste und zweite Ventilwelle 96, 98 parallel zueinander sein. Wie in 14 dargestellt kann die Ventilwelle 90 mit dem Spül- und dem Abblasventilelement 56, 58 gekoppelt sein, so dass das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 um eine gemeinsame Achse (d. h., Achse A) drehbar sind. Es sollte klar sein, dass die erste und zweite Ventilwelle 96, 98 konzentrische Wellen sein können.
Das Ventilsystem 34 kann ein drittes Ventilelement 100 umfassen, das wirkmäßig mit dem zumindest einen Stellglied 60 gekoppelt ist, und die gemeinsame Wand 88 kann einen Wastegate-Übergangsdurchgang 102 definieren, der den Abblasdurchgang 50 und den Spüldurchgang 54 fluidmäßig koppelt, wobei das dritte Ventilelement 100 durch das zumindest eine Stellglied 60 beweglich ist, um die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang 50 und dem Spüldurchgang 54 durch den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 zu regeln, wie am besten in 5-9 dargestellt. In einer Ausführungsform ist das dritte Ventilelement als eine Ventilanschlussplatte ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform ist das dritte Ventilelement 100 als ein Drosselklappenventil ausgestaltet. In einer Ausführungsform ist, wie in 3 dargestellt, das dritte Ventilelement 100 stromabwärts der Abblas-Sammelleitung 44 und der Spül-Sammelleitung 46 angeordnet, und ist stromaufwärts des Turboladers 62 angeordnet.
Das dritte Ventilelement 100 kann zwischen einer Vielzahl von Stellungen beweglich sein. Zum Beispiel kann das dritte Ventilelement 100 eine erste Stellung aufweisen, um die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang 50 und dem Spüldurchgang 54 strömen zu lassen, und eine zweite Stellung, um die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang 50 und dem Spüldurchgang 54 zu blockieren. Wenn das dritte Ventilelement 100 in der ersten Stellung ist, kann das dritte Ventilelement 100 parallel zu der gemeinsamen Wand 88 sein, und wenn das dritte Ventilelement 100 in der zweiten Stellung ist, kann das dritte Ventilelement 100 schräg in Bezug auf die gemeinsame Wand 88 orientiert sein. In einer Ausführungsform ist, wie in 3 und 5-9 dargestellt, das dritte Ventilelement 100 außerhalb des Turbinengehäuses 66 angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform kann, wie in 4 dargestellt, der Turbolader 62 ein Wastegate-Ventilelement 104 umfassen, wobei das Turbinengehäuse 64 einen Turbinen-Wastegate-Übergangsdurchgang 106 definiert, um Abgas von dem Turbinenrad 68 weg umzulenken. In dieser Ausführungsform kann der Turbolader 62 ein Wastegate-Stellglied 108 umfassen, wobei das Wastegate-Ventilelement 104 wirkmäßig mit dem Wastegate-Stellglied 108 gekoppelt ist, wobei das Wastegate-Stellglied 108 dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung des Wastegate-Ventilelements 104 zu steuern, um die Strömung des Abgases von dem Turbinenrad 68 weg zu umzulenken.
Wie in 5 dargestellt, sind das Spülventilelement 56 und das Abblasventilelement 58 jeweils in der ersten Stellung und das dritte Ventilelement 100 ist in der zweiten Stellung, wobei das Spülventilelement 56 dem Abgas erlaubt, durch den Spüldurchgang 54 zu strömen, das Abblasventilelement 58 dem Abgas erlaubt, durch den Abblasdurchgang 50 zu strömen, und wobei das dritte Ventilelement 100 die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang 50 und dem Spüldurchgang 54 blockiert. In anderen Ausführungsformen kann das Ventilsystem 34, das in 5 dargestellt ist, ohne das dritte Ventilelement 100 und/oder den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 sein, wie in 5A dargestellt. In solchen Ausführungsformen sind das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 vorhanden, um die Strömung des Abgases durch den Spül- und Abblasdurchgang 54, 50 selektiv zu steuern. Das Ventilsystem 34, das in 5 und 5A dargestellt ist, kann als in der Neutralstellung betrachtet werden. Wenn das Ventilsystem 34 in der Neutralstellung ist, kann der Motorverstärkungsdruck, der von dem Turbolader 62 geliefert wird, durch Modulation des Nockenphasenverstellers 78 gesteuert werden.
Wie in 6 dargestellt, sind das Spülventilelement 56, das Abblasventilelement 58 und das dritte Ventilelement 100 jeweils in ihren jeweiligen ersten Stellungen, wobei das Spülventilelement 56 das Abgas durch den Spüldurchgang 54 strömen lässt, das Abblasventilelement 58 das Abgas durch den Abblasdurchgang 50 strömen lässt, und das dritte Ventilelement 100 die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang 50 und dem Spüldurchgang 54 erlaubt. Das Ventilsystem 34, das in 6 dargestellt ist, kann sich in dem Fahrzeug 30 befinden, das keinen konzentrischen Nockenphasenversteller, sondern einen nicht konzentrischen Nockenphasenversteller aufweist. Die Konfiguration des Spül-, Abblas- und des dritten Ventilelements 56, 58, 100 in 6 zeigt ein Beispiel für Situationen, in denen das dritte Ventilelement 100 in der ersten Stellung ist und verwendet werden kann, um den Verstärkungsdruck bei mäßigen bis hohen Motorlasten zu steuern. Im Speziellen erlaubt, wenn das dritte Ventilelement 100 in der ersten Stellung ist, das dritte Ventilelement 100 die Strömung von Abgas aus dem Abblasdurchgang 50, durch den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 und in den Spüldurchgang 54, was dem Abgas erlaubt, das Turbinenrad 68 des Turboladers 62 zu umgehen. Wenn das dritte Ventilelement 100 in der ersten Stellung ist, kann das Abblasventilelement 58 in der ersten Stellung sein, um die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang 50 zu ermöglichen, um das Abgas zu dem Turbolader 62 strömen zu lassen, oder kann in der zweiten Stellung sein, um die Strömung von Abgas zu dem Turbolader 62 zu begrenzen, und das Spülventilelement 56 kann in der ersten Stellung sein, um die Strömung von Abgas durch den Spüldurchgang 54 zu erlauben. In anderen Ausführungsformen kann das Ventilsystem 34, das in 6 dargestellt ist, ohne das dritte Ventilelement 100 und/oder den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 sein, wie in 6A dargestellt.
Wie in 7 dargestellt ist das Abblasventilelement 58 in der ersten Stellung, das Spülventilelement 56 ist in der zweiten Stellung, und das dritte Ventilelement 100 ist in der zweiten Stellung, wobei das Abblasventilelement 58 das Abgas durch den Abblasdurchgang 50 strömen lässt, das Spülventilelement 56 die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang 54 beschränkt, und das dritte Ventilelement 100 die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang 50 und dem Spüldurchgang 54 erlaubt. Die Konfiguration des Spül-, Abblas- und des dritten Ventilelements 56, 58, 100 in 7 zeigt ein Beispiel für Situationen, in welchen eine Verstärkungsdruck-Erhöhung für den Motor 36 bei niedrigen Drehzahlen erforderlich ist. In solchen Fällen kann das Spülventilelement 56 in die zweite Stellung bewegt werden, um zumindest zum Teil die Strömung von Abgas durch den Spüldurchgang 54 zu erlauben, was wiederum mehr Abgas durch den Abblasdurchgang 50 und zu dem Turbolader 62 strömen lässt, und dadurch eine Druckverstärkung für den Motor 36 durch den Turbolader 62 bereitstellt. Es sollte klar sein, dass das Spülventilelement 56 in der zweiten Stellung sein und die Strömung des Abgases durch den Spüldurchgang 54 vollständig blockieren kann, oder in einer Stellung, die 95 % des Spüldurchgangs 54, 90 % des Spüldurchgangs 54, 85 % des Spüldurchgangs 54, oder 80 % des Spüldurchgangs 54 blockiert. Das Abblasventilelement 58 kann in der ersten Stellung sein, so dass das Abblasventilelement 58 die Strömung von Abgas durch den Abblasdurchgang 50 und zu dem Turbolader 62 erlaubt. In anderen Ausführungsformen kann das Ventilsystem 34, das in 7 dargestellt ist, ohne das dritte Ventilelement 100 und/oder den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 sein, wie in 7A dargestellt.
Wie in 8 dargestellt ist das Abblasventilelement 58 in der zweiten Stellung, das Spülventilelement 56 in der ersten Stellung, und das dritte Ventilelement 100 ist in der zweiten Stellung, wobei das Abblasventilelement 58 die Strömung des Abgases durch den Abblasdurchgang 50 beschränkt, das Spülventilelement 56 das Abgas durch den Spüldurchgang 54 strömen lässt, und das dritte Ventilelement 100 die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang 50 und dem Spüldurchgang 54 blockiert. Die Konfiguration des Spül-, Abblas- und des dritten Ventilelements 56, 58, 100 in 8 zeigt ein Beispiel für Situationen, in welchen Abgas so geführt wird, dass es den Turbolader 62 umgeht, etwa bei einem Kaltstart. Während eines Kaltstarts muss die Emissionssteuervorrichtung 74, etwa ein Katalysator, auf die Betriebstemperatur aufgeheizt werden, um effektiv Toxine in dem Abgas zu verringern. In solchen Situationen ist das Abblasventilelement 58 in die zweite Stellung bewegt, um das Abgas daran zu hindern, durch den Abblasdurchgang 50 und zu dem Turbolader 62 zu strömen. Statt das Abgas durch den Abblasdurchgang 50 zu dem Turbolader 62 strömen zu lassen, wird das Abgas in dem Abblasdurchgang 50 durch den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 und in den Spüldurchgang 54 geleitet, wobei das Spülventilelement 56 in der ersten Stellung ist, um das Abgas durch den Spüldurchgang 54 strömen zu lassen, um die Emissionssteuervorrichtung 74, etwa einen Katalysator, rasch auf die Betriebstemperatur aufzuheizen. Das dritte Ventilelement 100 kann, wie in 8 dargestellt, in der zweiten Stellung sein, um das Abgas daran zu hindern, von dem Abblasdurchgang 50 durch den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 und in den Spüldurchgang 54 zu strömen. Wenn das dritte Ventilelement 100 in der zweiten Stellung ist und das Abgas daran hindert, von dem Abblasdurchgang 50, durch den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 und in den Spüldurchgang 54 zu strömen, und wenn das Abblasventilelement 58 in der zweiten Stellung ist, um die Strömung von Abgas durch den Abblasdurchgang 50 zu beschränken, führt dies vielmehr dazu, dass eine maximale Menge von Abgas zu der Emissionssteuervorrichtung 74, etwa einem Katalysator, strömt, um die Emissionssteuervorrichtung 74 rasch auf die Betriebstemperatur aufzuheizen. Wenn das Abgas blockiert oder daran gehindert wird, durch den Abblasdurchgang 50 zu strömen, umgeht das gesamte Abgas den Turbolader 62 und strömt direkt zu der Emissionssteuervorrichtung 74, wie etwa einem Katalysator, was während eines Kaltstarts erwünscht ist. In anderen Ausführungsformen kann das Ventilsystem 34, das in 8 dargestellt ist, ohne das dritte Ventilelement 100 und/oder den Wastegate-Übergangsdurchgang 102 sein, wie in 8A dargestellt.
Es sollte klar sein, dass die Beschreibung der Steuerung des Spül- und des Abblasventilelements 56, 58 in Bezug auf 5-8 auch für Situationen gilt, wo das Spül- und das Abblasventilelement 56, 58 stromabwärts des Turboladers angeordnet sind, wie in 10 dargestellt. Es sollte auch klar sein, dass, wie schematisch in 4 dargestellt, das Wastegate-Ventilelement 104 im Inneren des Turbinengehäuses 66 angeordnet sein kann, wie dies vorstehend im Detail beschrieben wurde.
Es sollte klar sein, dass das Ventilsystem 34 ein Ventilgehäuse 110 umfassen kann, das mit dem ersten und zweiten Ventilelement 56, 58, und falls vorhanden mit dem dritten Ventilelement 100, gekoppelt ist und diese aufnimmt. In solchen Ausführungsformen kann das Ventilgehäuse 110 an das Abblasrohr 48 und/oder das Spülrohr 52 angeflanscht werden.
Wenn das dritte Ventilelement 100 und die Ventilwelle 90 vorhanden sind, und das zumindest eine Stellglied 60 ferner als ein einzelnes Stellglied definiert ist, kann das einzelne Stellglied dazu geeignet sein, selektiv die Bewegung der Ventilwelle 90 zu steuern, und das Spül-, das Abblas- und das dritte Ventilelement 56, 58, 100 können wirkmäßig mit der Ventilwelle 90 gekoppelt und während der Betätigung des Stellglieds um die Achse drehbar sein, so dass das das Spül-, das Abblas- und das dritte Ventilelement 56, 58, 100 eine gemeinsame Drehachse aufweisen.
Die Erfindung wurde hierin rein zur Veranschaulichung beschrieben, und es sollte daher klar sein, dass die verwendete Terminologie rein deskriptiv und keinesfalls einschränkend gemeint ist. Im Licht der oben angeführten Lehren sind zahlreiche Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich, und die Erfindung kann auf andere Weise praktisch umgesetzt werden, als dies hier speziell beschrieben wurde.

Claims

Ventilsystem zur Steuerung einer Strömung von Abgas von einem Motor eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Anordnung umfasst, die einen Turbolader umfasst, wobei der Turbolader ein Turbinengehäuse umfasst, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, wobei das Ventilsystem umfasst: ein Abblasrohr, das dazu geeignet ist, mit einer Abblas-Sammelleitung gekoppelt zu werden, wobei das Abblasrohr einen Abblasdurchgang definiert, der dazu geeignet ist, das Abgas von der Abblas-Sammelleitung und dem Motor zu empfangen; ein Spülrohr, das dazu geeignet ist, mit einer Spül-Sammelleitung gekoppelt zu werden, wobei das Spülrohr einen Spüldurchgang definiert, der dazu geeignet ist, das Abgas von der Spül-Sammelleitung und dem Motor unabhängig von dem Abblasdurchgang zu empfangen; ein Spülventilelement, das mit dem Spülrohr gekoppelt und innerhalb des Spüldurchgangs angeordnet ist, wobei das Spülventilelement beweglich ist, um die Strömung von Abgas durch den Spüldurchgang zu regeln; und zumindest ein Stellglied, das wirkmäßig mit dem Spülventilelement gekoppelt ist, wobei das zumindest eine Stellglied dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung des Spülventilelements zu steuern, um die Strömung von Abgas zu regeln; wobei das erste Ventilelement dazu geeignet ist, außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet zu werden.
Ventilsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Abblasventilelement, das mit dem Abblasrohr gekoppelt und innerhalb des Abblasdurchgangs angeordnet ist, wobei das Abblasventilelement beweglich ist, um die Strömung von Abgas durch den Abblasdurchgang zu regeln, wobei das Abblasventilelement dazu geeignet ist, außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet zu werden, und wobei das zumindest eine Stellglied dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung des Abblasventilelements zu steuern, um die Strömung von Abgas zu regeln.
Ventilsystem nach Anspruch 2, wobei das Spülventilelement dazu geeignet ist, stromabwärts der Spül-Sammelleitung und stromaufwärts des Turboladers angeordnet zu werden, und wobei das Abblasventilelement dazu geeignet ist, stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromaufwärts des Turboladers angeordnet zu werden.
Ventilsystem nach Anspruch 2, wobei das Spülventilelement dazu geeignet ist, stromabwärts der Spül-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet zu werden, und wobei das Abblasventilelement dazu geeignet ist, stromabwärts der Abblas-Sammelleitung und stromabwärts des Turboladers angeordnet zu werden.
Ventilsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Ventilwelle, die sich entlang einer Achse erstreckt, wobei das zumindest eine Stellglied ferner als ein einzelnes Stellglied definiert ist, wobei die Ventilwelle wirkmäßig mit dem Stellglied gekoppelt ist, und wobei das Spülventilelement und das Abblasventilelement während der Betätigung des einzelnen Stellglieds um die Achse beweglich sind, so dass das Spülventilelement und das Abblasventilelement eine gemeinsame Drehachse aufweisen.
Ventilsystem nach Anspruch 2, wobei das zumindest eine Stellglied ferner als ein erstes Stellglied und ein zweites Stellglied definiert ist, wobei das erste Stellglied wirkmäßig mit dem Spülventilelement gekoppelt ist, um das Spülventilelement zu bewegen, um die Strömung von Abgas durch den Spüldurchgang zu regeln, und wobei das zweite Stellglied wirkmäßig mit dem Abblasventilelement gekoppelt ist, um das Abblasventilelement zu bewegen, um die Strömung von Abgas durch den Abblasdurchgang zu regeln.
Ventilsystem nach Anspruch 2, wobei das Abblasrohr und das Spülrohr sich eine gemeinsame Wand teilen, die den Abblasdurchgang von dem Spüldurchgang abtrennt, und ferner ein drittes Ventilelement umfasst, das wirkmäßig mit dem zumindest einen Stellglied gekoppelt ist, und wobei die gemeinsame Wand einen Wastegate-Übergangsdurchgang definiert, der den Abblasdurchgang und den Spüldurchgang fluidmäßig miteinander koppelt, wobei das dritte Ventilelement durch das zumindest eine Stellglied beweglich ist, um die Strömung des Abgases zwischen dem Abblasdurchgang und dem Spüldurchgang durch den Wastegate-Übergangsdurchgang zu regeln.
Ventilsystem nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Ventilwelle, die sich entlang einer Achse erstreckt und wirkmäßig mit dem Stellglied gekoppelt ist, wobei das zumindest eine Stellglied ferner als ein einzelnes Stellglied definiert ist, wobei das einzelne Stellglied dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung der Ventilwelle zu steuern, und wobei das Spül-, das Abblas- und das dritte Ventilelement wirkmäßig mit der Ventilwelle gekoppelt und während der Betätigung des Stellglieds um die Achse drehbar sind, so dass das Spül-, das Abblas- und das dritte Ventilelement eine gemeinsame Drehachse aufweisen.
Ventilsystem nach Anspruch 1, wobei das Spülventilelement stromabwärts der Spül-Sammelleitung angeordnet und dazu geeignet ist, stromaufwärts des Turboladers angeordnet zu werden.
Ventilsystem nach Anspruch 1, wobei das Spülventilelement stromabwärts der Spül-Sammelleitung angeordnet und dazu geeignet ist, stromabwärts des Turboladers angeordnet zu werden.
Anordnung, umfassend das Ventilsystem nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Anordnung die Abblas-Sammelleitung umfasst, die dazu geeignet ist, mit dem Motor gekoppelt zu werden, die Spül-Sammelleitung, die dazu geeignet ist, mit dem Motor gekoppelt zu werden, und den Turbolader, der mit dem Abblasrohr gekoppelt ist, wobei der Turbolader ein Turbinengehäuse umfasst, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, und ein Turbinenrad, das im Inneren des Turbinengehäuses angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 11, wobei das Turbinengehäuse des Turboladers einen Turbinen- Wastegate-Übergangsdurchgang zum Umleiten des Abgases von dem Turbinenrad weg umfasst; und wobei der Turbolader ferner ein Wastegate-Stellglied und ein Wastegate-Ventilelement umfasst, das wirkmäßig mit dem Wastegate-Stellglied gekoppelt ist, wobei das Wastegate-Stellglied dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung des Wastegate-Ventilelements zu steuern, um die Strömung des Abgases von dem Turbinenrad weg umzuleiten.
Anordnung nach Anspruch 11, wobei das Turbinengehäuse des Turboladers einen Turbinen- Wastegate-Übergangsdurchgang zum Umleiten des Abgases von dem Turbinenrad weg definiert, und wobei der Turbolader ferner ein Wastegate-Stellglied und ein Wastegate-Ventilelement umfasst, das wirkmäßig mit dem Wastegate-Stellglied gekoppelt ist, wobei das Wastegate-Stellglied dazu geeignet ist, selektiv die Bewegung des Wastegate-Ventilelements zu steuern, um die Strömung des Abgases von dem Turbinenrad weg umzuleiten.
Fahrzeug umfassend die Anordnung nach einem der Ansprüche 11-13, wobei das Fahrzeug den Motor umfasst.