DE102015113992A1

DE102015113992A1 - Zweistufen-Turboladersystem und Verfahren zum Steuern desselben

Info

Publication number: DE102015113992A1
Application number: DE102015113992.8A
Authority: DE
Inventors: Kyoung Heo; You Sang SON; Ha Sun Moon; Chang Soo Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2016-06-30
Also published as: CN105736127A; KR20160078018A

Abstract

Zweistufen-Turboladersystem und Verfahren zum Steuern desselben. Das Zweistufen-Turboladersystem weist auf: eine Hochdruckturbine 11, die von Abgas, welches von einem Verbrennungsmotor 30 ausgegeben wird, angetrieben wird, und eine Niederdruckturbine 21, welche von Abgas, welches nach dem Antreiben der Hochdruckturbine 11 hiervon ausgelassen wird, angetrieben wird, einen Niederdruckverdichter 23, welcher von der Niederdruckturbine 21 drehangetrieben wird, um Einlassluft primär zu verdichten, und einen Hochdruckverdichter 13, welcher von der Hochdruckturbine drehangetrieben wird, um die Einlassluft sekundär zu verdichten, und eine Einlassluftbypassleitung 70, welche es Luft, die von dem Niederdruckverdichter 23 aus ausgelassen wird, erlaubt, den Hochdruckverdichter 13 zu umgehen, um zu einem Einlasskrümmer hin bewegt zu werden.

Description

Querverweis zu bezogener Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Nutzen der Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0188625 , die am 24. Dezember 2014 beim koreanischen Patentamt eingereicht wurde und deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zweistufen-Turboladersystem und ein Verfahren zum Steuern desselben, und insbesondere ein Zweistufen-Turboladersystem, welches in der Lage ist, die Leistung zu verbessern, und ein Verfahren zum Steuern desselben.
Hintergrund
Im Allgemeinen wird bei einem Turbolader eine Turbine angetrieben unter Verwendung eines Drucks von Abgas, welches von einem Verbrennungsmotor ausgelassen wird, und dann verdichtet der Turbolader Einlassluft mit einem Druck, der höher ist als der Umgebungsdruck/Atmosphärendruck, unter Verwendung eines Drehmoments der Turbine, um die Ausgangsleistung zu erhöhen. Bei einem jüngeren Turbolader sind ein Hochdruckturbolader mit einer Hochdruckturbine, die von dem Abgas, welches von dem Verbrennungsmotor ausgelassen wird, angetrieben wird, und einem Niederdruckturbolader, welcher eine Niederdruckturbine hat, die von dem Abgas, das ausgegeben wird nach dem Antreiben der Hochdruckturbine, angetrieben wird, in einem Kanal des Abgases angeordnet, und die Einlassluft wird zunächst in einem Niedrigdruckverdichter des Niederdruckturboladers verdichtet, wird zweitens in einem Hochdruckverdichter des Hochdruckturboladers verdichtet und wird dann dem Verbrennungsmotor zugeführt.
1 ist eine Ansicht, welche ein Zweistufen-Turboladersystem gemäß der bezogenen Technik darstellt. Wie in 1 dargestellt ist das Zweistufen-Turboladersystem gemäß der bezogenen Technik eingerichtet, um eine Hochdruckturbine 11, die von Abgas, welches von einem Verbrennungsmotor 30 ausgelassen wird, angetrieben wird, eine Niederdruckturbine 21, welche von Abgas, welches ausgelassen wird nach dem Antreiben der Hochdruckturbine 11, angetrieben wird, einen Niederdruckverdichter 23, welcher von der Niederdruckturbine 21 drehangetrieben wird, um die Einlassluft als erstes zu verdichten, und einen Hochdruckverdichter 13 aufzuweisen, welcher von der Hochdruckturbine 11 drehangetrieben wird, um die Einlassluft als zweites zu verdichten.
Im Allgemeinen verdichtet das Zweistufen-Turboladersystem die Einlassluft in zwei Stufen durch den Hochdruckverdichter 13 und den Niederdruckverdichter 23 in einen Niederdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30, um den Verdichtungsdruck zu erhöhen. Zusätzlich treibt das Zweistufen-Turboladersystem lediglich den Niederdruckverdichter 23 an, sodass die Zweistufenverdichtung nicht durchgeführt wird, unter Verwendung eines elektronischen Wastegate-Ventils (z. B. auch Bypassventils), welches in der Turbine angebracht ist, durch eine Beschränkungsbedingung durch Turboverschmutzung in einem Hochdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30. Zu diesem Zweck wurden in der bezogenen Technik ein elektronisches Bypass-Ventil und ein Wastegate angebracht und gesteuert, um Betriebe des Hochdruckverdichters 13 und der Hochdruckturbine 11 in dem Hochdrehzahlbereich zu beschränken. Jedoch hat das wie oben beschriebene elektronische Bypass-Ventil Probleme dahingehend, dass die Kosten eines Aktuators zum Antreiben des elektronischen Bypass-Ventils, die Logikkonfigurationskosten zur Zeit der Kartenerstellung der elektronischen Steuereinheit (ECU) und die Entwicklungszeit und die damit verbundenen Entwicklungskosten hoch sind, und dass ein Risiko einer elektronischen Fehlfunktion besteht.
Erläuterung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben genannten Probleme, die in der bezogenen Technik auftreten, zu lösen, wobei Vorteile, die von der bezogenen Technik erreicht sind, aufrecht erhalten bleiben.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Zweistufen-Turboladersystem bereit, welches in der Lage ist, logischer zu sein bzw. logischer zu arbeiten im Vergleich mit der bezogenen Technik, schneller und genauer eine Antwort/Reaktion durchzuführen in Abhängigkeit von einem Zustand/Betriebszustand eines/des Verbrennungsmotors, und eine Struktur zu vereinfachen durch einen Betrieb durch einen Verstärkungsdruck, der von dem Verbrennungsmotor gefordert wird, und die Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern des erfindungsgemäßen Systems bereit.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Zweistufen-Turboladersystem auf eine Hochdruckturbine, die von Abgas angetrieben wird, welches von einem Verbrennungsmotor ausgelassen wird, eine Niederdruckturbine, welche von dem Abgas angetrieben wird, welches nach dem Antreiben der Hochdruckturbine ausgelassen wird (d. h. von dem Abgas, welches von der Hochdruckturbine ausgegeben wird), einen Niederdruckverdichter, welcher von der Niederdruckturbine drehangetrieben wird, um als erstes die Einlassluft zu verdichten, und einen Hochdruckverdichter, welcher von der Hochdruckturbine drehangetrieben wird, um die Einlassluft als zweites zu verdichten, und eine Einlassluftbypassleitung (z. B. ein Einlassluftbypassrohr), welche es der Luft, die von dem Niederdruckverdichter ausgelassen wird, erlaubt, den Hochdruckverdichter zu umgehen, um zu einem Einlasskrümmer zu gelangen/geführt zu werden (unter Umgehung des Hochdruckverdichters).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale, und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden weiter deutlich von der nachfolgenden Detailbeschreibung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen vorgenommen ist.
1 ist eine Ansicht, welche ein Zweistufen-Turboladersystem gemäß der bezogenen Technik darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch das Zweistufen-Turboladersystem gemäß der bezogenen Technik darstellt.
3 ist eine Ansicht, welche ein Zweistufen-Turboladersystem gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch das Zweistufen-Turboladersystem gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist eine Ansicht, welche eine Öffnen-und-eine-Schließen-Sequenz einer Einlassluftbypassleitung des Zweistufen-Turboladersystems gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist eine Ansicht, welche einen Betrieb eines Verdichterbypassventils zum Öffnen und Schließen der Einlassluftbypassleitung des Zweistufen-Turboladersystems gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detailbeschreibung
Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zweistufen-Turboladersystem und ein Verfahren zum Steuern desselben. Daher, nachdem das Zweistufen-Turboladersystem beschrieben wird, wird das Verfahren zum Steuern desselben beschrieben werden.
Zweistufen-Turboladersystem
Wie in den 3 und 4 dargestellt ist ein Zweistufen-Turboladersystem gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingerichtet/konfiguriert, um aufzuweisen eine Hochdruckturbine 11, die angetrieben wird durch Abgas, welches von einem Verbrennungsmotor 30 ausgelassen wird und eine Niederdruckturbine 21, welche von Abgas angetrieben wird, welches ausgegeben/ausgelassen wird, nach dem Antreiben der Hochdruckturbine 11 (bzw. angetrieben wird von dem die Hochdruckturbine 11 verlassenden Abgas), einen Niederdruckverdichter 23, welcher von der Niederdruckturbine 21 drehangetrieben wird, um zunächst/als erstes die Einlassluft zu verdichten und einen Hochdruckverdichter 13, welcher von der Hochdruckturbine 11 drehangetrieben wird, um die Einlassluft als zweites zu verdichten und eine Einlassluftbypassleitung 70, welche es der Luft, die von dem Niederdruckverdichter 23 ausgelassen wird, erlaubt/ermöglicht, den Hochdruckverdichter 13 zu umgehen, um (unter Umgehung des Hochdruckverdichters 13) sich zu einem Einlasskrümmer hinzubewegen.
Eine Zwischenleitung (z. B. ein Zwischenrohr) 40 ist zwischen dem Hochdruckverdichter 13 und dem Niederdruckverdichter 23 angeordnet/bereitgestellt, um den Hochdruckverdichter 13 und den Niederdruckverdichter 23 miteinander zu verbinden. Einlassluft, die zunächst von dem Niederdruckverdichter 23 verdichtet und ausgegeben ist, bewegt sich in der Zwischenleitung 40 und wird dann in den Hochdruckverdichter 13 eingegeben. Dann wird die Einlassluft als zweites von dem Hochdruckverdichter 13 verdichtet.
Die Einlassluftbypassleitung 70 ist in Kommunikation/Verbindung mit der Zwischenleitung 40, um es der Einlassluft zu erlauben/zu ermöglichen, den Hochdruckverdichter 13 zu umgehen, ohne damit von dem Niederdruckverdichter 23 durch die Zwischenleitung 40 sich zu dem Hochdruckverdichter 13 zu bewegen.
Ein Verdichterbypassventil 71 ist in der Einlassluftbypassleitung 70, wie oben beschrieben, bereitgestellt. Das Verdichterbypassventil 71 stellt ein Öffnen und ein Schließen eines Kanals ein durch einen Luftdruck, um selektiv die Einlassluftbypassleitung 70 zu öffnen und/oder zu schließen, um dadurch die Bewegung der Einlassluft einzustellen/zu steuern.
Das Verdichterbypassventil 71 stellt (bzw. steuert) das Öffnen und das Schließen des Kanals durch den Luftdruck ein. Das heißt, wenn ein Luftdruck in der Zwischenleitung 40 einen voreingestellten Druck erreicht, wird das Verdichterbypassventil 71 betätigt, um die Einlassluftbypassleitung 70 zu öffnen, wodurch es der Einlassluft erlaubt wird, den Hochdruckverdichter 13 zu umgehen.
Ferner, um das Verdichterbypassventil 71 in Abhängigkeit von dem voreingestellten Druck zu betätigen, sind eine Luftdruckübertragungsleitung 80 (z. B. ein Luftdruckübertragungsrohr oder ein Luftdruckübertragungsschlauch), von der eine Seite (z. B. ein Ende) mit dem Niederdruckverdichter 23 verbunden ist, und ein Aktuator 90 bereitgestellt, von dem eine Seite (z. B. ein Ende), mit der anderen Seite (z. B. dem anderen Ende) der Luftdruckübertragungsleitung 80 verbunden ist. Der Aktuator 90 ist z. B. ein pneumatischer Aktuator, und seine andere Seite (z. B. sein anderes Ende) ist mit dem Verdichterbypassventil 71 verbunden. Daher erhält der pneumatische Aktuator 90 einen Luftdruck des Niederdruckverdichters 23, welcher von der/über die Luftdruckübertragungsleitung 80 übertragen ist/wurde, und wird angetrieben in Abhängigkeit von dem Luftdruck, der von der Luftdruckübertragungsleitung 80 übertragen wird/wurde, um das Verdichterbypassventil 71 zu betätigen. Das heißt, wie in 5 dargestellt, im Falle, in welchem der Verbrennungsmotor 30 nicht eine voreingestellte/vorbestimmte Umdrehungsdrehzahl (Umin) erreicht, d. h. im Falle eines Niederdrehzahlbereichs, erreicht der Luftdruck in der Zwischenleitung 40 nicht den voreingestellten Druck des Aktuators 90, sodass der Aktuator 90 nicht betätigt wird. Daher wird das Verdichterbypassventil 71, welches mit dem Aktuator 90 verbunden ist, nicht betätigt, sodass es in einem Zustand aufrechterhalten bleibt, in welchem es die Einlassluftbypassleitung 70 schließt. Daher bewegt sich die Einlassluft, die als erstes von dem Niederdruckverdichter 23 verdichtet und ausgelassen wird/ist, zu dem Hochdruckverdichter 13, wird (von letzterem) als zweites verdichtet und wird dann in den Verbrennungsmotor 30 eingegeben.
In dem Falle, in welchem der Verbrennungsmotor 70 die vorbestimmte Drehzahl erreicht, d. h. im Falle eines Hochdrehzahlbereichs, wird der Luftdruck in der Zwischenleitung 40 der voreingestellte Druck des Aktuators 90 oder größer. Daher wird der Aktuator 90 betätigt, und (dadurch) öffnet das Verdichterbypassventil 71, welches mit dem Aktuator 90 verbunden ist, die Einlassluftbypassleitung 70. Daher bewegt sich die Einlassluft, welche als erstes von dem Niederdruckverdichter 23 komprimiert und ausgegeben ist, nicht zu dem Hochdruckverdichter 13, sondern umgeht den Hochdruckverdichter 13, um sich (unter Umgehung desselben direkt) zu dem Einlassluftkrümmer/Einlasskrümmer zu bewegen.
Das Verdichterbypassventil 71 wird von dem pneumatischen Aktuator 90, wie oben beschrieben, angetrieben, um die Einlassluftbypassleitung 70 zu öffnen und/oder zu schließen (siehe 6).
Ferner ist eine Abgasluftbypassleitung 60, welche es dem Abgas erlaubt, die Hochdruckturbine 11 zu umgehen, um sich zu der Niederdruckturbine 21 hinzubewegen, in/an dem Kanal des Abgases bereitgestellt, das von dem Verbrennungsmotor 30 ausgelassen wird. Die Abgasbypassleitung 60 erlaubt es dem Abgas, die Hochdruckturbine 11 zu umgehen, um zu der Niederdruckturbine 21 sich zu bewegen, wenn der Verbrennungsmotor 30 die vorbestimmte Drehzahl erreicht und/oder übersteigt, d. h. im Hochdrehzahlbereich. Es ist bevorzugt, dass die Abgasbypassleitung 60 mit einem elektronischen Ventil 61 bereitgestellt/ausgestattet ist zum Öffnen der Abgasbypassleitung 60 im Hochdrehzahlbereich.
Wie oben beschrieben, wird die Einlassluftbypassleitung 70 geöffnet und/oder geschlossen zusammen mit der Abgasluftbypassleitung 60 am Kanal des Abgases. Im Niederdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30 umgeht das Abgas die Hochdruckturbine 11 nicht entlang der Abgasbypassleitung 60, sondern passiert durch die Hochdruckturbine 11 und wird dann in die Niederdruckturbine 21 eingegeben. Daher werden sowohl die Hochdruckturbine 11 als auch die Niederdruckturbine 21 von dem Abgas drehangetrieben, und die Einlassluft wird als erstes im Niederdruckverdichter 23 verdichtet und wird dann als zweites im Hochdruckverdichter 13 verdichtet durch das Drehmoment der Hochdruckturbine 11 bzw. das Drehmoment der Niederdruckturbine 21, und wird dann in den Verbrennungsmotor 30 (nach dieser Zweistufenverdichtung) eingebracht/eingegeben. In diesem Falle erreicht der Luftdruck in der Zwischenleitung 40 zwischen dem Niederdruckverdichter 23 und dem Hochdruckverdichter 13 nicht den voreingestellten/vorbestimmten Druck des Aktuators 90, sodass der Aktuator nicht angetrieben wird. Daher hält das Verdichterbypassventil 71, welches mit dem Aktuator 90 verbunden ist, den Zustand aufrecht, in welchem es die Einlassluftbypassleitung 70 schließt.
Andererseits wird im Hochdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30 die Abgasluftbypassleitung 60 durch das elektronische Ventil 61 geöffnet. Daher umgeht das Abgas von dem Verbrennungsmotor 30 die Hochdruckturbine 11 entlang der Abgasluftbypassleitung 60, um sich zu der Niederdruckturbine 21 zu bewegen. Daher wird nur die Niederdruckturbine 21 von dem Abgas rotiert/drehangetrieben, und die Hochdruckturbine 11 rotiert nicht/wird nicht drehangetrieben. Daher, obwohl die Einlassluft zunächst/als erstes im Niederdruckverdichter 23 verdichtet wird durch das Drehmoment der Niederdruckturbine 21, wird es nicht in den Hochdruckverdichter 13 eingegeben, da die Hochdruckturbine 11 nicht gedreht/drehangetrieben wird. In diesem Fall erreicht der Luftdruck in der Zwischenleitung 40 zwischen dem Niederdruckverdichter 23 und dem Hochdruckverdichter 13 den vorbestimmten Druck des Aktuators 90 (oder ist höher), sodass der Aktuator 90 angetrieben wird. Zusätzlich wird das Verdichterbypassventil 71, welches mit dem Verdichter 90 verbunden ist, auch gedreht/drehangetrieben, um ein Loch zwischen der Zwischenleitung 40 und der Einlassluftbypassleitung 70 zu öffnen, und die Einlassluft wird nicht in den Hochdruckverdichter 13 eingegeben, sondern umgeht den Hochdruckverdichter 13 entlang der Einlassluftbypassleitung 70, um sich (direkt) (unter Umgehung des Hochdruckverdichters 13) zu dem Niederdruckverdichter 23 zu bewegen.
Verfahren zum Steuern eines Zweitstufen-Turboladersystems Als nächstes wird ein Verfahren zum Steuern eines Zweistufen-Turboladersystems gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Verfahren zum Steuern eines Zweistufen-Turboladersystems gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf Bewegen von Luft zu dem Hochdruckverdichter 13 durch den Niederdruckverdichter 23 und Bewegen der Luft, die von dem Niederdruckverdichter 23 ausgelassen/ausgegeben wird, zu der Einlassluftbypassleitung 70, um den Hochdruckverdichter 13 zu umgehen, um dadurch zu dem Einlasskrümmer hinzuströmen, wenn der Verbrennungsmotor 30 die vorbestimmte/voreingestellte Drehzahl erreicht.
Beim Bewegen der Luft zum Hochdruckverdichter 13 durch den Niederdruckverdichter 23, im Falle, in welchem der Verbrennungsmotor 30 nicht die vorbestimmte Drehzahl erreicht, d. h. wenn der Verbrennungsmotor im Niederdrehzahlbereich ist, wird der Zustand, in welchem die Einlassluftbypassleitung 70 geschlossen ist, aufrecht erhalten. Andererseits, im Falle, in welchem der Verbrennungsmotor 30 die vorbestimmte Drehzahl erreicht, d. h., wenn der Verbrennungsmotor 30 im Hochdrehzahlbereich ist, wird die Einlassluftbypassleitung 70 geöffnet. Daher umgeht die Luft die von dem Niederdruckverdichter ausgelassen wird, den Hochdruckverdichter 13 entlang der Einlassluftbypassleitung 70, um sich (direkt) zum Einlasskrümmer zu bewegen.
Das Verfahren zum Steuern eines Zweistufen-Turboladersystems gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ferner auf: Öffnen des Verdichterbypassventils 71, welches in der Einlassluftbypassleitung 70 bereitgestellt ist, um die Einlassluftbypassleitung 70 zu öffnen und/oder zu schließen. Das Verdichterbypassventil 71 stellt das Öffnen und das Schließen des Kanals durch den Luftdruck ein bzw. steuert das Öffnen und das Schließen des Kanals durch den Luftdruck. Das heißt, im Falle, in welchem der Verbrennungsmotor 30 nicht die vorbestimmte Drehzahl erreicht, d. h. im Niedrigdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30, erreicht der Luftdruck in der Zwischenleitung 40 nicht den vorbestimmten Druck des Aktuators 90, der mit dem Verdichterbypassventil 71 verbunden ist, sodass der Aktuator 90 nicht betätigt wird. Daher öffnet das Verdichterbypassventil 71, welches mit dem Aktuator 90 verbunden ist, nicht die Einlassluftbypassleitung 70. Andererseits, im Falle, in welchem der Verbrennungsmotor 30 die vorbestimmte Drehzahl erreicht, d. h. im Hochdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30, erreicht der Luftdruck in der Zwischenleitung 40 den vorbestimmten Druck des Aktuators 90, der mit dem Verdichterbypassventil 71 verbunden ist, sodass der Aktuator 90 betätigt wird. Daher wird das Verdichterbypassventil 71, welches mit dem Aktuator 90 verbunden ist, geöffnet, um es der Luft zu erlauben, von dem Niederdruckverdichter 23 ausgelassen zu werden, um den Hochdruckverdichter 13 zu umgehen, um sich zum Einlasskrümmer hinzubewegen.
Das Verfahren zum Steuern eines Zweistufen-Turboladersystems gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ferner auf: Öffnen der Abgasluftbypassleitung 60, sodass das Abgas die Hochdruckturbine 11 umgeht, um sich zur Niederdruckturbine 21 zu bewegen, um die Einlassluftbypassleitung 70 zu öffnen und/oder zu schließen durch die Bewegung des Verdichterbypassventils 71 in Abhängigkeit von dem Luftdruck im Niederdrehzahlbereich und im Hochdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30, wie oben beschrieben.
Das heißt, wie in 5 dargestellt ist, im Niederdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30, in welchem der Verbrennungsmotor nicht die vorbestimmte Drehzahl erreicht, passiert das Abgas vom Verbrennungsmotor 30 aus durch die Hochdruckturbine 11 hindurch und wird dann in die Niederdruckturbine 21 eingegeben. Daher werden sowohl die Hochdruckturbine 11 als auch die Niederdruckturbine 21 von dem Abgas drehangetrieben und die Einlassluft wird zunächst im Niederdruckverdichter 23 verdichtet und wird als nächstes/als zweites im Hochdruckverdichter 13 verdichtet, durch die Drehmomente der Hochdruckturbine 11 und der Niedrigdruckturbine 21, und wird dann in den Verbrennungsmotor 30 eingegeben. In diesem Falle erreicht der Luftdruck in der Zwischenleitung 40 zwischen dem Niederdruckverdichter 23 und dem Hochdruckverdichter 13 nicht den vorbestimmten Druck des Aktuators 90, sodass der Aktuator 30 nicht angetrieben/betätigt wird. Daher verbleibt das Verdichterbypassventil 71, das mit dem Aktuator 90 verbunden ist, im Zustand, in welchem es die Einlassluftbypassleitung 70 schließt (siehe 6).
Andererseits, im Hochdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 30 wird die Abgasluftbypassleitung 60 von dem elektronischen Ventil 61 geöffnet. Daher umgeht das Abgas ausgehend von dem Verbrennungsmotor 30 die Hochdruckturbine 11 entlang der Abgasluftbypassleitung 60 um sich zu der Niederdruckturbine 21 (unter Umgehung der Hochdruckturbine 11) zu bewegen. Daher wird nur die Niederdruckturbine 21 von dem Abgas drehangetrieben, und die Hochdruckturbine 11 wird nicht drehangetrieben. Daher, obwohl die Einlassluft als erstes im Niederdruckverdichter 23 verdichtet wird durch das Drehmoment der Niederdruckturbine 21, wird sie (die Einlassluft) nicht in den Hochdruckverdichter 13 eingegeben, da die Hochdruckturbine 11 nicht drehangetrieben wird. In diesem Falle erreicht der Luftdruck in der Zwischenleitung 40 zwischen dem Niederdruckverdichter 23 und dem Hochdruckverdichter 13 den vorbestimmten Druck des Aktuators 90, sodass der Aktuator 90 angetrieben wird. Zusätzlich wird auch das Verdichterbypassventil 71, welches mit dem Aktuator 90 verbunden ist, betätigt (z. B. durch Drehantrieb), um ein Loch/eine Öffnung zwischen der Zwischenleitung 40 und der Einlassluftbypassleitung 70 zu öffnen, und die Einlassluft wird nicht in den Hochdruckverdichter 13 eingegeben, sondern umgeht den Hochdruckverdichter 13 entlang der Einlassluftbypassleitung 70, um sich zu dem Niederdruckverdichter 23 hinzubewegen (siehe 6).
Wie oben beschrieben kann bei dem Zweistufen-Turboladersystem und dem Verfahren zum Steuern desselben gemäß den exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Struktur (des Systems) einfach sein, der vorbestimmte Druck des Aktuators kann gesetzt sein gemäß dem Luftdruck, der sich ändert in Abhängigkeit von einem Fahrzustand/Antriebszustand des Verbrennungsmotors um das Antwortverhalten zu verbessern, der Arbeitszeitaufwand, der abhängt vom Karten erstellen (für) eine (R) elektronische Steuereinheit (ECU) gemäß der bezogenen Technik wird verringert. Zusätzlich können eine elektronische Fehlfunktion und eine Fehlfunktion aufgrund fehlerhaftem/abnormalem Karten erstellen verhindert werden, können die Kosten, die für das entwickeln einer Logik erforderlich sind, verringert werden und kann die Größe/die Baugröße verringert werden im Vergleich zur bezogenen Technik, sodass die Kraftstoffeffizienz verbessert werden kann.
Es ist zu verstehen, dass die oben erwähnten exemplarischen Ausführungsformen illustrativ sind und nicht für die diversen Aspekte einschränkend sind, und der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und nicht durch die obigen Detailbeschreibungen beschränkt. Zusätzlich sind alle Modifikationen und Abwandlungen, die von den Ansprüchen und ihren Äquivalenten abzuleiten sind, zu interpretieren, dass sie innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen.
Bezugszeichenliste

11: Hochdruckturbine
13: Hochdruckverdichter
21: Niederdruckturbine
23: Niederdruckverdichter
70: Einlassluftbypassleitung
80: Luftdruckübertragungsleitung
90: pneumatischer Aktuator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2014-0188625 [0001]

Claims

Zweistufen-Turboladersystem, aufweisend: eine Hochdruckturbine (11), die angetrieben ist von Abgas, welches von einem Verbrennungsmotor (30) ausgelassen wird, und eine Niederdruckturbine (21), welche von Abgas angetrieben ist, welches nach dem Antreiben der Hochdruckturbine (11) hiervon ausgegeben wird. einen Niederdruckverdichter (23), welcher von der Niederdruckturbine (21) drehangetrieben wird, um als erstes Einlassluft zu verdichten, und einen Hochdruckverdichter (13), welcher von der Hochdruckturbine (11) drehangetrieben wird, um die Einlassluft als zweites zu verdichten, und eine Einlassluftbypassleitung (70), welche es der Luft, welche von dem Niederdruckverdichter (23) ausgegeben wird, erlaubt, den Hochdruckverdichter (13) zu umgehen, um zu einem Einlasskrümmer bewegt zu werden.
Zweistufen-Turboladersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Einlassluftbypassleitung (70) in Verbindung ist mit einer Zwischenleitung (40), welche den Niederdruckverdichter (23) und den Hochdruckverdichter (13) miteinander verbindet.
Zweistufen-Turboladersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend ein Verdichterbypassventil (71), welches in der Einlassluftbypassleitung (70) bereitgestellt ist und welches ein Öffnen und ein Schließen eines Kanals durch einen Luftdruck steuert.
Zweistufen-Turboladersystem gemäß Anspruch 3 ferner aufweisend eine Luftdruckübertragungsleitung, von welcher eine Seite mit dem Niederdruckverdichter (23) verbunden ist, und einen Aktuator (90), von welchem eine Seite mit der anderen Seite der Luftdruckübertragungsleitung verbunden ist und von welchem die andere Seite mit dem Verdichterbypassventil (71) verbunden ist, wobei das Verdichterbypassventil (71) das Öffnen und das Schließen des Kanals durch den Aktuator (90) steuert in Abhängigkeit von einem Luftdruck, der von der Luftdruckübertragungsleitung übertragen wird.
Zweistufen-Turboladersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend eine Abgasluftbypassleitung (60), welche es dem Abgas, das von dem Verbrennungsmotor (30) ausgelassen wird, erlaubt, die Hochdruckturbine (11) zu umgehen, um zu der Niederdruckturbine (21) sich zu bewegen.
Zweistufen-Turboladersystem gemäß Anspruch 5, ferner aufweisend ein elektronisches Ventil (61), welches den Aktuator (90) in Abhängigkeit von dem Luftdruck antreibt, der von der Luftdruckübertragungsleitung übertragen wird, um die Abgasluftbypassleitung (60) zu öffnen, um es dadurch dem Abgas zu erlauben, die Hochdruckturbine (11) zu umgehen, um zu der Niederdruckturbine (21) sich zu bewegen, wenn der Verbrennungsmotor (30) eine vorbestimmte Umdrehungsdrehzahl (Umin) erreicht.
Verfahren zum Steuern eines Zweistufen-Turboladersystems, welches aufweist eine Hochdruckturbine (11), welche von Abgas angetrieben wird, welches von einem Verbrennungsmotor (30) ausgelassen wird, und eine Niederdruckturbine (23), welche angetrieben wird von Abgas, welches nach dem Antreiben der Hochdruckturbine (11) hiervon ausgelassen wird, und einen Niederdruckverdichter (21), welcher von der Niederdruckturbine (23) drehangetrieben wird, um die Einlassluft als erstes zu verdichten, und einen Hochdruckverdichter (13), welcher von der Hochdruckturbine (11) drehangetrieben wird, um die Einlassluft als zweites zu verdichten, aufweisend: Bewegen von Luft zu dem Hochdruckverdichter (13) durch den Niederdruckverdichter (23) Antreiben eines Aktuators (90) in Abhängigkeit von einem Luftdruck, der von einer Luftdruckübertragungsleitung übertragen wird, wobei eine Seite des Aktuators (90) mit dem Niederdruckverdichter (23) verbunden ist, um Luft, die von dem Niederdruckverdichter (23) zu einer Einlassluftbypassleitung (70) zu bewegen, um den Hochdruckverdichter (13) zu umgehen, um dadurch zu einem Einlasskrümmer hinzuströmen, wenn der Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Umdrehungszahl erreicht, Öffnen eines Verdichterbypassventils (71), welches in der Einlassluftbypassleitung (70) bereitgestellt ist und welche mit dem Aktuator (90) verbunden ist, welcher in Abhängigkeit von dem Luftdruck angetrieben wird, der von der Luftdruckübertragungsleitung übertragen wird, um ein Öffnen und ein Schließen eines Kanals zu steuern, und Öffnen einer Abgasluftbypassleitung (60), sodass das Abgas die Hochdruckturbine (11) umgeht, um sich zu der Niederdruckturbine (21) zu bewegen, wenn der Verbrennungsmotor (30) die vorbestimmte Umdrehungsdrehzahl erreicht.