DE102018121044A1 - Turbinenbypass für motor mit angetriebenem turbolader - Google Patents

Turbinenbypass für motor mit angetriebenem turbolader Download PDF

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Jared William Brin
Thomas Waldron
Ryan Sherill
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Abstract

Es wird ein Turbinenbypass für einen Motor mit einem angetriebenen Turbolader offenbart. Während eines Motorkaltstarts oder Perioden des Leerlauf- oder Niedriglastmotorbetriebs kann der Bypass verwendet werden, heiße Abgasgase direkt einer Abgasnachbehandlung zuzuleiten. Dieses stellt der Abgasnachbehandlung höhere Temperaturen zur Verfügung und erhöht die Fähigkeit, schädliche Emissionen wie NOx zu eliminieren. Der angetriebene Turbolader kann dem Motor weiterhin Verstärkung durch Aufladung bereitstellen, so dass Motordrehmoment und -leistung erhalten werden, während der Turbinenbypass betrieben wird.

Description

  • HINTERGRUND
  • Angetriebene Turbolader stellen eine Verbesserung gegenüber normalen Turboladern dar, da angetriebene Turbolader (Super-Turbolader) von mehr als nur der Abgasturbine angetrieben werden, wodurch zusätzliche Betriebsmodi durch Auflagen bereitgestellt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann dementsprechend einen Turbinenbypass für einen angetriebenen Turbolader für einen Motor umfassen, umfassend: einen Abgaskrümmer des Motors, der an eine Turbine des angetriebenen Turboladers gekoppelt ist; Abgasnachbehandlung, die der Turbine nachgeschaltet angeordnet ist; ein Bypassventil, das an den Abgaskrümmer gekoppelt ist und das geöffnet werden kann, um Abgasgase von dem Abgaskrümmer durch den Turbinenbypass direkt der Abgasnachbehandlung während eines Kaltstarts oder während Niedriglast- und Ruhebedingungen des Motors zuzuführen, um der Abgasnachbehandlung zusätzliche Wärme zuzuführen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann dementsprechend weiter ein Verfahren des Zuführens von Abgasgasen von einem Abgaskrümmer eines Motors durch einen Turbinenbypass direkt zu einer Abgasnachbehandlung aufweisen, das Verfahren aufweisend: Koppeln einer Turbine eines angetriebenen Turboladers mit dem Abgaskrümmer; Koppeln eines Bypassventils an den Abgaskrümmer, welches geöffnet werden kann, um die Abgasgase von dem Abgaskrümmer durch den Turbinenbypass direkt der Abgasnachbehandlung zuzuführen, um der Abgasnachbehandlung zusätzliche Wärme zuzuführen; Antreiben eines Kompressors des angetriebenen Turboladers durch den Motor zum Zuführen eines verstärkten Luftstroms zu dem Motor, wenn der Turbinenbypass aktiv ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann dementsprechend weiter ein Verfahren des Steuerns eines Wärmeflusses an eine Abgasnachbehandlung für einen Motor aufweisen, das Verfahren aufweisend: Koppeln eines angetriebenen Turboladers mit einem Motor; Bereitstellen einer elektronischen Steuerung; Messen einer Temperatur der Abgasnachbehandlung; Öffnen eines Bypassventils zum Zuführen von Abgasgasen durch einen Turbinenbypass zu der Abgasnachbehandlung, wenn die Temperatur der Abgasnachbehandlung unter einem Betriebsgrenzwert ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaubild eines angetriebenen Turboladers mit einem Turbinenbypass für einen Verbrennungsmotor.
    • 2A ist ein Schaubild eines mechanisch angetriebenen Turboladers für einen Motor mit einem Turbinenbypass mit einem Zweiwege-Bypassventil in einer normalen Konfiguration.
    • 2B ist ein Schaubild eines mechanisch angetriebenen Turboladers für einen Motor mit einem Turbinenbypass mit einem Zweiwege-Bypassventil in einer Bypasskonfiguration.
    • 3 ist ein Schaubild eines elektrisch angetriebenen Turboladers mit einem Turbinenbypass gekoppelt an einen Sekundärauslass eines Abgaskrümmers.
    • 4 ist ein Schaubild eines Turbinenbypasses gekoppelt mit einem Niedriggas-AGR-System (EN: EGR System).
    • 5 ist ein Schaubild eines Turbinenbypasses mit einer zusätzlichen Abgasnachbehandlungsvorrichtung und einer Isolation.
    • 6 ist ein Schaubild eines Steuersystems zum Regulieren der Temperatur der Abgasnachbehandlung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • 1 ist ein Schaubild eines angetriebenen Turboladers 100 mit einem Turbinenbypass 102 für einen Verbrennungsmotor 104. Um Emissionsstandards zu erfüllen, ist es wichtig, dass während eines Motorkaltstarts eine Abgasnachbehandlung schnell auf Betriebstemperatur gebracht wird und ebenso während Niedriglast- oder Leerlaufmotorbetrieb auf Betriebstemperaturen gehalten wird. Ein Turbinenbypassventil kann verwendet werden, um heiße Motorabgasgase direkt einer Abgasnachbehandlung zuzuführen, um der Abgasnachbehandlung erhöhte Temperaturen bereitzustellen, so dass die Abgasnachbehandlung effektiv wird. Der angetriebene Turbolader kann dem Motor immer noch Verstärkung durch Aufladung bereitstellen, so dass Leistungs- und Drehmomentpotential des Motors während der Verwendung des Turbinenbypasses erhalten bleiben. Motor 104 erzeugt Abgasgase 106, welche dem Abgaskrümmer 108 zugeführt werden. Während einem normalen Betrieb fließen die Abgasgase 106 von dem Abgaskrümmer 108 zu der Turbine 110 des angetriebenen Turboladers 100, versorgen die Turbine 110 mit Leistung, welche im Gegenzug den Kompressor 112 über die Welle 111 antreibt. Der Turbine 110 nachgeschaltet ist die Abgasnachbehandlung 114, welche die Menge von schädlichen Chemikalien in Abgasgasen 106 wie NOx und partikelförmige Materialien reduziert. Während einem Kaltstart des Motors 104, wie auch während anderen Niedriglast- und Leerlaufbetriebsbedingungen des Motors 104, könnte die Temperatur der Abgasgase 106 zu niedrig sein, um nach Durchtreten der Turbine 110 die Abgasnachbehandlung 114 genügend zu erhitzen. Die Abgasnachbehandlung 114 muss eine bestimmte erhöhte Temperatur erreichen, um geeignet zu funktionieren, und um diese Temperatur schnell zu erreichen und beizubehalten, ist es wichtig, die Freigabe von schädlichen Emissionen zu minimieren. Während dieser Perioden des Kaltstarts, Niedriglast- und Leerlaufbedingungen wird der Turbinenbypass 102 verwendet, Abgasgase 106 an der Turbine 110 vorbei und direkt zur Abgasnachbehandlung 114 umzuleiten. Dies kann durch Öffnen eines Bypassventils 116 erreicht werden, welches es den Abgasgasen 106 erlaubt, durch den Turbinenbypass 102 zu fließen. Öffnen des Bypassventils 116 führt der Abgasnachbehandlung 114 Abgasgase 106 höherer Temperatur zu, um die Abgasnachbehandlung 114 auf Betriebstemperaturen zu erhitzen, da die thermische Masse der Turbine 110 vermieden wird, sowie auch der Temperaturabfall von Abgasgasen 106, der mit dem Antreiben der Turbine 110 einhergeht. Diese Verwendung des Turbinenbypasses 102 resultiert in kleiner oder keiner Leistung, die für die Turbine 110 von den Abgasgasen 106 zur Verfügung steht, was die Funktion eines traditionellen Turboladers deaktivieren würde. Allerdings kann der angetriebene Turbolader 100 weiterhin dem Kompressor 112 Leistung 118 durch den mechanischen Antrieb 119 zuführen, um Aufladung von Motor 104 bereitzustellen. Aufladung kann ebenfalls durch einen elektrischen Ventilator bereitgestellt werden, wie es weiter unten beschrieben ist. Auf diese Weise kann der Turbolader 100 während der Verwendung des Turbinenbypasses 102 weiter den Motor 104 mit verstärktem Luftfluss 120 versorgen, um Drehmoment und Leistungspotential des Motors 104 aufrechtzuerhalten.
  • Der angetriebene Turbolader 100 gemäß 1 kann ein mechanisch angetriebener Turbolader wie gezeigt sein, oder kann ein elektrisch angetriebener Turbolader sein. Der Betrieb des angetriebenen Turboladers 100 ist, wie es in U.S. Patent 8,561,403 vom 22. Oktober 2013 mit dem Titel „Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission“, dem U.S. Patent 8,668,614 vom 11. März 2014, mit dem Titel „High Torque Traction Drive“, dem U.S. Patent 8,608,609 vom 17. Dezember 2013 mit dem Titel „Symmetrical Traction Drive“, dem U.S. Patent 9,670,832 vom 6. Juni 2017 mit dem Titel „Thrust Absorbing Planetary Traction Drive SuperTurbo“ und dem U.S. Patent 9,581,078 vom 28. Februar 2017 mit dem Titel „Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission“ gelehrt wird. Die U.S. Patente 8,561,403, 8,668,614, 8,608,609, 9,670,832 und 9,581,078 werden hiermit spezifisch durch Inbezugnahme für alles, was sie offenbaren und lehren, aufgenommen. Der angetriebene Turbolader 100 kann mechanisch oder elektrisch an den Motor 104 gekoppelt sein, und verschiedenartige Konfigurationen davon sind möglich.
  • 2A ist ein Schaubild eines mechanisch angetriebenen Turboladers 200 für einen Motor 204 mit einem Turbinenbypass 202 mit einem Zweiwege-Bypassventil 216 in einer Normalkonfiguration. Das Zweiwege-Bypassventil 216 ist an einen Abgaskrümmer 208 des Motors 204 gekoppelt und leitet Abgasgase 206 entweder zu Turbine 210 des mechanisch angetriebenen Turboladers 200 oder zu dem Turbinenbypass 202. Für einen Normalbetrieb des Motors 204 blockiert das Zweiwege-Bypassventil 216 den Turbinenbypass 202 und leitet die gesamten Abgasgase 206 zur Turbine 210. Die Turbine 210 nimmt Energie aus den Abgasgasen 206 auf und führt dem Kompressor 212 sowie dem Motor 204 Leistung zu. Nach dem Durchfluss durch Turbine 210 fließen die Abgasgase 206 durch die Abgasnachbehandlung 214. Der mechanisch angetriebene Turbolader 200 ist mechanisch mit dem Motor 204 gekoppelt und überträgt Leistung zwischen Motor 204 und Turbine 210 und Kompressor 212. Der mechanisch angetriebene Turbolader 200 kann einen Traktionsantrieb aufweisen, der planetenartig mit einem kontinuierlich variablen Getriebe verbunden ist, allerdings sind auch andere Konfigurationen genauso möglich.
  • 2B ist ein Schaubild eines mechanisch angetriebenen Turboladers 200 für einen Motor 204 mit einem Turbinenbypass 202 mit einem Zweiwege-Bypassventil 216 in einer Bypasskonfiguration. Für Kaltstart, Leerlauf- oder Niedriglastbetrieb des Motors 204 kann zusätzliche Wärme für die Abgasnachbehandlung 214 erforderlich sein, um eine Betriebstemperatur zu erreichen und beizubehalten. Das Zweiwege-Bypassventil 216 blockiert die Turbine 210 und leitet die gesamten Abgasgase 206 zu dem Turbinenbypass 202. Dies stellt der Abgasnachbehandlung 214 höhere Temperaturen der Abgasgase 206 bereit, da Wärmetransfer und Energieabsorption aus den Abgasgasen 206 durch Turbine 210 eliminiert wird. Wenn der Turbinenbypass 202 aktiv ist, nimmt die Turbine 210 keine Energie auf, sondern der mechanisch angetriebene Turbolader 200 kann Leistung 218 an den Kompressor 212 von dem Motor 204 bereitstellen, um dem Motor 204 einen verstärkten Luftfluss 220 zuzuführen, um Drehmoment und Leistungspotential des Motors 204 zu erhalten. Wie es in den 2A und 2B gezeigt ist, befindet sich das Zweiwege-Ventil 202 zwischen dem Abgaskrümmer 208 und der Turbine 210 und führt die Abgasgase 206 vollständig entweder der Turbine 210 oder dem Turbinenbypass 202 zu, abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors 204 und der Temperatur der Abgasnachbehandlung 214. Genauso kann auch ein elektrisch angetriebener Turbolader verwendet werden.
  • 2B zeigt auch eine Verengung 217 im Turbinenbypass 202, welche dem Abgaskrümmer 208 Druck bereitstellt, um den AGR (EN: EGR)-Fluss 211 durch einen Hochdruck-AGR-Teil 209 zu ermöglichen, wenn der Turbinenbypass 202 verwendet wird. Wenn das Zweiwege-Bypassventil 216 in einer Bypasskonfiguration ist, können Abgasgase 206 frei zu der Abgasnachbehandlung 214 fließen. Dies reduziert den Druck in dem Abgaskrümmer 208, so dass der AGR-Fluss 211 durch den Hochdruck-AGR-Teil 209 nicht möglich ist. Durch Hinzufügen einer Verengung 217 zum Turbinenbypass 202 kann ein höherer Druck im Abgaskrümmer 208 beibehalten werden, was den AGR-Fluss 211 durch den Hochdruck-AGR-Trakt 209 ermöglicht. Dieser AGR-Fluss 211 kann dazu beitragen, NOx-Emissionen von dem Motor 204 zu reduzieren, wenn der Turbinenbypass 202 verwendet wird. Die Verengung 217 kann eine Blendenplatte, ein Ventil oder sogar ein Designröhrendurchmesser sein oder jeglicher anderer Mechanismus, der einen Druckabfall durch den Turbinenbypass 202 ermöglicht. Die Verengung 217 kann ein fester Teil wie eine Blendenplatte sein, um Unkompliziertheit zu erhalten und Kosten zu minimieren, oder Verengung 217 kann auch eine variable Vorrichtung wie ein gesteuertes Ventil sein, um ein optimiertes Einstellen des Drucks im Abgaskrümmer 208 zu ermöglichen. Ein Minimieren der Oberfläche und Masse der Verengung 217 kann dazu beitragen, einen Wärmetransfer aus den Abgasgasen 206 zu minimieren, um die Abgasgase 206 heiß zu halten. Während eines normalen Betriebs des Motors 204 ist der Turbinenbypass 202 nicht in Verwendung, so dass die Verengung 217 den Motor 204 nicht beeinflusst.
  • 3 ist ein Schaubild eines elektrisch angetriebenen Turboladers 300 mit einem Turbinenbypass 302, der an einen Sekundärauslass 324 eines Abgaskrümmers 308 gekoppelt ist. Der Abgaskrümmer 308 hat einen Primärauslass 322, welcher mit der Turbine 310 eines elektrisch angetriebenen Turboladers 300 gekoppelt ist und Abgasgase 306 einer Turbine 310 zuführt. Dadurch, dass das Bypassventil 316 und der Turbinenbypass 302 an einen separaten Sekundärauslass 324 des Abgaskrümmers gekoppelt sind, kann es möglich werden, ein flexibles Konfektionieren des Turbinenbypasses 302 zu erreichen, sowie das Gewicht zu verringern, das durch den Primärauslass 322 des Abgaskrümmers 308 getragen wird, was die mechanische Integrität der Verbindung zwischen dem Primärauslass 322 des Abgaskrümmers 308 und der Turbine 310 verbessern kann. Das Bypassventil 316 ist während normalem Betrieb des Motors 304 geschlossen, so dass die gesamten Abgasgase 306 durch die Turbine 310 fließen. Wenn zusätzliches Erhitzen der Abgasnachbehandlung 314 nötig ist, öffnet das Bypassventil 316, um es Abgasgasen 306 zu ermöglichen, durch den Turbinenbypass 302 direkt zur Abgasnachbehandlung 314 zu fließen. Wenn der Turbinenbypass aktiv ist, kann die Turbine 310 nicht mehr genug Leistung für den Kompressor 312 des elektrischen angetriebenen Turboladers 300 bereitstellen, aber der elektrisch angetriebene Turbolader 300 kann elektrische Leistung 318 verwenden, um den Kompressor 312 anzutreiben, um dem Motor 304 einen verstärkten Luftfluss 320 zuzuführen, um Drehmoment und Leistungspotential des Motors 304 zu erhalten. Ebenfalls kann ein mechanisch angetriebener Turbolader verwendet werden.
  • 4 ist ein Schaubild eines Turbinenbypasses 402, der mit einem Niedrigdruck-AGR-System 430 gekoppelt ist. Die meisten Dieselmotoren verwenden AGR, um NOx-Emissionen zu reduzieren, üblicherweise durch ein Hochdruck-AGR-System 432. Während eines Normalbetriebs des Motors 404 ist das Bypassventil 416 in einer geschlossenen Position 434 und leitet Abgasgase 406 von dem Abgaskrümmer 408 zur Turbine 410, und das Hochdruck-AGR-System 432 ist aktiv. Während der Verwendung des Turbinenbypasses 402 ist das Bypassventil 416 in einer offenen Position 436 und leitet einen Fluss von Abgasgasen 406 zum Turbinenbypass 402, was den Druck im Abgaskrümmer 408 verringert. Das Hochdruck-AGR-System 432 braucht genügend Druck in dem Abgaskrümmer 408, um zu funktionieren und kann deshalb nicht in der Lage sein, zu funktionieren, wenn der Turbinenbypass 402 aktiv ist. Wenn die Verwendung von AGR durch Motor 404 nötig ist, um NOx-Emissionen zu verringern, wenn der Turbinenbypass 402 aktiv ist, kann das Niedrigdruck-AGR-System 430 verwendet werden. Das Niedrigdruck-AGR-System 430 leitet Abgasgase 406 durch einen Niedrigdruck-AGR-Teil 438 zum Lufteinlass 440, um dem Motor 404 AGR bereitzustellen. Wenn das Niedrigdruck-AGR-System 430 nur verwendet wird, wenn der Turbinenbypass 402 aktiv ist, um Abgasnachbehandlung 414 aufzuheizen, kann jegliche Kühlung des AGR vermieden werden, um die Temperatur der Abgasgase 406 zu erhöhen. Wie es gezeigt ist, ist der Niedrigdruck-AGR-Teil 438 mit dem Turbinenbypass 402 gekoppelt, aber genauso können auch konventionellere Variationen des Niedrigdruck-AGR-Systems 430 verwendet werden. Wenn der Niedrigdruck-AGR-Teil 438 mit dem Turbinenbypass 402 gekoppelt ist, kann das System so eingerichtet sein, dass das Bypassventil 416 einen Fluss von Abgasgasen 406 sowohl an dem Turbinenbypass 402 als auch an dem Niedrigdruck-AGR-Teil 438 steuert. Auf diese Weise wird ein Einzelstellglied-Bypassventil 416 verwendet, um sowohl den Turbinenbypass 402 als auch das Niedrigdruck-AGR-System 430 zu aktivieren. Während eines Normalbetriebs des Motors 404 ist das Bypassventil 416 in einer geschlossenen Position 434, was sowohl den Turbinenbypass 402 als auch das Niedrigdruck-AGR-System 430 inaktiv schaltet und einen Fluss durch beide verhindert. Wenn das Bypassventil 416 in die offene Position 436 bewegt wird, werden Abgasgase 406 sowohl zu dem Turbinenbypass 402 als auch dem Niedrigdruck-AGR-Teil 438 geleitet. Eine Verengungsblende 442 kann innerhalb des Niedrigdruck-AGR-Teils 438 beinhaltet sein, welche ausgestaltet ist, eine erwünschte Menge von AGR dem Lufteinlass 440 bereitzustellen, wenn das Bypassventil 416 in einer offenen Position 436 ist, so dass zusätzliche variable Ventile im Niedrigdruck-AGR-System 430 nicht benötigt werden.
  • 5 ist ein Schaubild eines Turbinenbypasses 502 mit einer zusätzlichen Abgasnachbehandlungsvorrichtung 550 und Isolation 552. Wenn die Abgasnachbehandlung 514 unterhalb der Betriebstemperatur ist und Turbinenbypass 502 aktiv ist, kann die zusätzliche Abgasnachbehandlungsvorrichtung 550 dazu beitragen, Emissionen in Abgasgasen 506 zu reduzieren, welche andernfalls freigesetzt würden. Die zusätzliche Abgasnachbehandlungsvorrichtung 550 kann aus einem NOx-Speicherkatalysator (lean NOx trap, LNT) oder einem passiven NOx-Adsorber bestehen, allerdings können genauso gut andere Arten von Vorrichtungen und Kombinationen verwendet werden. Im Falle eines NOx-Speicherkatalysators oder einem passiven NOx-Adsorber werden NOx-Emissionen gefangen, wenn der Turbinenbypass 502 aktiv ist. Sobald die Abgasnachbehandlung 514 auf Betriebstemperatur aufgeheizt worden ist, kann das NOx freigegeben werden, um dann durch die Abgaswärmebehandlung 514 geeignet reduziert zu werden. Im Wesentlichen kann die zusätzliche Abgaswärmebehandlungsvorrichtung 550 schädliche Emissionen einfangen, bis die Abgasnachbehandlung 514 betriebsbereit ist. 5 zeigt weiter Isolation 552, welche um den Abgaskrümmer 508 und den Turbinenbypass 502 gewickelt ist. Das Vorsehen der Isolation 552 trägt dazu bei, die Temperatur der Abgasgase 506 hoch zu halten, um die Abgaswärmebehandlung 514 weiter aufzuheizen. Sowohl die zusätzliche Abgasnachbehandlungsvorrichtung 550 als auch die Isolation 552 können mit jeder der Konfigurationen verwendet werden, die mit Bezug auf die 1-4 diskutiert wurden.
  • 6 ist ein Schaubild eines Steuersystems 600 zum Einstellen der Temperatur der Abgasnachbehandlung 614. Die elektronische Steuerung 660 sendet elektronische Signale zum Steuern verschiedener Teile, unter anderem Motor 604, den angetriebenen Turbolader 601 und das Bypassventil 616. Um die Betriebsfähigkeit der Abgasnachbehandlung 614 zu überwachen, sendet der erste Temperatursensor 662 ein Messergebnis der Temperatur der Abgasnachbehandlung 614 an die elektronische Steuerung 660. Die elektronische Steuerung 660 vergleicht dieses Temperaturmessergebnis mit einer Betriebsgrenzwert-Temperatur der Abgasnachbehandlung 614 und veranlasst die Öffnung des Bypassventils 616, um Abgasgase 606 durch den Turbinenbypass 602 der Abgasnachbehandlung 614 zuzuführen, wenn die gemessene Temperatur der Abgasnachbehandlung 614 unterhalb dem Betriebsgrenzwert ist. Zusätzlich kann die elektronische Steuerung 660 eine gemessene Temperatur der Abgasgase 606 von einem zweiten Temperatursensor 664 empfangen. Wenn die gemessene Temperatur der Abgasgase 606 unterhalb des Betriebsgrenzwerts der Abgasnachbehandlung 614 ist, kann die elektronische Steuerung 660 den Motor 604 veranlassen, die Geschwindigkeit zu erhöhen zum Erhöhen der Temperatur der Abgasgase 606 bis auf ein gewünschtes Niveau zum Aufwärmen der Abgasnachbehandlung 614. Ein anderer Steuermodus, der durch die elektronische Steuerung 660 verwendet werden kann, ist die Steuerung eines Einlassluftflusses 660 zu dem Motor 604 durch Steuern der Rotationsgeschwindigkeit des angetriebenen Turboladers 601. Da der angetriebene Turbolader 601 Leistung vom Motor 604 empfangen kann, kann die Rotationsgeschwindigkeit des angetriebenen Turboladers 601 unabhängig von dem Fluss der Abgasgase 606 gesteuert werden. Erhöhen der Geschwindigkeit des angetriebenen Turboladers 601 kann die Flussrate des Einlassluftflusses 666 und der Abgasgase 606 erhöhen. Während eines Kaltstarts des Motors 604 kann eine Rate des Wärmeflusses zu der Wärmenachbehandlung 614 wichtiger sein als die Temperatur der Abgasgase 606. Erhöhen der Flussrate der Abgasgase 606 kann das Niveau des Wärmeflusses zur Abgasnachbehandlung 614 erhöhen, und die elektronische Steuerung 660 kann so die Rotationsgeschwindigkeit des angetriebenen Turboladers 601 steuern, um der Abgasnachbehandlung 614 Wärmefluss auf einem erwünschten Niveau zuzuführen. Das Steuersystem 600 kann verschiedene Aspekte des Systems steuern, unter anderem das Bypassventil 616, den Motor 604 und den angetriebenen Turbolader 601, um der Abgasnachbehandlung 614 eine erwünschte Flussrate und Temperatur von Abgasgasen 606 zuzuführen zur thermischen Verwaltung der Abgasnachbehandlung 614.
  • Die vorangehende Beschreibung der Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie soll jedoch keinesfalls erschöpfend wirken oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken, so dass auch weitere Modifikationen und Variationen im Hinblick auf die obigen Lehren möglich sind. Das Ausführungsbeispiel wurde ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung bestmöglich zu erläutern und es damit anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen und verschiedenen Modifikationen einzusetzen, wie sie für die jeweilige beabsichtigte Verwendung geeignet sind. Die angehängten Ansprüche sollen damit auch weitere alternative Ausführungen der Erfindung umfassen, sofern nicht durch den Stand der Technik beschränkt.
  • 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.
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    • US 8608609 [0006]
    • US 9670832 [0006]
    • US 9581078 [0006]

Claims (20)

  1. Ein Turbinenbypass für einen angetriebenen Turbolader für einen Motor aufweisend: einen Abgaskrümmer von dem Motor gekoppelt an eine Turbine von dem angetriebenen Turbolader; Abgasnachbehandlung der Turbine nachgeschaltet angeordnet; ein Bypassventil gekoppelt an den Abgaskrümmer und die Abgasnachbehandlung; eine elektronische Steuerung, die das Bypassventil während eines Kaltstarts oder während Niedriglast- und Leerlaufbedingungen von dem Motor öffnet, so dass Abgasgase von dem Abgaskrümmer der Abgasnachbehandlung zugeleitet werden, um zusätzliche Wärme der Abgasnachbehandlung zuzuleiten.
  2. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 1, wobei das Bypassventil ein Zweiwege-Ventil ist, das zwischen dem Abgaskrümmer und der Turbine angeordnet ist, und das die Abgasgase vollständig entweder der Turbine oder dem Turbinenbypass zuleitet.
  3. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 2 weiter aufweisend: eine Verengung in dem Turbinenbypass, die dem Abgaskrümmer Druck bereitstellt, um AGR-Fluss durch einen Hochdruck-AGR-Teil zu ermöglichen.
  4. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 1, wobei der Abgaskrümmer und der Turbinenbypass in Isolation eingewickelt sind, um die Temperatur der Abgasgase, die der Abgasnachbehandlung zugeleitet werden, weiter zu erhöhen.
  5. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 1 weiter aufweisend: einen Niedrigdruck-AGR-Teil gekoppelt mit dem Turbinenbypass, um dem Motor AGR-Fluss zuzuleiten, wenn der Turbinenbypass aktiv ist.
  6. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 4, wobei das Bypassventil den Fluss der Abgasgase sowohl zum Turbinenbypass als auch zu dem Niedrigdruck-AGR-Teil steuert.
  7. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 1 weiter aufweisend: eine zusätzliche Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die in dem Turbinenbypass angeordnet ist.
  8. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 6, wobei die zusätzliche Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen NOx-Speicherkatalysator aufweist.
  9. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 6, wobei die zusätzliche Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen passiven NOx-Adsorber aufweist.
  10. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 1, wobei der angetriebene Turbolader ein mechanisch angetriebener Turbolader ist.
  11. Der Turbinenbypass gemäß Anspruch 1, wobei der angetriebene Turbolader ein elektrisch angetriebener Turbolader ist.
  12. Ein Verfahren des Zuführens von Abgasgasen von einem Abgaskrümmer eines Motors durch einen Turbinenbypass direkt an eine Abgasnachbehandlung aufweisend: Bereitstellen einer Turbine in einem angetriebenen Turbolader, die an den Abgaskrümmer gekoppelt ist; Bereitstellen eines Bypassventils, das an den Abgaskrümmer gekoppelt ist, das geöffnet wird, um die Abgasgase zu veranlassen, von dem Abgaskrümmer durch den Turbinenbypass zu der Abgasnachbehandlung zu fließen, was der Abgasnachbehandlung zusätzliche Wärme zuführt; Antreiben eines Kompressors des angetriebenen Turboladers von dem Motor zum Zuführen eines verstärkten Luftflusses zu dem Motor, wenn der Turbinenbypass geöffnet ist.
  13. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Bypassventil die Abgasgase vollständig entweder der Turbine oder dem Turbinenbypass zuführt.
  14. Das Verfahren gemäß Anspruch 12 weiter aufweisend: Bereitstellen einer Verengung in dem Turbinenbypass, welche dem Abgaskrümmer Druck zum Ermöglichen eines AGR-Flusses durch einen Hochdruck-AGR-Teil bereitstellt.
  15. Das Verfahren gemäß Anspruch 12 weiter aufweisend: Einwickeln des Abgaskrümmers und der Turbine mit Isolation.
  16. Das Verfahren gemäß Anspruch 12 weiter aufweisend: Koppeln eines Niedrigdruck-AGR-Teils an den Turbinenbypass zum Bereitstellen eines AGR-Flusses zu dem Motor, wenn der Turbinenbypass aktiv ist.
  17. Das Verfahren gemäß Anspruch 16 weiter aufweisend: Steuern eines Flusses der Abgasgase sowohl an den Turbinenbypass als auch an den Niedrigdruck-AGR-Teil mit dem Bypassventil.
  18. Das Verfahren gemäß Anspruch 12 weiter aufweisend: Platzieren einer zusätzlich Abgasnachbehandlungsvorrichtung innerhalb des Turbinenbypasses.
  19. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der angetriebene Turbolader mechanisch angetrieben ist.
  20. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der angetriebene Turbolader elektrisch angetrieben ist.
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