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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren (ICE) werden oftmals dazu herangezogen, ein erhebliches Leistungsniveau über längere Zeiträume auf zuverlässiger Grundlage zu erzeugen. Bei vielen solcher ICE-Einheiten wird ein Aufladegerät eingesetzt, wie ein von einer Abgasturbine angetriebener Turbolader, der den Luftstrom komprimiert, bevor er in den Einlassverteiler des Motors eintritt, um Leistung und Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen.
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Im Einzelnen ist ein Turbolader ein Zentrifugal-Gaskompressor, der mehr Luft und damit mehr Sauerstoff in die Verbrennungskammern des ICE presst, als andernfalls mit normalem Umgebungsluftdruck erreichbar ist. Die zusätzliche Masse sauerstoffhaltiger Luft, die in den ICE gepresst wird, verbessert den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors, indem dieser mehr Kraftstoff in einem gegebenen Zyklus verbrennen kann und dadurch mehr Leistung erzeugt.
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Ein typischer Turbolader beinhaltet eine zentrale Welle, die mit einem oder mehreren Lagern gelagert ist und eine Drehbewegung zwischen einem abgasgetriebenen Turbinenrad und einem Luft-Kompressorrad überträgt. Turbine und Verdichterrad sind an der Welle befestigt, die in Kombination mit verschiedenen Lagerkomponenten die Turbolader-Drehbaugruppe bilden.
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Die Trägheit einer derartigen Rotationsbaugruppe beeinflusst normalerweise das Ansprechen des Turboladers, wobei der Durchmesser des Turbinenrads einer der hauptsächlichen Faktoren ist. Da jedoch andererseits der Turbolader im Allgemeinen in einem spezifischen Drehzahl- und Luftdurchflussbereich effizient arbeitet, ist der Durchmesser des Turbinenrads zudem ein wesentlicher Faktor zur Erzeugung des zur Erhöhung der Leistung erforderlichen Luftdurchflusses. Derartige Erwägungen bedingen oftmals einen Kompromiss zwischen maximaler Motorleistung und Ansprechverhalten.
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KURZDARSTELLUNG
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Vorgesehen ist ein Turbolader, der ein Turbinenrad, das konfiguriert ist, um einer Antriebswelle ein Drehmoment zu verleihen, ein Verdichterrad, das konfiguriert ist, um von einer angetriebenen Welle angetrieben zu werden, eine Einwegkupplung, die die Antriebswelle und die angetriebene Welle derart verbindet, dass die Antriebswelle Drehmoment auf die angetriebene Welle ausüben kann und die angetriebene Welle die Antriebswelle überlaufen kann, und einen Motor-Generator, der in der Lage ist, selektiv Drehmoment auf die angetriebenen Welle oder das Verdichterrad auszuüben, und/oder einen elektrischen Strom erzeugen kann, beinhaltet. Der Motor-Generator kann elektrischen Strom über Drehmoment erzeugen, das von der Antriebswelle bereitgestellt wird. Der Turbolader kann ferner eine elektrische Energiespeichervorrichtung beinhalten, und die Energiespeichervorrichtung kann selektiv durch den von dem Motor-Generator erzeugten elektrischen Strom regeneriert werden. Der Turbolader kann ferner eine elektrische Energiespeichervorrichtung beinhalten, und der Motor-Generator kann so konfiguriert werden, dass er die Energiespeichervorrichtung abwechselnd regeneriert und die angetriebene Welle mit Nachlaufdrehzahlen relativ zu der Antriebswelle antreibt. Der Turbolader kann ferner eine programmierbare Steuerung beinhalten, die zum Steuern des Motor-Generators konfiguriert ist.
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Ein Verbrennungsmotor ist ebenfalls vorgesehen. Der Verbrennungsmotor beinhaltet einen Zylinderblock, der einen Zylinder definiert, einen am Zylinderblock montierten Zylinderkopf, der konfiguriert ist, um dem Zylinder Luft und Kraftstoff zur Verbrennung darin zuzuführen, einen Abgaskrümmer, der mit dem Zylinderkopf wirkverbunden ist und einen Auslass, der zum Austreiben von Abgas aus dem Zylinder konfiguriert ist, und einen Turbolader, der konfiguriert ist, um einen Luftstrom, der von der Umgebung zur Abgabe an den Zylinder erhalten wird, unter Druck zu setzen. Der Turbolader beinhaltet ein Turbinenrad, das konfiguriert ist, um durch das Abgas von dem Auslass angetrieben zu werden und ein Drehmoment auf die Antriebswelle aufzubringen, ein Verdichterrad, das konfiguriert ist, um einen von der Umgebung empfangenen Luftstrom zur Abgabe an den Zylinder mit Druck zu beaufschlagen, wenn er von einer angetriebenen Welle angetrieben wird, eine Einwegkupplung, die die Antriebswelle und die angetriebene Welle wirkverbindet, sodass die angetriebene Welle der Antriebswelle nachlaufen kann, und einen Motor-Generator, der in der Lage ist, selektiv Drehmoment auf die angetriebene Welle oder das Verdichterrad auszuüben, und/oder einen elektrischen Strom zu erzeugen. Der Motor-Generator kann elektrischen Strom über Drehmoment erzeugen, das von der Antriebswelle bereitgestellt wird. Der Verbrennungsmotor kann ferner eine elektrische Energiespeichervorrichtung beinhalten, und die Energiespeichervorrichtung kann selektiv durch den von dem Motor-Generator erzeugten elektrischen Strom regeneriert werden. Der Verbrennungsmotor kann ein Fahrzeug antreiben, und der Motor-Generator kann die Energiespeichervorrichtung während des Fahrzeugbetriebs ohne Bremsung regenerieren, wenn das vom Turbinenrad an die angetriebene Welle übertragene Drehmoment das gewünschte Drehmoment überschreitet und während Fahrzeugbremsereignissen. Der Verbrennungsmotor kann ferner eine elektrische Energiespeichervorrichtung beinhalten, und der Motor-Generator kann so konfiguriert werden, dass er die Energiespeichervorrichtung abwechselnd regeneriert und die angetriebene Welle mit Nachlaufdrehzahlen relativ zu der Antriebswelle antreibt. Der Verbrennungsmotor kann ferner eine programmierbare Steuerung beinhalten, die zum Steuern des Motor-Generators konfiguriert ist.
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Ebenfalls wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein angetriebenes Rad und einen Antriebsstrang beinhaltet, der einen Verbrennungsmotor und eine Getriebebaugruppe beinhaltet, die mit dem Motor wirkverbunden und dazu konfiguriert ist, das Motordrehmoment auf das angetriebene Rad zu übertragen. Der Motor kann einen Zylinderblock beinhalten, der einen Zylinder definiert, einen Zylinderkopf, der an dem Zylinderblock montiert und konfiguriert ist, um dem Zylinder Luft und Kraftstoff zur Verbrennung darin zuzuführen, einen Abgaskrümmer, der mit dem Zylinderkopf wirkverbunden ist und einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass aufweist, und jeder von dem ersten und dem zweiten Auslass kann konfiguriert sein, um Abgas aus dem Zylinder, einem ersten Turbolader und einem zweiten Turbolader auszustoßen. Der erste Turbolader kann ein erstes Turbinenrad beinhaltet, das konfiguriert ist, um durch das Abgas von dem ersten Auslass angetrieben zu werden und ein Drehmoment auf eine erste Antriebswelle aufzubringen, ein erstes Verdichterrad, das konfiguriert ist, um einen von der Umgebung empfangenen Luftstrom zur Abgabe an den Zylinder mit Druck zu beaufschlagen, wenn er von einer ersten angetriebenen Welle angetrieben wird, eine Einwegkupplung, die die erste Antriebswelle und die erste angetriebene Welle wirkverbindet, sodass die erste angetriebene Welle der ersten Antriebswelle nachlaufen kann, und einen ersten Motor-Generator, der in der Lage ist, selektiv Drehmoment auf die erste angetriebene Welle oder das erste Verdichterrad auszuüben, und/oder einen elektrischen Strom über die erste Antriebswelle zu erzeugen. Der zweite Turbolader kann ein zweites Turbinenrad beinhaltet, das konfiguriert ist, um durch das Abgas von dem zweiten Auslass angetrieben zu werden und ein Drehmoment auf eine zweite Antriebswelle aufzubringen, ein zweites Verdichterrad, das konfiguriert ist, um einen von der Umgebung empfangenen Luftstrom zur Abgabe an den Zylinder mit Druck zu beaufschlagen, wenn er von einer zweiten angetriebenen Welle angetrieben wird, eine Einwegkupplung, die die zweite Antriebswelle und die zweite angetriebene Welle wirkverbindet, sodass die zweite angetriebene Welle der zweiten Antriebswelle nachlaufen kann, und einen zweiten Motor-Generator, der in der Lage ist, selektiv Drehmoment auf die zweite angetriebene Welle oder das zweite Verdichterrad auszuüben, und/oder einen elektrischen Strom über die zweite Antriebswelle zu erzeugen.
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Der erste Turbolader kann ein Niederdurchfluss-Turbolader sein. Der zweite Turbolader kann ein Hochdurchfluss-Turbolader sein. Das Fahrzeug kann ferner eine Strömungswächter beinhalten, die konfiguriert ist, um das Abgas selektiv zum ersten Turbolader und dem zweiten Turbolader zu leiten. Das Fahrzeug kann ferner eine programmierbare Steuerung beinhalten, konfiguriert zum Steuern und Koordinieren des Betriebs des Strömungswächters, des ersten Motor-Generators und des zweiten Motor-Generators. Das Fahrzeug kann ferner eine elektrische Energiespeichervorrichtung beinhalten, und die Energiespeichervorrichtung kann durch den elektrischen Strom, der von einem oder mehreren des ersten Motor-Generators und des zweiten Motor-Generators erzeugt wird, selektiv regeneriert werden. Der erste Motor-Generator kann die Energiespeichervorrichtung während des Fahrzeugbetriebs ohne Bremsung regenerieren, wenn das von dem ersten Turbinenrad an die erste angetriebene Welle übertragene Drehmoment ein gewünschtes Drehmoment überschreitet und während Fahrzeugbremsereignissen. Der zweite Motor-Generator kann die Energiespeichervorrichtung während des Fahrzeugbetriebs ohne Bremsung regenerieren, wenn das von dem zweiten Turbinenrad an die zweite angetriebene Welle übertragene Drehmoment ein gewünschtes Drehmoment überschreitet und während Fahrzeugbremsereignissen. Das Fahrzeug kann ferner eine programmiere Steuerung beinhalten, die konfiguriert ist, um den von einem oder mehreren des ersten Motor-Generators und des zweiten Motor-Generators erzeugten elektrischen Strom zu der Energiespeichereinheit zu leiten. Das Fahrzeug kann ferner eine elektrische Energiespeichervorrichtung beinhalten, und der erste Motor-Generator kann so konfiguriert sein, dass er abwechselnd die Energiespeichervorrichtung regeneriert und die erste angetriebene Welle mit Nachlaufdrehzahlen relativ zu der ersten Antriebswelle antreibt und der zweite Motor-Generator kann konfiguriert sein, um abwechselnd die Energiespeichervorrichtung zu regenerieren und die zweite angetriebene Welle mit Nachlaufdrehzahlen relativ zu der zweiten Antriebswelle anzutreiben.
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Weitere Zwecke, Vorteile und neuartige Merkmale der Ausführungsformbeispiele ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 2 veranschaulicht eine schematische Querschnitts-Draufsicht eines Motors gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
- 3 veranschaulicht eine schematische Querschnitts-Draufsicht eines Motors gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
- 4 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht eines repräsentativen Turboladers gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 5A veranschaulicht eine schematische Ansicht eines Turboladers gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
- 5B veranschaulicht eine schematische Ansicht eines Turboladers gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Verweisnummern in den einzelnen Figuren gleiche oder ähnliche Komponenten bezeichnen, stellt 1 ein Fahrzeug 10 dar, in dem ein Antriebsstrang 12 zum Vortrieb desselben beispielsweise über angetriebene Räder 14 zur Anwendung kommt. Wie gezeigt, beinhaltet der Antriebsstrang 12 einen fremdgezündeten oder kompressionsgezündeten Verbrennungsmotor 16, und eine mit diesem wirkverbundene Getriebeeinheit 18. Der Antriebsstrang 12 kann aus einem Hybridsystem bestehen, das den Motor 16 mit einem oder mehreren Motoren/Generatoren kombiniert, die nicht dargestellt sind, deren Existenz sich der technisch versierte Fachmann jedoch gut vorstellen kann.
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2 veranschaulicht Motor 16, der einen Zylinderblock 20 mit einer Vielzahl von darin angeordneten Zylindern 22 und einen Zylinderkopf 24 beinhaltet, der auf dem Zylinderblock montiert ist. Wie in den 2-3 gezeigt, kann der Zylinderkopf 24 in den Zylinderblock 20 integriert oder mit diesem zusammen gegossen sein. Der Zylinderkopf 24 erhält Luft und Kraftstoff zur Verwendung in den Zylindern 22 für die nachfolgende Verbrennung. Jeder Zylinder 22 beinhaltet einen Kolben, der konfiguriert ist, um sich hin und her zu bewegen. In den Zylindern 22 sind Brennkammern 28 zwischen der Bodenfläche des Zylinderkopfes 24 und den Kolbenböden ausgebildet. Jede der Brennkammern 28 erhält vom Zylinderkopf 24 Kraftstoff und Luft, die ein Kraftstoff-/Luftgemisch zur nachfolgenden Verbrennung innerhalb der entsprechenden Brennkammer bilden. Es ist ein Vierzylinder-Reihenmotor dargestellt; die vorliegende Offenbarung ist aber keineswegs auf diesen Motortyp beschränkt und kann auch für Motoren mit einer anderen Zylinderanzahl oder -anordnung angewendet werden.
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Weitere optionale Komponenten können eine erste Fluidpumpe 26 und eine zweite Fluidpumpe 30 beinhalten, die auf dem Motor 16 angeordnet sind. Die erste Fluidpumpe 26 ist zur Umwälzung von unter Druck stehendem Kühlmittel 27 konfiguriert, das Wärme von verschiedenen Subsystemen des Motors 16 abführt, wie Kolben und Ventile, wie ein technisch versierter Fachmann verstehen wird. Die zweite Fluidpumpe 30 ist zur Umwälzung von unter Druck stehendem Öl 31 konfiguriert, das empfindliche Komponenten schmiert, wie die Lager des Motors 16. Jede der ersten und zweiten Fluidpumpen 26, 30 kann mechanisch angetrieben werden, direkt durch die Rotation von Komponenten des Motors 16, wie der Kurbelwelle, oder durch einen entsprechenden Elektromotor (nicht dargestellt).
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Der Motor 16 beinhaltet auch eine Kurbelwelle (nicht dargestellt), konfiguriert zur Rotation im Zylinderblock 20. Die Kurbelwelle wird von den Kolben als Ergebnis der Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemisches mit einem geeigneten Verhältnis in den Brennkammern 28 in Rotation versetzt. Nachdem das Kraftstoff-/Luftgemisch in einer speziellen Brennkammer 28 verbrannt ist, dient die Hin- und Herbewegung eines bestimmten Kolbens dazu, Nachverbrennungsprodukte („Abgas“) 32 aus dem jeweiligen Zylinder 22 auszutreiben. Der Zylinderkopf 24 ist ebenfalls zum Abführen von Abgas 32 aus den Brennkammern 28 über einen Abgaskrümmer 34 konfiguriert. Wie in den 2-3 gezeigt, kann der Abgaskrümmer 34, in den Zylinderkopf 24 eingegossen, d. h. integriert sein. Die Abgaskanäle der verschiedenen Zylinder 22 laufen im Abgaskrümmer 34 zusammen und bilden zwei separate Auslässe, einen ersten Auslass 34-1 und einen zweiten Auslass 34-2, ausgebildet zum Abführen des ausgestoßenen Abgases 32 aus allen Zylindern 22.
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Der Motor 16 beinhaltet weiterhin ein Turboladesystem 36, konfiguriert zur Entwicklung von Ladedruck, d. h. zur Druckbeaufschlagung eines Luftstroms 38, eintretend aus der Umgebung, zur Zuführung zu den Zylindern 22. Das Turboladersystem kann einen oder mehrere Turbolader beinhalten. Zur Veranschaulichung ist das Turboladesystem 36 als eine zweistufige Zwangsansauganordnung für den Motor 16 dargestellt, die einen Niederdurchfluss-Turbolader 40 (d. h. Hochdruck-Turbolader) beinhaltet, der in Fluidverbindung mit dem Abgaskrümmer 34 steht und konfigurationsgemäß von dem Abgas 32 aus dem ersten Auslass 34-1 angetrieben wird. Der Niederdurchfluss-Turbolader 40 setzt den Luftstrom 38 unter Druck und führt ihn bei niedrigeren Durchflussraten des Abgases 32 an die Zylinder 22 zu, wie sie normalerweise bei niedrigeren Drehzahlen des Motors 16 erzeugt werden, wie beispielsweise unterhalb von etwa 3 000 U/min.
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Das zweistufige Turboladesystem 36 beinhaltet außerdem einen Hochdurchfluss-Turbolader 42 (d. h. Niederdruck), der in Fluidverbindung mit dem Abgaskrümmer 34 steht und konfigurationsgemäß von dem Abgas 32 aus dem zweiten Auslass 34-2 angetrieben wird. Der Hochdurchfluss-Turbolader 42 setzt den Luftstrom 38 unter Druck und führt ihn bei höheren Durchflussraten des Abgases 32 den Zylindern 22 zu, wie sie normalerweise bei höheren Drehzahlen des Motors 16 erzeugt werden, wie beispielsweise etwa bei oder über 3 000 U/min. Um derartigen spezifischen Drehzahlen des Motors und Durchflussraten des Luftstroms 38 standzuhalten, ist der Niederdurchfluss-Turbolader 40 normalerweise im Vergleich kleiner bemessen und weist daher eine geringere Rotationsträgheit auf als der Hochdurchfluss-Turbolader 42. Das Turboladesystem 36 kann auch einen Bypass (nicht dargestellt) mit einem Rückschlagventil oder einem aktiv regelbaren Ventil anwenden, um den druckbeaufschlagten Luftstrom 38 vom Hochdurchfluss-Turbolader 42 zu den Zylindern 22 zu leiten, wenn die Durchflussraten die Grenzen des Niederdurchfluss-Turboladers 40 überschreiten. Daher ist der Abgassammler 34 wirkverbunden mit dem Zylinderkopf 24, und die zwei getrennten Auslassöffnungen 34-1 und 34-2 ermöglichen, die Turbolader 40, 42 in ausreichendem Abstand voneinander einzubauen.
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Das zweistufiges Turboladesystem 36 kann zum Betrieb als sequentielles System konfiguriert sein, in dem zumindest in einigen Motordrehzahlbereichen (z. B. niedrigeren Motordrehzahlen) sowohl Nieder- und Hochdurchfluss-Turbolader simultan arbeiten, d. h., mit betrieblicher Überlappung. Ein zweistufiges Turboladersystem 36 kann auch konfiguriert sein, um Ladedruck als ein abgestuftes System zu erzeugen, in dem der Nieder- und Hochdurchfluss-Turbolader den Ladedruck aufeinanderfolgend, ohne jegliche betriebliche Überlappung, erzeugen. So kann beispielsweise der Turbolader mit dem größeren Durchfluss den Einlassluftdruck so stark wie möglich erhöhen (z. B. das Zweifache des Einlassdrucks), und der oder die nachfolgenden Turbolader mit dem kleineren Durchfluss können die Ansaugluft aus der vorhergehenden Stufe weiter komprimieren (z. B. auf einen zusätzlichen zweifachen Einlassdruck, für eine Gesamtaufladung das vierfache des Atmosphärendruck).
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Der Motor 16 beinhaltet außerdem ein Lufteinlasssystem, das vor dem Turboladers 40, 42 vorgeschaltet einen Luftkanal und einen Luftfilter beinhalten kann, konfiguriert zur Leitung des Luftstroms 38 von der Umgebung zum Turboladesystem 36. Das Einlasssystem ist nicht dargestellt, seine Existenz dürfte dem technisch versierten Fachmann jedoch gut bekannt sein. Die beiden Turbolader 40, 42 können jeweils auch in Fluidverbindung mit einem Einlassverteiler stehen (nicht dargestellt), der zur Verteilung des druckbeaufschlagten Luftstroms 38 auf die einzelnen Zylinder 22 konfiguriert ist, um diesen mit einer geeigneten Kraftstoffmenge zu mischen und das daraus resultierende Kraftstoff-/Luft-Gemisch anschließend zu verbrennen.
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Wie in den 2-3 dargestellt, beinhaltet das Turboladesystem 36 zudem einen Strömungswächter 64. Die Durchfluss-Regeleinheit 64 ist am Zylinderkopf 24 angebaut und direkt am zweiten Auslass 34-2 des Abgassammlers 34 befestigt, mit dem sie in Fluidkommunikation steht. Der Hochdurchfluss-Turbolader 42 ist an dem Strömungswächter 64 angebaut, sodass das Abgas 32 nur auf den Hochdurchfluss-Turbolader zugreifen kann, nachdem es zuerst den Strömungswächter passiert hat. Ein Fluidströmungsweg aus dem ersten Krümmerauslass 34-1 wird ungehindert aufrechterhalten, sodass das Abgas 32 in den Niederdurchfluss-Turbolader 40 strömen kann, währen ein anderer Fluidströmungsweg von dem zweiten Krümmerauslass 34-2 mit dem Strömungswächter 64 verbunden ist.
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Die Durchfluss-Regeleinheit 64 beinhaltet ein Ventil 66 und eine Kammer 68, und wird dazu benutzt, den Fluid-Durchflussweg vom zweiten Abgassammler-Auslass 34-2 in den Hochdurchfluss-Turbolader 42 zu öffnen oder zu schließen. Die Durchfluss-Regeleinheit 64 ist auch seitlich geöffnet, d. h. sie steht in Fluidverbindung mit dem Niederdurchfluss-Turbinengehäuse 40-1. Wie dargestellt, kann das Ventil 66 als Klappe konfiguriert sein, die um eine Y-Achse geschwenkt wird, um die Durchfluss-Regeleinheit 64 selektiv zu öffnen und zu schließen. Wenn der Strömungswächter 64 geschlossen ist und das Ventil 66 den zweiten Krümmerauslass 34-2 absperrt, strömt das Abgas 32 auf natürliche Weise in den Niederdurchfluss-Turbolader 40. Nach dem Niederdurchfluss-Turbolader 40 tritt das Abgas 32 aus dem Niederdurchfluss-Turbinengehäuse 40-1 in das Hochdurchfluss-Turbinengehäuse 42-1 stromabwärts des Ventils 66 aus. Andererseits wird der Druck auf beiden Seiten des Niederdurchfluss-Turbinengehäuses 40-1 ausgeglichen und das Abgas 32 strömt auf natürliche Weise in das Hochdurchfluss-Turbinengehäuse 42-1, weil die Kammer 68 in Fluidverbindung mit dem Niederdurchfluss-Turbinengehäuse 40-1 steht, wenn das Ventil 66 den zweiten Krümmerauslass 34-2 voll öffnet.
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Das Ventil 66 kann so bemessen werden, dass es den betrieblichen Übergangspunkt zwischen dem Niederdurchfluss Turbinenrad 40-2 und dem Hochdurchfluss Turbinenrad 42-2 auswählt. Der Einlass in den Strömungswächter 64 kann über das Ventil 66 auch dazu moduliert werden, um die Strömung des Abgases 32 durch das Niederdurchfluss-Turbinengehäuse 40-1 anzupassen oder zu variieren, um damit die Überlappung zwischen dem Betrieb der Nieder- und Hochdurchfluss-Turbolader 40, 42 zu variieren. Die relativen Größen der Nieder- und Hochdurchfluss Turbinengehäuse 40-1, 42-1 werden so gewählt, dass der Betriebsübergangspunkt zwischen dem Niederdurchfluss-Turbinenrad 40-2 und dem Hochdurchfluss-Turbinenrad 42-2 variiert werden kann. Demzufolge kann der kontrollierte Einlass in die Kammer 68 des Ventils 66 auch dazu benutzt werden, um den sequenziellen Betrieb der beiden Turbolader 40, 42 zu steuern. Durch eine derartige Ausbildung ist der Strömungswächter 64 dazu konfiguriert, das Abgas 32 selektiv zum Niederdurchfluss-Turbolader 40 und zum Hochdurchfluss-Turbolader 42 zu leiten, und damit den Übergang zwischen dem Niederdurchfluss-Turbolader und dem Hochdurchfluss-Turbolader während des Motorbetriebs 16 effektiv zu gestalten.
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Wie in 4 gezeigt, beinhaltet jeder der Turbolader 40 und 42 eine Rotationsbaugruppe, die jeweilige Turbinenräder 40-2 und 42-2 beinhaltet, die an den entsprechenden Wellen 40-3 und 42-3 montiert sind. Die Turbinenräder 40-2 und 42-2 sind so konfiguriert, dass sie zusammen mit den jeweiligen Wellen 40-3, 42-3 durch von den Zylindern 22 ausgestoßenes Abgas 32 gedreht werden. Die Turbinenräder 40-2 und 42-2 werden normalerweise aus einem temperatur- und oxidationsresistenten Werkstoff gefertigt, wie einer Legierung auf Nickel-Chrom-Basis, um Temperaturen des Abgases 32 zuverlässig zu widerstehen.
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Die Turbinenräder 40-2 und 42-2 sind im Innern jeweiliger Turbinengehäuse 40-1 und 42-1 untergebracht, die normalerweise aus Metall (z. B. Gusseisen oder Stahl) gefertigt und auf geeignete Weise mit entsprechenden Turbinenspiralen oder Turbinenschnecken konfiguriert, d. h. konstruiert und bemessen sind. Die Turbinenschnecken der Turbinengehäuse 40-1 und 42-1 nehmen das Abgas 32 auf und leiten die Gase zu den jeweiligen Turbinenrädern 40-2 und 42-2. Die Turbinenschnecken sind konfiguriert zum Erzielen spezifischer Leistungsdaten, wie Wirkungsgrad und Ansprechzeit der jeweiligen Turbolader 40 und 42. Jedes der Turbinengehäuse 40-1 und 42-1 kann auch ein integriertes Ladedrucksteuerventil (nicht dargestellt) beinhalten und/oder ein Turbolader mit variabler Geometrie sein, um die präzise Regelung des vom Turboladesystem 36 erzeugten Ladedrucks (. z. B. den Übergang und/oder die Überlappung zwischen dem Betrieb vom Niederdurchfluss-Turbolader 40 und dem Hochdurchfluss-Turbolader 42) zu erleichtern. Der Strömungswächter 64 kann als Ladedrucksteuerventil für den Niederdurchfluss-Turbolader 40 dienen.
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Jeder Turbolader 40, 42 beinhaltet ferner ein Verdichterrad 40-6 und 42-6, montiert auf die jeweilige Welle 40-3, 42-3. Dementsprechend sind für jeden Turbolader 40, 42 die jeweiligen Turbinenräder 40-2 und 42-2 und Verdichterräder 40-6 und 42-6 mechanisch über die gemeinsamen jeweiligen Wellen 40-3, 42-3 gekoppelt. Die Verdichterräder 40-6 und 42-6 sind zur Druckbeaufschlagung des aus der Umgebung oder den anderen Verdichterrädern 40-6 oder 42-6 eingespeisten Luftstroms 38 konfiguriert, der anschließend den Zylindern 22 zugeführt wird. Die Kompressorräder 40-6 und 42-6 sind unter den jeweiligen Kompressordeckeln 40-7 und 42-7 untergebracht. Normalerweise sind die einzelnen Kompressordeckel 40-7, 42-7 aus Metall (z. B. Aluminium) gefertigt und beinhalten die jeweilige Verdichterspirale oder -schnecke. Wie ein technisch versierter Fachmann verstehen wird, beeinflussen die variable Strömung und Druck des Abgases 32 die Stärke des Ladedrucks, der von den einzelnen Verdichterrädern 40-6 und 42-6 der jeweiligen Turbolader 40 und 42 über den Betriebsbereich des Motors 16 erzeugt werden kann. Normalerweise ist jedes Verdichterrad 40-6, 42-6 aus einem leichtgewichtigen und/oder hochfestem Material (z. B. einer hochfesten Aluminiumlegierung) gefertigt, wodurch eine reduzierte Rotationsträgheit der Kompressorräder und damit ein schnelleres Ansprechen der Drehzahl gewährt wird.
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Jeder der Turbolader 40, 42 kann optional ein Lagersystem 44 beinhalten, das konfiguriert ist, um eines oder mehrere der jeweiligen Turbinenräder 40-2, 42-2, die Welle 40-3, 42-3 und das Verdichterrad 40-6, 42-6 zu tragen. Wie gezeigt, sind die Lagersysteme 44 der Turbolader 40 und 42 in entsprechenden Bohrungen 50 entlang der X-Achse in den jeweiligen Lagergehäusen 40-8 und 42-8 untergebracht. Die Lagergehäuse 40-8 und 42-8 können aus einem geeigneten haltbaren Werkstoff gefertigt sein, (z. B. einer Aluminium-Silizium-Legierung oder Sphäroguss), der den thermischen und mechanischen Beanspruchungen widersteht und konfiguriert ist um die Formbeständigkeit der Bohrungen 50 aufrechtzuerhalten. Das Lagersystem 44 in den einzelnen Turboladern 40, 42 kann Gleitlager 46 und eine Axiallagerbaugruppe 48 beinhalten, die beide im Folgenden im Detail beschrieben sind.
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Insbesondere wird jede Welle 40-3, 42-3 im Allgemeinen zur Rotation um die X-Achse in einem Satz Gleitlager 46 gelagert. Die Gleitlager 46 sitzen in der Bohrung 50 entlang der X-Achse in einem entsprechenden Lagergehäuse 40-8 bzw. 42-8 und werden von dem über die erste Fluidpumpe 26 geförderten druckbeaufschlagten Kühlmittel 27 gekühlt und von dem über die zweite Fluidpumpe 30 geförderten druckbeaufschlagten Öl 31 geschmiert. Die Gleitlager 46 sind dazu konfiguriert, die Radialbewegung und die Schwingungen der entsprechenden Wellen 40-3, 42-3 zu kontrollieren.
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Zusätzlich dazu kann das Lagersystem 44 jedes Turboladers 40, 42 eine Axiallagerbaugruppe 48 beinhaltet. Jede Axiallagerbaugruppe 48 ist zum Absorbieren von Axialkräften konfiguriert, die durch das jeweilige Turbinenrad 40-2, 42-2, die Welle 40-3, 42-3 und das Verdichterrad 40-6, 42-6 erzeugt werden, während der Turbolader 40, 42 den Luftstrom 38 mit Druck beaufschlagt. Wie in 4 gezeigt, beinhaltet die Axiallagerbaugruppe 48 einen Druckring 51 und eine Druckscheibe 52. Jedes Lagergehäuse 40-8, 42-8 beinhaltet ein Widerlager 54. Die Axiallagerbaugruppe 48 beinhaltet außerdem eine Druckplatte 56, die von einer Axialhalterung 58 gegen das Widerlager 54 in Position gehalten wird.
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Der Niederdurchfluss-Turbolader 40 beinhaltet ferner einen ersten Motor-Generator 40-9 und/oder der Hochdurchfluss-Turbolader 42 beinhaltet ferner einen zweiten Motor-Generator 42-9. Die Motor-Generatoren 40-9, 42-9 sind konfiguriert, dass sie das Abgas 32 beim Antreiben des jeweiligen Turboladers 40 und/oder 42 selektiv unterstützen, beispielsweise über von der elektrischen Energiespeichervorrichtung 74 gelieferten Strom. Wahlweise, wie für die gewünschte Leistung des Motors 16 erforderlich, kann der erste Motor-Generator 40-9 mit dem Hochdurchfluss-Turbolader 42 wirkverbunden und in denselben inkorporiert sein, und/oder der zweite Motor-Generator 42-9 kann mit dem Niederdurchfluss-Turbolader 40 wirkverbunden und in denselben inkorporiert sein. Insbesondere sind Motor-Generatoren 40-9, 42-9 so konfiguriert, dass sie das Abgas 32 selektiv unterstützen, um den entsprechenden Turbolader 40 und/oder 42 während des Hochfahrens zu unterstützen, um den durch ein Verdichterrad 40-6 und/oder 42-6 unzureichenden Ladedruck zu unterstützen, was als „Turboverzögerung“ bekannt ist. Die Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 sind zusätzlich oder alternativ konfiguriert, um einen elektrischen Strom zu erzeugen, wenn sie über den Niederdurchfluss-Turbolader 40 und/oder den Hochdurchfluss-Turbolader 42 angetrieben werden. Wenn in einem Beispiel das von dem Turbinenrad 40-2 und/oder 42-2 über das Abgas 32 erzeugte Drehmoment über dem liegt, was zum Antreiben des Verdichterrades 40-6 und/oder 42-6 erforderlich ist, können die Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 die auf das Verdichterrad 40-6 und/oder 42-6 übertragene Leistung begrenzen und elektrische Ströme erzeugen. Der erzeugte elektrische Strom kann die Energiespeichervorrichtung 74 regenerieren (z. B. laden) oder elektrischen Strom an einen oder mehrere andere Stromverbraucher bereitstellen. In einem anderen Beispiel können die Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 elektrischen Strom über regeneratives Bremsen erzeugen, indem einige oder alle Turbinenräder 40-6 und/oder 42-6 während eines Bremsereignisses Drehmoment in elektrische Ströme umwandeln. Eine oder beide Turbinenräder 40-2, 42-2 erhöhen beim Antreiben der Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 auch den Rückdruck auf den Motor, was die Bremskraft unterstützt.
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Wie in den 2-4 gezeigt, können die erste Motor-Generator 40-9 und/oder 42-9 in das Lagergehäuse 40-8 und/oder 42-8 des jeweiligen Turboladers 40 und/oder 42 inkorporiert werden. Die Motor-Generatoren 40-9 und 42-9 können auf verschiedene Weise an den jeweiligen Wellen 40-3, 42-3 befestigt werden, wie in der Technik bekannt. Alternativ können die Motor-Generatoren 40-9 und 42-9 mit den Verdichterrädern 40-6 und 42-6 wirkverbunden oder integriert werden, anstatt das Drehmoment auf die jeweiligen Wellen 40-3, 42-3 auszuüben. Insbesondere können die Motor-Generatoren 40-9 und 42-9 mit den Verdichterrädern 40-6 und 42-6 auf der den Turbinenrädern 40-6 und 42-6 gegenüberliegenden Seite der Verdichterräder 40-6 und 42-6 wirkverbunden oder in diese integriert sein; eine solche Konfiguration ist in 5B unten dargestellt. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird wissen, dass Ausführungsformen, die in Bezug auf die in 2-4 gezeigten Ausrichtungen des Motor-Generators 40-9,42-9 beschrieben sind, eine analoge Offenbarung derselben Ausführungsformen unter Verwendung der in 5B gezeigten Ausrichtungen der Motor-Generatoren 40-9 und 42-9 nicht ausschließen.
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Wie weiter oben erwähnt werden die Gleitlager 46 und die Axiallagerbaugruppe 48 der einzelnen Turbolader 40, 42 vom druckbeaufschlagten Kühlmittel 27 gekühlt, das in den entsprechenden Kühlmittelmänteln 60 zirkuliert. Um in den Nutzen der im Innern der Lagergehäuse 40-8, 42-8 vorhandenen Kühlung zu kommen, können der erste Motor-Generator 40-9 und der zweite Motor-Generator 42-9 innerhalb des jeweiligen Lagergehäuses besonders in der Nähe des Kühlmittelmantels 60 untergebracht werden, aufgrund der Effektivität der Kühlung durch denselben. Eine derartige konvektive Kühlung der Motor-Generatoren 40-9, 42-9 ist dazu bestimmt, die Zuverlässigkeit der Leistung der Motor-Generatoren zu erhöhen. Die Turbolader 40, 42 können zusätzlich oder alternativ eine dedizierte Kühlschaltung (nicht dargestellt) umfassen, um Wärmeübertragung mit einem oder beiden Motor-Generatoren 40-9 und 42-9 zu bewirken.
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Turbinenräder 40-2 und 42-2 und Verdichterräder 40-6 und 42-6 sind über die gemeinsamen jeweiligen Wellen 40-3, 42-3 mechanisch gekoppelt, sodass die Rotationseigenschaften (z. B. die Drehzahl) von jedem Turbinenrad 40-2 oder 42-2 und deren jeweiliges Verdichterrad 40-6 oder 42-6 gemeinsam genutzt werden. Wenn ein Motor-Generator verwendet wird, um einen Turbolader zu unterstützen, um das zugehörige Verdichterrad anzutreiben, geht dementsprechend Energie verloren, wenn auch das zugehörige Turbinenrad angetrieben wird. Dementsprechend, wie in 5A-B gezeigt, wird ein Turbolader 40, 42 bereitgestellt, das eine Freilauf- oder eine Einwegkupplung 40-0, 42-0 beinhaltet. Eine Einwegkupplung 40-0, 42-0 verzweigt die Welle 40-3, 42-3 zwischen dem Verdichterrad 40-6, 42-6 und dem Turbinenrad 40-2 oder 42-2, wie in 5B gezeigt, oder zwischen dem Motor-Generator 40-9, 42-9 und dem Turbinenrad 40-2, 42-2, wie in 5A gezeigt, um eine Antriebswelle 40-4, 42-4 und eine angetriebene Welle 40-5, 42-5 zu bilden. Die Antriebswelle 40-4, 42-4 koppelt das Turbinenrad 40-2 oder 42-2 mechanisch mit der Einwegkupplung 40-0, 42-0, und die angetriebene Welle 40-5, 42-5 koppelt die Einwegkupplung 40-0, 42-0 mechanisch mit dem Verdichterrad 40-6, 42-6. Die Motor-Generatoren 40-9, 42-9 können in verschiedenen Ausführungsformen jeweils die eine oder die mehreren angetriebenen Wellen 40-4, 42-4 oder das eine oder die mehreren Verdichterräder 40-6, 42-6 antreiben. Wie in 5A veranschaulicht, koppelt die angetriebene Welle 40-5, 42-5 den Motor-Generator 40-9, 42-9, mechanisch mit der Einwegkupplung 40-0, 42-0 und dem Verdichterrad 40-6, 42-6. In einer solchen Ausführungsform kann jede angetriebene Welle 40-5, 42-5 zwei Wellen umfassen, beispielsweise eine Welle auf jeder Seite des Motor-Generators 40-9, 42-9. Wie in 5B veranschaulicht, koppelt die angetriebene Welle 40-5, 42-5 die Einwegkupplung 40-0, 42-0 mechanisch mit dem Verdichterrad 40-6, 42-6 auf einer Seite des Verdichterrads 40-6, 42-6 und der Motor-Generator 40-9, 42-9 koppelt sich mechanisch mit dem Verdichterrad 40-6, 42-6, auf der gegenüberliegenden Seite des Verdichterrads 40-6, 42-6.
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Die Einwegkupplung 40-0, 42-0 ist so angeordnet, dass die angetriebene Welle 40-5, 42-5 der Antriebswelle 40-4, 42-4 nachlaufen (d. h. mit einer höheren Drehzahl drehen) kann. Dementsprechend wird, wenn der Motor-Generator 40-9, 42-9 verwendet wird, um das Verdichterrad 40-6, 42-6 direkt oder über die angetriebene Welle 40-5,42-5 anzutreiben, keine Energie durch ein ähnliches Antreiben des Turbinenrads 40-2 oder 42-2 verschwendet, wobei das letztere aufgrund des schweren Konstruktionsmaterials (z. B. hochtemperaturbeständige Materialien) eine wesentlich höhere Trägheit als das jeweilige Verdichterrad 40-6, 42-6 aufweist. Dies ist besonders vorteilhaft beim Hochfahren des Turboladers 40, 42, da schneller ein höherer Ladedruck erzeugt wird, wodurch beispielsweise die Turboverzögerung reduziert wird. Idem das Turbinenrad 40-2 oder 42-2 nicht erregt wird, ist ferner weniger elektrische Energie erforderlich, um eine gewünschte Bewegung des Verdichterrads 40-6 oder 42-6 zu bewirken. Da der erhöhte Ladedruck es ermöglicht, dass mehr Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder 22 des Motors 16 eingespritzt wird, erhöht die Strömungsrate und/oder Enthalpie des Abgases 32 das Abtriebsdrehmoment des Turbinenrads 40-2 oder 42-2 weiter. Dementsprechend kann ein gewünschter Ladedruck viel schneller und mit weniger Energieaufwand erzielt werden. Während durch die Einwegkupplung 40-0, 42-0 der drehbaren Anordnung jedes Turboladers 40, 42 eine zusätzliche Trägheit hinzugefügt wird, kann die zusätzliche Trägheit durch die Motor-Generatoren 40-9, 42-9 kompensiert werden. Darüber hinaus ist die hinzugefügte Trägheit der Einwegkupplung 40-0, 42-0 geringer als die Trägheit des entsprechenden Turbinenrads 40-2 oder 42-2, die sie entkoppelt, und somit ist während des Hochfahrens und anderer Ladevorgängen weniger Energie erforderlich.
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Ferner beeinträchtigt die Einwegkupplung 40-0, 42-0 vorteilhafterweise nicht die elektrische Stromerzeugung durch den Motor-Generator 40-9, 42-9. Wenn Ladedruck gewünscht wird, muss den Verdichterrädern 40-6, 42-6 eine entsprechende Menge des gewünschten Drehmoments verliehen werden, um den gewünschten Ladedruck zu erzeugen. In einigen Fällen kann das Strom des Abgases 32 nicht ausreichen, um das Turbinenrad 40-2, 42-2 anzutreiben, um die gewünschte Drehmomentmenge zu erzeugen und an die Verdichterräder 40-6, 42-6 zu übertragen; dementsprechend können eine oder beide Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 das eine oder die mehreren Verdichterräder 40-6, 42-6 oder die angetriebenen Wellen 40-5 und 42-5 antreiben, um den gewünschten Ladedruck bereitzustellen (z. B. um die Turbinenverzögerung auszugleichen). Ein solcher Betrieb eines oder beider Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 kann beispielsweise durch eine Steuerung 70 gesteuert werden. Wenn der Strom des Abgases 32 ausreicht, um das Turbinenrad 40-2, 42-2 anzutreiben und die gewünschte Drehmomentmenge zu erzeugen und an die Verdichterräder 40-6, 42-6 zu übertragen, beeinflusst die Einwegkupplung 40-0, 42-0 automatisch die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle 40-4, 42-4 zu der angetriebenen Welle 40-5 und 42-5. Wenn das von der Antriebswelle 40-4, 42-4 auf die angetriebene Welle 40-5 und 42-5 übertragene Drehmoment erhöht wird, wird das durch einen oder beide Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 ausgeübte Drehmoment zum Antrieb des einen oder der mehreren Verdichterräder 40-6, 42-6 oder angetriebenen Wellen 40-5 und 42-5, entsprechend reduziert oder vollständig eliminiert. In einigen Fällen kann das überschüssige Drehmoment, wenn das Turbinenrad 40-2, 42-2 mehr Drehmoment erzeugt als für die Übertragung an die Verdichterräder 40-6, 42-6 gewünscht ist, übertragen wird, von einem oder beiden Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 verwendet werden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Der von einem oder beiden Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 erzeugte elektrische Strom kann dazu verwendet werden, die elektrische Energiespeichervorrichtung 74 zu regenerieren. Insbesondere können während des Betriebs des Fahrzeugs 10 eine oder beide Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 die Energiespeichervorrichtung 74 während des Fahrzeugbetriebs ohne Bremsung regenerieren, wenn das auf die jeweiligen angetriebenen Wellen 40-5, 42-5, und folglich durch die jeweiligen Turbinenräder 40-2, 42-2 auf die jeweiligen Verdichterräder 40-6, 42-6 übertragene Drehmoment ein gewünschtes Drehmoment überschreitet und während Fahrzeugbremsvorgängen. Insbesondere kann die Energiespeichervorrichtung 74 eine Batterie umfassen, und das Regenerieren der Batterie kann ein Laden der Batterie umfassen.
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Das Fahrzeug 10 kann zusätzlich eine programmierbare Steuereinheit 70 beinhalten, konfiguriert zum Steuern des Motorbetriebs, wie durch die Regelung der in die Zylinders 22 eingespritzten Kraftstoffmenge zur Mischung mit dem druckbeaufschlagten Luftstrom 38 und zur darauf folgenden Verbrennung. Die Steuerung 70 kann als zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) ausgebildet sein, die ausgelegt ist, um den Betrieb eines Verbrennungsmotors 16 (dargestellt in 1), eines Hybrid-Elektro-Antriebsstrangs (nicht dargestellt) oder weiterer alternativer Antriebsaggregattypen und Fahrzeugsysteme oder eine dedizierte Steuerung zu regeln. Um den Betrieb des Motors 16 auf geeignete Weise zu steuern, beinhaltet die Steuereinheit 70 einen Speicher, von dem mindestens ein Teil materiell und nicht-flüchtig ist. Der Speicher kann ein beliebiges beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessinstruktionen beteiligt ist. Dieses Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht einschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien.
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Nichtflüchtige Medien für die Steuereinheit 70 können beispielsweise Bild- oder Magnetplatten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden einschließlich der Leiter, aus denen ein mit dem Prozessor gekoppelter Systembus besteht. Der Speicher der Steuereinheit 70 kann auch eine Floppy Disk, eine flexible Diskette, Festplatte, Magnetband, alle anderen magnetischen Medien, eine CD-ROM, DVD, alle anderen optischen Medien usw. beinhalten. Der Speicher der Steuereinheit 70 kann mit anderer geeigneter Computer-Hardware ausgerüstet und für dieselbe konfiguriert sein, wie etwa mit einem Hochgeschwindigkeitstakt, erforderlichen Analog-zu-Digital (A/D) und/oder Digital-zu-Analog (D/A) Schaltkreisen, allen erforderlichen Eingangs-/Ausgangsschaltungen und - geräten (I/O), sowie geeigneten Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltkreisen. Alle Algorithmen, die für die Steuereinheit 70 erforderlich oder zugänglich sind, können im Speicher gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die benötigte Funktionalität zu liefern.
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Die Steuerung 70 kann programmiert sein, um den Strömungswächter 64 zu schließen (wie in 2 dargestellt), um das Abgas 32 zum Niederdurchfluss-Turbolader 40 zu leiten, und das Regelventil (wie in 3 dargestellt) zu öffnen, um das Abgas zum Hochdurchfluss-Turbolader 42 zu leiten, abhängig von Betriebsparametern, wie z. B. Belastung, Temperatur und Drehzahl des Motors 16. Dementsprechend kann die Steuerung 70 dazu programmiert sein, den Strömungswächter 64 unter einer vorbestimmten Strömungsrate 72 des Abgases 32 zu schließen, und das Regelventil bei oder über der vorbestimmten Strömungsrate zu öffnen.
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Die Steuerung 70 kann konfiguriert sein, um eine oder beide Motor-Generatoren 40-9 und/oder 42-9 zu steuern. So kann beispielsweise die Steuerung 70 konfiguriert sein, um den von einem oder mehreren des ersten Motor-Generators 40-9 und des zweiten Motor-Generators 42-9 erzeugten elektrischen Strom zu der Energiespeichervorrichtung 74 zu leiten. Die Steuerung 70 kann ferner zusätzlich dazu konfiguriert werden, den Betrieb des Strömungswächters 64, des ersten Motor-Generators 40-9 und des zweiten Motor-Generators 42-9 zu regulieren und zu koordinieren. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 70 zum Beispiel während des Hochfahrens des Turboladers 40,42 ein erforderliches Drehmoment bestimmen, das auf die angetriebene Welle 40-5 und 42-5 oder die Verdichterräder 40-6, 42-6 basierend auf einem angewiesenen Ladedruck ausgeübt wird. Die Steuerung kann der angetriebenen Welle 40-5, 42-5 oder den Verdichterrädern 40-6, 42-6 über den einen oder die mehreren Motor-Generatoren 40-9, 42-9 unterschiedliche Drehmomentniveaus verleihen, sodass das durch den einen oder die mehreren Motor-Generatoren 40-9, 42-9 und die entsprechenden Turbinenräder 40-2, 42-2 auf die angetriebene Welle 40-5, 42-5 oder Verdichterräder 40-6, 42-6 übertragene kombinierte Drehmoment den gewünschten Ladedruck beeinflusst.
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Während oben exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
