DE102022004412B3

DE102022004412B3 - Internal combustion engine for a motor vehicle and method for operating such an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102022004412B3
Application number: DE102022004412.9A
Authority: DE
Inventors: Maroje Matana; Nils Brinkert
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-11-25
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2042-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt (18), über welchen wenigstens ein Brennraum (16) der Verbrennungskraftmaschine (10) mit der Luft versorgbar ist, mit einem in dem Ansaugtrakt (18) angeordneten Verdichter (20) mit einem Verdichterrad (22) zum Verdichten der den Ansaugtrakt (18) durchströmenden und dem Brennraum (16) zuzuführen Luft, und mit wenigstens einer an einer stromauf des Verdichterrads (22) angeordneten, ersten Verbindungsstelle (V1) und an einer stromab des Verdichterrads (22) angeordneten, zweiten Verbindungsstelle (V2) fluidisch mit dem Ansaugtrakt (18) verbundenen Schubumluftleitung (42), mittels welcher zumindest ein Teil der Luft an der zweiten Verbindungsstelle (V2) aus dem Ansaugtrakt (18) abzweigbar und unter Umgehung des Verdichterrads (22) zu der ersten Verbindungsstelle (V1) führbar und an der ersten Verbindungsstelle (V1) in den Ansaugtrakt (18) einleitbar ist, wobei eine Leistungselektronik (44), welche mittels der die Schubumluftleitung (42) und einen sich von der ersten Verbindungsstelle (V1) zu der zweiten Verbindungsstelle (V2) erstreckenden Bereich (B) des Ansaugtrakts (18) durchströmenden Luft zu kühlen ist.The invention relates to an internal combustion engine (10) for a motor vehicle, with an intake tract (18) through which air can flow, via which at least one combustion chamber (16) of the internal combustion engine (10) can be supplied with air, with a suction duct (18) arranged in the intake tract (18). Compressor (20) with a compressor wheel (22) for compressing the air flowing through the intake tract (18) and being supplied to the combustion chamber (16), and with at least one first connection point (V1) arranged at one upstream of the compressor wheel (22) and at one second connection point (V2) arranged downstream of the compressor wheel (22), fluidically connected to the intake tract (18), by means of which at least part of the air at the second connection point (V2) can be branched off from the intake tract (18) and bypassed of the compressor wheel (22) can be guided to the first connection point (V1) and can be introduced into the intake tract (18) at the first connection point (V1), with power electronics (44) which, by means of the overrun air recirculation line (42) and a first connection point (V1) to the second connection point (V2) extending region (B) of the intake tract (18) is to be cooled by air flowing through.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. The invention also relates to a method for operating such an internal combustion engine.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits der DE 10 2020 004 917 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt auf, über welchen wenigstens ein Brennraum der Verbrennungskraftmaschine mit der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft versorgbar ist. Vorgesehen ist auch ein in dem Ansaugtrakt angeordneter Verdichter mit einem Verdichterrad zum Verdichten der den Ansaugtrakt durchströmenden und dem Brennraum zuzuführenden Luft. Vorgesehen ist auch wenigstens eine an einer stromauf des Verdichterrads angeordneten, ersten Verbindungsstelle und an einer stromab des Verdichterrads angeordneten, zweiten Verbindungsstelle fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbundene Schubumluftleitung, mittels welcher zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft an der zweiten Verbindungsstelle aus dem Ansaugtrakt abzweigbar und unter Umgehung des Verdichterrads zu der ersten Verbindungsstelle führbar und an der ersten Verbindungsstelle in den Ansaugtrakt einleitbar ist.Such an internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, is, for example, already DE 10 2020 004 917 A1 to be taken as known. The internal combustion engine has an intake tract through which air can flow, via which at least one combustion chamber of the internal combustion engine can be supplied with the air flowing through the intake tract. A compressor arranged in the intake tract is also provided, with a compressor wheel for compressing the air flowing through the intake tract and to be supplied to the combustion chamber. Also provided is at least one at a first connection point arranged upstream of the compressor wheel and at a second connection point arranged downstream of the compressor wheel, fluidically connected to the overrun air recirculation line, by means of which at least part of the air flowing through the intake tract can be branched off from the intake tract at the second connection point and can be guided to the first connection point, bypassing the compressor wheel, and can be introduced into the intake tract at the first connection point.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2015 216 685 B3 ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Verdichters. Außerdem ist aus der DE 10 2015 225 926 A1 ein Luftsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt. Ferner offenbart die DE 10 2005 057 308 A1 eine Brennkraftmaschine mit Aufladung für ein Kraftfahrzeug.Furthermore, the DE 10 2015 216 685 B3 a method of operating an electrically driven compressor. In addition, from the DE 10 2015 225 926 A1 an air system for an internal combustion engine is known. Furthermore, the DE 10 2005 057 308 A1 a supercharged internal combustion engine for a motor vehicle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, so dass eine besonders vorteilhafte Kühlung auf besonders einfache Weise realisiert werden kann.The object of the present invention is to create an internal combustion engine for a motor vehicle and a method for operating such an internal combustion engine, so that particularly advantageous cooling can be implemented in a particularly simple manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 5 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiter zu entwickeln, dass auf besonders einfache Weise eine besonders vorteilhafte Kühlung realisiert werden kann, ist erfindungsgemäß eine Leistungselektronik vorgesehen, welche mittels der die Schubumluftleitung und einen sich von der ersten Verbindungsstelle zu der zweiten Verbindungsstelle erstreckenden Bereich des Ansaugtrakts durchströmenden Luft gekühlt werden kann. Mit anderen Worten kann die Luft den Bereich des Ansaugtrakts insbesondere von der ersten Verbindungsstelle zu der zweiten Verbindungsstelle durchströmen und daraufhin an der zweiten Verbindungsstelle in die Schubumluftleitung einströmen und die Schubumluftleitung durchströmen und dabei insbesondere von der zweiten Verbindungsstelle zu der ersten Verbindungsstelle strömen und an der ersten Verbindungsstelle (wieder) in den Ansaugtrakt einströmen, so dass die den Bereich des Ansaugtrakts und die Schubumluftleitung durchströmende Luft im Kreis strömt, mithin zirkuliert, und zwar in dem Ansaugtrakt von der ersten Verbindungsstelle zu der zweiten Verbindungsstelle und in der Schubumluftleitung von der zweiten Verbindungsstelle zu der ersten Verbindungsstelle. Der Bereich des Ansaugtrakts und die Schubumluftleitung bilden somit einen Kreislauf, welcher von der Luft durchströmbar ist oder durchströmt wird, wobei die den Kreislauf durchströmende Luft in dem Kreislauf zirkuliert, mithin im Kreis strömt, und zwar beispielsweise zunächst in dem Ansaugtrakt von der ersten Verbindungsstelle zu der zweiten Verbindungsstelle und, insbesondere daraufhin, in der Schubumluftleitung von der zweiten Verbindungsstelle zu der ersten Verbindungsstelle. Die den Kreislauf durchströmende Luft kühlt die Leistungselektronik, welche somit in dem Kreislauf angeordnet ist. Somit ist die Leistungselektronik beispielsweise in der Schubumluftleitung oder aber in dem Bereich des Ansaugtrakts angeordnet.In order to further develop an internal combustion engine of the type specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that a particularly advantageous cooling can be realized in a particularly simple manner, power electronics are provided according to the invention, which by means of which the overrun air recirculation line and a connecting point extend from the first to the second Junction extending area of the intake air flowing through can be cooled. In other words, the air can flow through the area of the intake tract, in particular from the first connection point to the second connection point, and then flow into the overflow air line at the second connection point and flow through the overflow air line, and in particular flow from the second connection point to the first connection point and at the first Connection point (again) flow into the intake tract, so that the air flowing through the area of the intake tract and the overflow air line flows in a circle, and therefore circulates, namely in the intake tract from the first connection point to the second connection point and in the overrun air line from the second connection point to the first connection point. The area of the intake tract and the overrun air recirculation line thus form a circuit through which the air can flow or will flow, with the air flowing through the circuit circulating in the circuit and therefore flowing in a circle, for example initially in the intake tract from the first connection point to the second connection point and, in particular thereupon, in the overrun air duct from the second connection point to the first connection point. The air flowing through the circuit cools the power electronics, which are thus arranged in the circuit. The power electronics are therefore arranged, for example, in the overrun air recirculation line or in the area of the intake tract.

Der Schubumluftleitung kommt erfindungsgemäß somit eine Doppelfunktion zu: Zum einen wird die Schubumluftleitung beispielsweise genutzt, um insbesondere dann, wenn sich die zunächst in ihrem befeuerten Betrieb befindende Verbrennungskraftmaschine, insbesondere plötzlich, in ihren Schubbetrieb übergeht, zumindest einen Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft an der zweiten Verbindungsstelle aus dem Ansaugtrakt abzuzweigen, zu der ersten Verbindungsstelle rückzuzuführen und an der ersten Verbindungsstelle in den Ansaugtrakt einzuleiten. Dadurch kann beispielsweise ein übermäßiger, in dem Ansaugtrakt stromab des Verdichterrads entstehender Druck vermieden werden. Zum anderen wird die Schubumluftleitung genutzt, um die Leistungselektronik vorteilhaft kühlen zu können.According to the invention, the overrun air recirculation line thus has a dual function: on the one hand, the overrun air recirculation line is used, for example, to divert at least part of the air flowing through the intake tract to the branch off from the intake tract at the second connection point, return it to the first connection point and introduce it into the intake tract at the first connection point. As a result, for example, an excessive pressure occurring in the intake tract downstream of the compressor wheel can be avoided. On the other hand, the overrun air duct is used to be able to advantageously cool the power electronics.

Vorzugsweise ist dem Verdichterrad eine elektrische Maschine zugeordnet, mittels welcher das Verdichterrad, insbesondere elektrisch, angetrieben werden kann, insbesondere auch dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist beziehungsweise stillsteht und insbesondere auch dann, wenn das Kraftfahrzeug stillsteht, mithin nicht mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Treibt beispielsweise die elektrische Maschine das Verdichterrad an, insbesondere dann, während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist beziehungsweise stillsteht und ganz insbesondere während das Kraftfahrzeug stillsteht, so wird beispielsweise mittels des Verdichterrads die Luft durch den Kreislauf hindurchgefördert, das heißt, insbesondere von der ersten Verbindungsstelle zu der zweiten Verbindungsstelle gefördert und dadurch durch den Bereich des Ansaugtrakts hindurchgefördert, und die Luft wird beispielsweise durch die Schubumluftleitung hindurchgefördert und dabei von der zweiten Verbindungsstelle zu der ersten Verbindungsstelle gefördert, so dass die mittels des Verdichterrads geförderte Luft in dem Kreislauf zirkuliert. Die in dem Kreislauf zirkulierende Luft kühlt die Leistungselektronik, insbesondere während die Verbrennungskraftmaschine stillsteht beziehungsweise deaktiviert ist und ganz insbesondere während das Kraftfahrzeug stillsteht. Durch die Erfindung kann somit eine besonders vorteilhafte Nachkühlung der Leistungselektronik realisiert werden. Unter der Nachkühlung ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Die Nachkühlung wird beispielsweise nach einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt, wobei die Nachkühlung insbesondere durchgeführt wird, während das Kraftfahrzeug stillsteht und während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, mithin stillsteht. Bei der Nachkühlung wird das Verdichterrad mittels der elektrischen Maschine, insbesondere elektrisch, angetrieben, insbesondere dadurch, dass die elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt wird. Dadurch wird bei der Nachkühlung mittels des Verdichterrads die Luft durch den Kreislauf hindurchgefördert, und zwar in dem Ansaugtrakt von der ersten Verbindungsstelle zu der zweiten Verbindungsstelle und in der Schubumluftleitung von der zweiten Verbindungsstelle zu der ersten Verbindungsstelle. Da die Leistungselektronik in dem Kreislauf angeordnet ist, wird bei der Nachkühlung die Leistungselektronik mittels der den Kreislauf durchströmenden und dabei mittels des Verdichterrads geförderten Luft gekühlt, so dass eine übermäßig hohe Temperatur und somit eine Überhitzung der Leistungselektronik vermieden werden können.An electrical machine is preferably assigned to the compressor wheel, by means of which the compressor wheel can be driven, in particular electrically, in particular even when the internal combustion engine is deactivated hung as stationary and in particular when the motor vehicle is stationary, therefore not driven by the internal combustion engine. If, for example, the electric machine drives the compressor wheel, in particular when the internal combustion engine is deactivated or at a standstill and in particular while the motor vehicle is stationary, the air is conveyed through the circuit, for example by means of the compressor wheel, i.e., in particular from the first connection point to the second connection point and thereby conveyed through the region of the intake tract, and the air is conveyed, for example, through the bypass air line and thereby conveyed from the second connection point to the first connection point, so that the air conveyed by means of the compressor wheel circulates in the circuit. The air circulating in the circuit cools the power electronics, in particular while the internal combustion engine is stationary or deactivated and in particular while the motor vehicle is stationary. A particularly advantageous post-cooling of the power electronics can thus be realized by the invention. After-cooling is to be understood in particular as follows: After-cooling is carried out, for example, after the motor vehicle has been driven, with after-cooling being carried out in particular while the motor vehicle is stationary and while the internal combustion engine is deactivated, ie stationary. During aftercooling, the compressor wheel is driven, in particular electrically, by means of the electrical machine, in particular in that the electrical machine is supplied with electrical energy. As a result, the air is conveyed through the circuit during aftercooling by means of the compressor wheel, specifically in the intake tract from the first connection point to the second connection point and in the overrun air recirculation line from the second connection point to the first connection point. Since the power electronics are arranged in the circuit, during the post-cooling the power electronics are cooled by the air flowing through the circuit and being conveyed by the compressor wheel, so that an excessively high temperature and thus overheating of the power electronics can be avoided.

Die Leistungselektronik ist beispielsweise in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die Verbrennungskraftmaschine in dem Motorraum angeordnet ist. In dem Motorraum kann insbesondere nach einer Fahrt des Kraftfahrzeugs ein Hitzestau entstehen. Durch die Nachkühlung kann eine aus dem Hitzestau resultierende, übermäßige Temperatur der Leistungselektronik vermieden werden. Somit kann auf eine Wasserkühlung zur Kühlung, insbesondere zur Nachkühlung, der Leistungselektronik verzichtet werden, so dass entsprechend auf eine zusätzliche Wasserpumpe verzichtet werden kann. Die Erfindung ermöglicht somit die Realisierung einer besonders einfachen und vorteilhaften Kühlung, insbesondere Nachkühlung, der Leistungselektronik.The power electronics are arranged, for example, in an engine compartment of the motor vehicle, with the internal combustion engine being arranged in the engine compartment. A build-up of heat can occur in the engine compartment, in particular after the motor vehicle has been driven. The post-cooling can prevent an excessive temperature of the power electronics resulting from the heat build-up. It is thus possible to dispense with water cooling for cooling, in particular for post-cooling, the power electronics, so that an additional water pump can accordingly be dispensed with. The invention thus makes it possible to implement particularly simple and advantageous cooling, in particular post-cooling, of the power electronics.

Beispielsweise erzeugt das Verdichterrad, welches mittels der elektrischen Maschine angetrieben wird, aus der Luft Druckluft, mittels welcher die Leistungselektronik effektiv und effizient gekühlt werden kann. Beispielsweise ist in der Schubumluftleitung ein auch als Schubumluftventil bezeichnetes Ventilelement angeordnet, mittels welchem eine Menge der die Schubumluftleitung durchströmenden Luft einstellbar ist. Beispielsweise ist das Ventilelement offen oder geöffnet, während die elektrische Maschine das Verdichterrad antreibt und somit während das Verdichterrad die Luft in dem Kreislauf fördert beziehungsweise durch den Kreislauf hindurchfördert. Ganz vorzugsweise ist da Schubumluftventil während der Nachlaufkühlung offen beziehungsweise geöffnet.For example, the compressor wheel, which is driven by the electric machine, generates compressed air from the air, by means of which the power electronics can be cooled effectively and efficiently. For example, a valve element, also referred to as a blow-off valve, is arranged in the blow-off air line, by means of which a quantity of the air flowing through the blow-off air line can be adjusted. For example, the valve element is open or opened while the electric machine is driving the compressor wheel and thus while the compressor wheel is conveying the air in the circuit or through the circuit. Very preferably, the diverter valve is open or opened during the after-run cooling.

Vorzugsweise ist das Ventilelement ein elektrisches Ventilelement, das heißt insbesondere ein elektrisches Schubumluftventil, welches beispielsweise elektrisch geöffnet werden kann, insbesondere um dadurch die zuvor beschriebene Zirkulation der Luft in dem Kreislauf zu ermöglichen.The valve element is preferably an electric valve element, that is to say in particular an electric diverter valve which can be opened electrically, for example, in particular in order to enable the previously described circulation of the air in the circuit.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung, wobei Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen sind und umgekehrt. Bei dem Verfahren wird die Leistungselektronik mittels der die Schubumluftleitung und den sich von der ersten Verbindungsstelle zu der zweiten Verbindungsstelle erstreckenden Bereich des Ansaugtrakts durchströmenden Luft gekühlt.The invention also includes a method for operating an internal combustion engine according to the invention, with advantages and advantageous configurations of the internal combustion engine according to the invention being to be regarded as advantages and advantageous configurations of the method according to the invention and vice versa. In the method, the power electronics are cooled by means of the air flowing through the overrun air recirculation line and the region of the intake tract extending from the first connection point to the second connection point.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the single figure can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the frame to abandon the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.In the only figure, the drawing shows a schematic representation of an internal combustion engine for a motor vehicle.

Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug ein HybridFahrzeug, so dass das Kraftfahrzeug beispielsweise eine auch als Traktionsmaschine bezeichnete, elektrische Maschine aufweist, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann.The only figure shows a schematic representation of an internal combustion engine 10 for a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car. For example, the motor vehicle is a hybrid vehicle, so that the motor vehicle has, for example, an electric machine, also referred to as a traction machine, by means of which the motor vehicle can be driven, in particular purely electrically.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein auch als Motorblock 12 bezeichnetes Gehäuseelement auf, welches beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkuppelgehäuse, ausgebildet sein kann. Der Motorblock 12 weist mehrere Zylinder 14 auf, wobei der jeweilige Zylinder 14 einen jeweiligen Brennraum 16 zumindest teilweise begrenzt. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 ist die Verbrennungskraftmaschine 10 aktiviert, und während des befeuerten Betriebs läuft in dem jeweiligen Brennraum 16 innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine 10 ein jeweiliger Verbrennungsvorgang ab. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch umfasst einen insbesondere flüssigen Kraftstoff und Luft, welche auch als Frischluft bezeichnet wird. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen von der genannten Luft durchströmbaren Ansaugtrakt 18 auf, mittels welchem die Luft zu den und in die Brennräume 16 geführt wird. Somit ist der jeweilige Brennraum 16 über den Ansaugtrakt 18 mit der den Ansaugtrakt 18 durchströmenden Luft versorgbar. In dem Ansaugtrakt 18 ist ein Verdichter 20 mit einem Verdichterrad 22 angeordnet, mittels welchem die den Ansaugtrakt 18 durchströmende und den Brennräumen 16 zuzuführende Luft verdichtet werden kann.Internal combustion engine 10 has a housing element, also referred to as engine block 12, which can be designed, for example, as a cylinder housing, in particular as a cylinder coupling housing. The engine block 12 has a plurality of cylinders 14 , with the respective cylinder 14 at least partially delimiting a respective combustion chamber 16 . During fired operation of internal combustion engine 10, internal combustion engine 10 is activated, and during fired operation, a respective combustion process takes place in respective combustion chamber 16 within a respective working cycle of internal combustion engine 10. In the respective combustion process, a fuel-air mixture, also simply referred to as a mixture, is burned. The fuel-air mixture includes, in particular, a liquid fuel and air, which is also referred to as fresh air. The internal combustion engine 10 has an intake tract 18 through which said air can flow, by means of which the air is guided to and into the combustion chambers 16 . The respective combustion chamber 16 can thus be supplied with the air flowing through the intake tract 18 via the intake tract 18 . A compressor 20 with a compressor wheel 22 is arranged in the intake tract 18, by means of which the air flowing through the intake tract 18 and to be supplied to the combustion chambers 16 can be compressed.

Aus dem jeweiligen Verbrennungsvorgang resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10. Das Abgas kann aus den Brennräumen 16 ausströmen und in einen Abgastrakt der 24 der Verbrennungskraftmaschine 10 einströmen. In dem Abgastrakt 24 ist eine Turbine 26 mit einem Turbinenrad 28 angeordnet, welches von dem den Abgastrakt 24 durchströmenden Abgas antreibbar ist. Dem Turbinenrad 28 ist eine Umgehungseinrichtung 30 zugeordnet, welche eine Umgehungsleitung 32 aufweist. Die Umgehungsleitung 32 wird auch als Bypass, Bypassleitung, Wastegate oder Wastegate-Leitung bezeichnet. Die Umgehungsleitung 32 ist an einer Abzweigstelle A und an einer Einleitstelle E fluidisch mit dem Abgastrakt 24 verbunden. Die Abzweigstelle A ist stromauf des Turbinenrads 28 und insbesondere stromab der Brennräume 16 angeordnet, und die Einleitstelle E ist stromab des Turbinenrads 28 angeordnet. Mittels der Umgehungsleitung 32 kann zumindest ein Teil des den Abgastrakt 24 durchströmenden Abgases an der Abzweigstelle A aus dem Abgastrakt 24 abgezweigt und in die Umgehungsleitung 32 eingeleitet werden. Das in die Umgehungsleitung 32 eingeleitete Abgas strömt durch die Umgehungsleitung 32 hindurch und wird mittels der Umgehungsleitung 32 von der Abzweigstelle A zu der Einleitstelle E geführt. An der Einleitstelle E kann das die Umgehungsleitung 32 durchströmende Abgas aus der Umgehungsleitung 32 ausströmen und (wieder) in den Abgastrakt 24 einströmen. Es ist erkennbar, dass das die Umgehungsleitung 32 durchströmende Abgas das Turbinenrad 28 umgeht. Dies bedeutet, dass das die Umgehungsleitung 32 durchströmende Abgas das Turbinenrad 28 nicht antreibt. In der Umgehungsleitung 32 ist ein Ventilelement 34 der Umgehungseinrichtung 30 angeordnet. Das Ventilelement 34 wird auch als Bypassventil oder Wastegateventil bezeichnet. Mittels des Ventilelements 34 kann eine Menge des die Umgehungsleitung 32 durchströmenden Abgases eingestellt werden, wodurch eine auch als Turbinenleistung bezeichnete Leistung der Turbine 26 eingestellt werden kann.Exhaust gas from internal combustion engine 10 results from the respective combustion process. A turbine 26 with a turbine wheel 28 is arranged in the exhaust gas section 24 and can be driven by the exhaust gas flowing through the exhaust gas section 24 . A bypass device 30 , which has a bypass line 32 , is assigned to the turbine wheel 28 . The bypass line 32 is also referred to as a bypass, bypass line, wastegate or wastegate line. The bypass line 32 is fluidically connected to the exhaust tract 24 at a branch point A and at an inlet point E. The branching point A is arranged upstream of the turbine wheel 28 and in particular downstream of the combustion chambers 16 , and the entry point E is arranged downstream of the turbine wheel 28 . By means of the bypass line 32 , at least part of the exhaust gas flowing through the exhaust gas tract 24 can be branched off from the exhaust gas tract 24 at the branching point A and fed into the bypass line 32 . The exhaust gas introduced into the bypass line 32 flows through the bypass line 32 and is guided from the branch point A to the inlet point E by means of the bypass line 32 . At the introduction point E, the exhaust gas flowing through the bypass line 32 can flow out of the bypass line 32 and flow (again) into the exhaust tract 24 . It can be seen that the exhaust gas flowing through the bypass line 32 bypasses the turbine wheel 28 . This means that the exhaust gas flowing through the bypass line 32 does not drive the turbine wheel 28 . A valve element 34 of the bypass device 30 is arranged in the bypass line 32 . The valve element 34 is also referred to as a bypass valve or wastegate valve. A quantity of the exhaust gas flowing through the bypass line 32 can be adjusted by means of the valve element 34, as a result of which an output of the turbine 26, also referred to as turbine output, can be adjusted.

Dem Verdichterrad 22 ist eine elektrische Maschine 38 zugeordnet, welche insbesondere zusätzlich zur zuvor genannten Traktionsmaschine vorgesehen ist. Mittels der elektrischen Maschine 38 kann das Verdichterrad 22 elektrisch angetrieben werden, so dass die elektrische Maschine 38 das Verdichterrad 22 insbesondere auch dann antreiben kann, wenn oder während die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert ist, mithin stillsteht, so dass insbesondere in den Brennräume 16 keine Verbrennungsvorgänge ablaufen.The compressor wheel 22 is assigned an electrical machine 38 which is provided in particular in addition to the aforementioned traction machine. The compressor wheel 22 can be driven electrically by means of the electric machine 38, so that the electric machine 38 can also drive the compressor wheel 22 in particular when or while the internal combustion engine 10 is deactivated, i.e. at a standstill, so that no combustion processes take place in the combustion chambers 16 in particular .

Der Verdichter 20 und die Turbine 26 können Bestandteile eines Abgasturboladers 36 der Verbrennungskraftmaschine 10 sein. Dabei ist es denkbar, dass das Verdichterrad 22, insbesondere über eine Welle, von dem Turbinenrad 28 antreibbar ist. Ferner ist es denkbar, dass das Turbinenrad 28 einen Generator antreiben kann. Hierdurch kann mechanische Energie mittels des Generators in elektrische Energie umgewandelt werden, die von dem Generator bereitgestellt werden kann. Die von dem Generator bereitgestellte oder bereitstellbare, elektrische Energie kann beispielsweise in einem elektrischen Energiespeicher gespeichert werden, welcher vorzugsweise als eine Batterie beziehungsweise Sekundärbatterie ausgebildet ist. Beispielsweise kann die elektrische Maschine 38 mit der in einem Energiespeicher gespeicherten, elektrischen Energie versorgt werden, wodurch die elektrische Maschine 38 betrieben werden und das Verdichterrad 22 antreiben kann.The compressor 20 and the turbine 26 can be components of an exhaust gas turbocharger 36 of the internal combustion engine 10 . It is conceivable that the compressor wheel 22 can be driven by the turbine wheel 28, in particular via a shaft. Furthermore, it is conceivable that the turbine wheel 28 can drive a generator. As a result, mechanical energy can be converted into electrical energy by means of the generator, which can be provided by the generator. The electrical energy that is provided or can be provided by the generator can be stored, for example, in an electrical energy store, which is preferably designed as a battery or secondary battery. For example, the electrical machine 38 can be supplied with the electrical energy stored in an energy store, as a result of which the electrical machine 38 can be operated and the compressor wheel 22 can be driven.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein Schubumluftsystem 40 auf, welches eine Schubumluftleitung 42 aufweist. Die Schubumluftleitung 42 ist an einer ersten Verbindungsstelle V1 und an einer zweiten Verbindungsstelle V2 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 18 verbunden. Die Verbindungsstelle V1 ist stromauf des Verdichterrads 22 angeordnet. Die Verbindungsstelle V2 ist stromab des Verdichterrads 22 und insbesondere stromauf der Brennräume 16 angeordnet. Mittels der Schubumluftleitung 42 kann zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 18 durchströmenden Luft an der zweiten Verbindungsstelle V2 aus dem Ansaugtrakt 18 abgezweigt und in die Schubumluftleitung 42 eingeleitet werden. Die in die Schubumluftleitung 42 eingeleitete Luft kann die Schubumluftleitung 42 durchströmen und wird mittels der Schubumluftleitung 42 von der Verbindungsstelle V2 zu der Verbindungsstelle V1 geführt, insbesondere rückgeführt. An der Verbindungsstelle V1 kann die die Schubumluftleitung 42 durchströmende Luft an der Schubumluftleitung 42 ausströmen und (wieder) in den Ansaugtrakt 18 einströmen. Somit ist die in die Schubumluftleitung 42 eingeleitete Luft mittels der Schubumluftleitung 42 unter Umgehung des Verdichterrads 22 von der zweiten Verbindungsstelle V2 zu der ersten Verbindungsstelle V1 führbar, insbesondere rückführbar, und an der ersten Verbindungsstelle V1 in den Ansaugtrakt 18 einleitbar. Dies bedeutet, dass die die Schubumluftleitung 42 durchströmende Luft das Verdichterrad 22 umgeht, mithin nicht durch das Verdichterrad 22 hindurchströmt beziehungsweise das Verdichterrad 22 umströmt. In der Fig. ist ein sich von der Verbindungsstelle V1 zu der Verbindungsstelle V2, insbesondere durchgängig, erstreckender Bereich des Ansaugtraktes 18 mit B bezeichnet.The internal combustion engine 10 has an overflow air system 40 which has an overflow air line 42 . The overrun air recirculation line 42 is fluidically connected to the intake tract 18 at a first connection point V1 and at a second connection point V2. The connection point V1 is arranged upstream of the compressor wheel 22 . The connection point V2 is arranged downstream of the compressor wheel 22 and in particular upstream of the combustion chambers 16 . At least part of the air flowing through the intake tract 18 can be branched off from the intake tract 18 at the second connection point V2 by means of the overrun air recirculation line 42 and introduced into the overrun air recirculation line 42 . The air introduced into the overrun air recirculation line 42 can flow through the overrun air recirculation line 42 and is guided, in particular returned, by means of the overrun air recirculation line 42 from the connection point V2 to the connection point V1. At the connection point V1, the air flowing through the overrun air bypass line 42 can flow out at the overrun air bypass line 42 and flow (again) into the intake tract 18 . The air introduced into the overrun air bypass line 42 can thus be guided, in particular returned, by means of the overrun air bypass line 42 from the second connection point V2 to the first connection point V1, bypassing the compressor wheel 22, and can be introduced into the intake tract 18 at the first connection point V1. This means that the air flowing through the overrun air recirculation line 42 bypasses the compressor wheel 22 and therefore does not flow through the compressor wheel 22 or flow around the compressor wheel 22 . In the figure, a region of the intake tract 18 extending from the connection point V1 to the connection point V2, in particular continuously, is denoted by B.

Um nun auf besonders einfache Weise eine besonders vorteilhafte Kühlung realisieren zu können, ist eine Leistungselektronik 44 vorgesehen, welche mittels der die Schubumluftleitung 42 und den Bereich B des Ansaugtraktes 18 durchströmenden Luft gekühlt werden kann, insbesondere bei einer Nachlaufkühlung, die beispielsweise dann durchgeführt wird, während die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert ist und somit stillsteht und insbesondere während das Kraftfahrzeug stillsteht. Der Bereich B und die Schubumluftleitung 42 bilden einen in der Fig. durch Pfeile 46 veranschaulichten Kreislauf, durch welchen die Luft hindurchströmen kann, und zwar in der Schubumluftleitung 42 von der Verbindungsstelle V2 zu der Verbindungsstelle V1 und in dem Bereich B von der Verbindungsstelle V1 zu der Verbindungsstelle V2. Die Pfeile 46 veranschaulichen somit eine Strömung oder Strömungsrichtung der den Kreislauf durchströmenden und dabei in der Schubumluftleitung 42 von der Verbindungsstelle V2 zu der Verbindungsstelle V1 und in dem Bereich B von der Verbindungsstelle V1 zu der Verbindungsstelle V2 strömenden Luft. Anhand der Pfeile 46 wird insbesondere erkennbar, dass die den Kreislauf durchströmende Luft in dem Kreislauf zirkuliert, mithin im Kreis strömt. Es ist außerdem erkennbar, dass die Leistungselektronik 44 in dem Kreislauf angeordnet ist. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Leistungselektronik 44 in dem Bereich B des Ansaugtrakts 18 angeordnet. Dadurch strömt beispielsweise die den Kreislauf durchströmende Luft durch die Leistungselektronik 44 und/oder um die Leistungselektronik 44 herum, wodurch die Leistungselektronik 44 vorteilhaft gekühlt wird.In order to be able to implement particularly advantageous cooling in a particularly simple manner, power electronics 44 are provided, which can be cooled by means of the air flowing through the overrun air recirculation line 42 and region B of the intake tract 18, in particular in the case of after-run cooling, which is carried out, for example, while the internal combustion engine 10 is deactivated and is therefore at a standstill, and in particular while the motor vehicle is at a standstill. The region B and the overflow air line 42 form a circuit illustrated in the figure by arrows 46, through which the air can flow, namely in the overrun air line 42 from the connection point V2 to the connection point V1 and in the area B from the connection point V1 to the connection point V2. The arrows 46 thus illustrate a flow or flow direction of the air flowing through the circuit and thereby flowing in the bypass air line 42 from the connection point V2 to the connection point V1 and in the region B from the connection point V1 to the connection point V2. The arrows 46 show in particular that the air flowing through the circuit circulates in the circuit, and therefore flows in a circle. It can also be seen that the power electronics 44 are arranged in the circuit. In the exemplary embodiment shown in the figure, the power electronics 44 are arranged in the area B of the intake tract 18 . As a result, for example, the air flowing through the circuit flows through the power electronics 44 and/or around the power electronics 44, as a result of which the power electronics 44 is advantageously cooled.

Bei einem Verfahren zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 ist es somit vorgesehen, dass zur Realisierung einer Kühlung, insbesondere einer Nachkühlung, der Leistungselektronik 44 mittels der elektrischen Maschine 38 das Verdichterrad 22 angetrieben wird, so dass mittels des Verdichterrads 22 die Luft in dem genannten Kreislauf gefördert wird, derart, dass die Luft in der Schubumluftleitung 42 von der Verbindungsstelle V2 zu der Verbindungsstelle V1 und in dem Bereich B von der Verbindungsstelle V1 zu der Verbindungsstelle V2 strömt beziehungsweise gefördert wird. Dabei wird die Kühlung, insbesondere die Nachlaufkühlung, insbesondere dann durchgeführt, während die Verbrennungskraftmaschine 10 deaktiviert ist, mithin stillsteht und insbesondere während das Kraftfahrzeug stillsteht.In a method for operating internal combustion engine 10, provision is made for cooling, in particular post-cooling, of power electronics 44 to be driven by electric machine 38, so that compressor wheel 22 conveys the air in the named circuit in such a way that the air in the overrun air recirculation line 42 flows or is conveyed from the connection point V2 to the connection point V1 and in the region B from the connection point V1 to the connection point V2. In this case, the cooling, in particular the after-running cooling, is carried out in particular while the internal combustion engine 10 is deactivated, and is therefore at a standstill, and in particular while the motor vehicle is at a standstill.

Das Schubumluftsystem 40 umfasst ein in der Schubumluftleitung 42 angeordnetes Ventilelement 48, welches auch als Schubumluftventil bezeichnet wird. Mittels des Ventilelements 48 kann eine Menge der die Schubumluftleitung 42 durchströmenden und dabei insbesondere von der Verbindungsstelle V2 zu der Verbindungsstelle V1 strömenden Luft eingestellt werden. Insbesondere ist das Ventilelement 8 elektrisch betreibbar, insbesondere elektrisch umschaltbar. In dem Ansaugtrakt 18 ist stromab des Verdichterrads 22 und insbesondere stromauf der Brennräume 16 eine Drosselklappe 50 angeordnet, mittels welcher beispielsweise ein von der den Ansaugtrakt 18 durchströmenden Luft durchströmbarer Strömungsquerschnitt einstellbar ist. Es ist erkennbar, dass die Drosselklappe 50 stromab der zweiten Verbindungsstelle V2 angeordnet ist.The overflow air system 40 comprises a valve element 48 which is arranged in the overflow air line 42 and is also referred to as an overflow air valve. By means of the valve element 48, a quantity of the air flowing through the bypass air line 42 and in particular flowing from the connection point V2 to the connection point V1 can be adjusted. In particular, the valve element 8 can be operated electrically, in particular can be switched over electrically. A throttle flap 50 is arranged in the intake tract 18 downstream of the compressor wheel 22 and in particular upstream of the combustion chambers 16, by means of which, for example, a flow cross section through which the air flowing through the intake tract 18 can flow can be adjusted. It can be seen that the throttle valve 50 is arranged downstream of the second connection point V2.

Claims

Internal combustion engine (10) for a motor vehicle, with an intake tract (18) through which air can flow, via which at least one combustion chamber (16) of the internal combustion engine (10) can be supplied with air, with a compressor (20) arranged in the intake tract (18) with a compressor wheel (22) for compressing the air flowing through the intake tract (18) and being supplied to the combustion chamber (16), and with at least one air arranged upstream of the compressor wheel (22). first connection point (V1) and at a second connection point (V2) arranged downstream of the compressor wheel (22) fluidically connected to the intake tract (18) overrun air recirculation line (42), by means of which at least part of the air at the second connection point (V2) can be branched off from the intake tract (18) and guided to the first connection point (V1) bypassing the compressor wheel (22) and can be introduced into the intake tract (18) at the first connection point (V1), characterized by power electronics (44) which are the air flowing through the overrun air recirculation line (42) and an area (B) of the intake tract (18) extending from the first connection point (V1) to the second connection point (V2) is to be cooled.

Internal combustion engine (10) after claim 1 , characterized in that the compressor wheel (22) is assigned an electric motor (38), by means of which the compressor wheel (22) can be driven, as a result of which the air flows through the region (B) of the intake tract (18) and is to be conveyed through the overrun air recirculation line (42) from the second connection point (V2) to the first connection point (V1).

Internal combustion engine (10) after claim 1 or 2 , characterized in that downstream of the second connection point (V2) in the intake tract (18) a throttle valve (50) is arranged, by means of which the intake tract (18) is at least partially fluidically blocked.

Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a valve element (48) is arranged in the overrun air bypass line (42), by means of which the amount of air flowing through the overrun air bypass line (42) can be adjusted.

Method for operating an internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the power electronics (44) by means of the overflow air line (42) and the region ( B) the air flowing through the intake tract (18) is cooled.