DE102023003459A1

DE102023003459A1 - Internal combustion engine for a motor vehicle and motor vehicle

Info

Publication number: DE102023003459A1
Application number: DE102023003459.2A
Authority: DE
Inventors: Maroje Matana
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-08-23
Filing date: 2023-08-23
Publication date: 2024-09-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem von Verbrennungsluft durchströmbaren Ansaugtrakt (18), mittels welchem die Verbrennungsluft in Brennräume (16) der Verbrennungskraftmaschine (10) einleitbar ist, mit einem von Abgas aus den Brennräumen (16) durchströmbaren Abgastrakt (20), mit einem eine von dem Abgas antreibbare Turbine (24) und einen von der Turbine (24) antreibbaren und zum Verdichten der Verbrennungsluft ausgebildeten Verdichter (26) aufweisenden Abgasturbolader (22), und mit einem Sekundärluftsystem (38), welches eine Sekundärluftleitung (40), mittels welcher zumindest ein Teil der Verbrennungsluft an einer stromab des Verdichters (26) angeordneten, ersten Abzweigstelle (A1) aus dem Ansaugtrakt (18) abzweigbar und als Sekundärluft in den Abgastrakt (20) einleitbar ist, und ein in der Sekundärluftleitung (40) angeordnetes, erstes Ventil aufweist (42), mittels welchem eine die Sekuhdärluftleitung (40) durchströmende Menge der Sekundärluft einstellbar ist.

The invention relates to an internal combustion engine (10) for a motor vehicle, with an intake tract (18) through which combustion air can flow, by means of which the combustion air can be introduced into combustion chambers (16) of the internal combustion engine (10), with an exhaust tract (20) through which exhaust gas from the combustion chambers (16) can flow, with an exhaust gas turbocharger (22) having a turbine (24) that can be driven by the exhaust gas and a compressor (26) that can be driven by the turbine (24) and designed to compress the combustion air, and with a secondary air system (38) that has a secondary air line (40), by means of which at least part of the combustion air can be branched off from the intake tract (18) at a first branch point (A1) arranged downstream of the compressor (26) and can be introduced into the exhaust tract (20) as secondary air, and a first valve (42) arranged in the secondary air line (40), by means of which a The amount of secondary air flowing through the secondary air line (40) is adjustable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle, with such an internal combustion engine.

Der DE 10 2022 001 621 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen, mit einem von Verbrennungsluft durchströmbaren Ansaugtrakt, mittels welchen die Verbrennungsluft in Brennräume der Verbrennungskraftmaschine einleitbar ist. Vorgesehen ist auch ein Abgasturbolader, welcher eine von dem Abgas antreibbare Turbine und einen von der Turbine antreibbaren Verdichter aufweist, mittels welchem die Verbrennungsluft verdichtet werden kann.The EN 10 2022 001 621 A1 an internal combustion engine for a motor vehicle is known, with an intake tract through which combustion air can flow, by means of which the combustion air can be introduced into the combustion chambers of the internal combustion engine. An exhaust gas turbocharger is also provided, which has a turbine driven by the exhaust gas and a compressor driven by the turbine, by means of which the combustion air can be compressed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, so dass sowohl ein auch als Verdichterpumpen oder Pumpbetrieb bezeichnetes Pumpen eines Verdichters eines Abgasturboladers der Verbrennungskraftmaschine besonders vorteilhaft vermieden als auch eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung realisiert werden kann.The object of the present invention is to provide an internal combustion engine and a motor vehicle with such an internal combustion engine, so that both pumping of a compressor of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine, also referred to as compressor pumping or pumping operation, can be particularly advantageously avoided and a particularly advantageous secondary air injection can be realized.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 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 motor vehicle having the features of patent claim 7. Advantageous embodiments with expedient further developments of the invention are specified in the remaining claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungsmotor bezeichnete und beispielsweise als Hubkolbenmotor, das heißt als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen und ganz insbesondere für einen Personenkraftwagen. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen auch als Einlasstrakt bezeichneten Ansaugtrakt auf, welcher von Luft durchströmbar ist. Mittels des Ansaugtrakts kann die den Ansaugtrakt durchströmende Luft in Brennräume der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet werden. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in dem jeweiligen Brennraum Verbrennungsvorgänge ab. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch umfasst einen vorzugsweisen flüssigen Kraftstoff und die Luft, so dass die Luft, die den Ansaugtrakt durchströmt, auch als Verbrennungsluft bezeichnet wird.A first aspect of the invention relates to an internal combustion engine, also referred to as an internal combustion engine or combustion motor and designed, for example, as a reciprocating piston engine, i.e. as a reciprocating piston machine, for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle, in particular for a motor vehicle and very particularly for a passenger car. This means that the motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the internal combustion engine in its fully manufactured state and can be driven by means of the internal combustion engine. The internal combustion engine has an intake tract, also referred to as an inlet tract, through which air can flow. By means of the intake tract, the air flowing through the intake tract can be introduced into combustion chambers of the internal combustion engine. When the internal combustion engine is in fired operation, combustion processes take place in the respective combustion chamber. During the respective combustion process, a fuel-air mixture, also simply referred to as a mixture, is burned. The fuel-air mixture comprises a preferably liquid fuel and the air, so that the air that flows through the intake tract is also called combustion air.

Aus dem Verbrennen des Gemisches resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine. Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine einen Abgastrakt auf, welcher von dem Abgas aus den Brennräumen durchströmbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist auch wenigstens oder genau einen Abgasturbolader auf, welcher eine in dem Abgastrakt angeordnete und von dem Abgas antreibbare Turbine aufweist. Außerdem weist der Abgasturbolader einen in dem Abgastrakt angeordneten Verdichter auf, welcher von der Turbine antreibbar ist. Durch Antreiben des Verdichters kann mittels des Verdichters die den Ansaugtrakt durchströmende Verbrennungsluft verdichtet werden. Die mittels des Verdichters verdichtete Luft (Verbrennungsluft) wird auch als Ladeluft bezeichnet.The combustion of the mixture results in exhaust gas from the internal combustion engine. The internal combustion engine has an exhaust tract through which the exhaust gas from the combustion chambers can flow. The internal combustion engine also has at least one or exactly one exhaust gas turbocharger, which has a turbine arranged in the exhaust tract and driven by the exhaust gas. The exhaust gas turbocharger also has a compressor arranged in the exhaust tract, which can be driven by the turbine. By driving the compressor, the combustion air flowing through the intake tract can be compressed by means of the compressor. The air compressed by means of the compressor (combustion air) is also referred to as charge air.

Die Verbrennungskraftmaschine weist außerdem ein auch als Sekundärlufteinrichtung bezeichnetes Sekundärluftsystem auf, welches wenigstens eine Sekundärluftleitung aufweist. Mittels der Sekundärluftleitung kann zumindest ein Teil der Verbrennungsluft an einer ersten Abzweigstelle aus dem Ansaugtrakt abgezweigt und als Sekundärluft in den Abgastrakt, insbesondere direkt, eingeleitet werden. Die erste Abzweigstelle ist dabei in dem Ansaugtrakt stromab des Verdichters angeordnet. Dies bedeutet, dass in Strömungsrichtung der den Ansaugtrakt durchströmenden Verbrennungsluft die erste Abzweigstelle stromab des Verdichters und insbesondere stromauf der, insbesondere aller, Brennräume der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, so dass es sich bei der Verbrennungsluft, die an der ersten Abzweigstelle aus dem Ansaugtrakt abzweigbar ist, um mittels des Verdichters verdichtete Luft, mithin um mittels des Verdichters verdichtete Verbrennungsluft handelt. Somit kann beispielsweise der Verdichter als Sekundärluftpumpe fungieren, mittels welcher die Sekundärluft in die Sekundärluftleitung hineingefördert und durch die Sekundärluftleitung hindurchgefördert und in den Abgastrakt hineingefördert werden kann. Insbesondere kann mittels der Sekundärluftleitung die Sekundärluft unter Umgehung der, insbesondere aller, Brennräume der Verbrennungskraftmaschine und somit direkt in den Abgastrakt eingeleitet werden. Dies bedeutet, dass die Sekundärluft auf ihrem Weg von der ersten Abzweigstelle durch die Sekundärluftleitung hindurch und in den Abgastrakt die, insbesondere alle, Brennräume der Verbrennungskraftmaschine umgeht, mithin nicht durch die Brennräume, insbesondere durch keinen Brennraum, der Verbrennungskraftmaschine hindurchströmt. In dem Abgastrakt kann die Sekundärluftleitung beispielsweise genutzt werden, um wenigstens eine in dem Abgastrakt angeordnete Abgasnachbehandlungskomponente zum Nachbehandeln des Abgases effektiv und effizient aufzuheizen und/oder warmzuhalten.The internal combustion engine also has a secondary air system, also referred to as a secondary air device, which has at least one secondary air line. By means of the secondary air line, at least part of the combustion air can be branched off from the intake tract at a first branch point and introduced into the exhaust tract, in particular directly, as secondary air. The first branch point is arranged in the intake tract downstream of the compressor. This means that in the flow direction of the combustion air flowing through the intake tract, the first branch point is arranged downstream of the compressor and in particular upstream of the, in particular all, combustion chambers of the internal combustion engine, so that the combustion air that can be branched off from the intake tract at the first branch point is air compressed by the compressor, and thus combustion air compressed by the compressor. Thus, for example, the compressor can function as a secondary air pump, by means of which the secondary air can be conveyed into the secondary air line and through the secondary air line and into the exhaust tract. In particular, the secondary air can be introduced by means of the secondary air line, bypassing the, in particular all, combustion chambers of the internal combustion engine and thus directly into the exhaust tract. This means that the secondary air bypasses the, in particular all, combustion chambers of the internal combustion engine on its way from the first branch point through the secondary air line and into the exhaust tract, and thus does not pass through the combustion chambers, in particular through any combustion chamber, of the internal combustion engine. flows. In the exhaust tract, the secondary air line can be used, for example, to effectively and efficiently heat and/or keep warm at least one exhaust aftertreatment component arranged in the exhaust tract for aftertreating the exhaust gas.

Das Sekundärluftsystem weist außerdem ein in der Sekundärluftleitung angeordnetes, erstes Ventil auf, welches auch als Sekundärluftventil oder erstes Sekundärluftventil bezeichnet wird. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Sekundärluftventil ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das erste Sekundärluftventil, mithin das erste Ventil zu verstehen. Mittels des ersten Ventils kann eine die Sekundärluftleitung durchströmende Menge der Sekundärluft eingestellt, das heißt variiert werden. Beispielsweise kann das erste Ventil zwischen wenigstens zwei Zuständen verstellt werden, nämlich einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand. Der erste Zustand ist beispielsweise ein erster Schließzustand des ersten Ventils, wobei in dem ersten Schließzustand des ersten Ventils mittels des ersten Ventils die Sekundärluftleitung fluidisch versperrt ist. Der zweite Zustand des ersten Ventils ist beispielsweise ein erster Offenzustand des ersten Ventils, wobei das erste Ventil in dem ersten Offenzustand die Sekundärluftleitung freigibt, mithin ein durch das erste Ventil bewirktes, fluidisches Versperren der Sekundärluftleitung unterbleibt.The secondary air system also has a first valve arranged in the secondary air line, which is also referred to as a secondary air valve or first secondary air valve. When the secondary air valve is mentioned above and below, this means the first secondary air valve, and therefore the first valve, unless otherwise stated. The first valve can be used to adjust, i.e. vary, the amount of secondary air flowing through the secondary air line. For example, the first valve can be adjusted between at least two states, namely a first state and a second state. The first state is, for example, a first closed state of the first valve, wherein in the first closed state of the first valve the secondary air line is fluidically blocked by the first valve. The second state of the first valve is, for example, a first open state of the first valve, wherein the first valve releases the secondary air line in the first open state, thus preventing the secondary air line from being fluidically blocked by the first valve.

Um nun ein auch als Pumpbetrieb oder Verdichterpumpen bezeichnetes Pumpen des Verdichters auf besonders vorteilhafte Weise vermeiden sowie eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung realisieren zu können, ist erfindungsgemäß eine Schubumluftleitung vorgesehen, mittels welcher zumindest ein Teil der die Sekundärluftleitung durchströmenden Verbrennungsluft an einer stromauf des ersten Ventils und stromab der ersten Abzweigstelle angeordneten zweiten Abzweigstelle aus der Sekundärluftleitung abzweigbar und an einer auch als erste Einleitstelle bezeichneten Einleitstelle in den Ansaugtrakt einleitbar ist. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der Einleitstelle ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die erste Einleitstelle zu verstehen. Die Einleitstelle ist in Strömungsrichtung der den Ansaugtrakt durchströmenden Verbrennungsluft stromauf des Verdichters angeordnet. In Strömungsrichtung der die Sekundärluftleitung durchströmenden Verbrennungsluft ist die zweite Abzweigstelle stromab der ersten Abzweigstelle und stromauf des ersten Ventils angeordnet.In order to be able to avoid pumping of the compressor in a particularly advantageous manner, also referred to as pumping operation or compressor pumping, and to be able to implement a particularly advantageous secondary air injection, according to the invention a bypass air line is provided, by means of which at least part of the combustion air flowing through the secondary air line can be branched off from the secondary air line at a second branch point arranged upstream of the first valve and downstream of the first branch point and can be introduced into the intake tract at an inlet point also referred to as the first inlet point. When the inlet point is mentioned above and below, this means the first inlet point, unless otherwise stated. The inlet point is arranged upstream of the compressor in the flow direction of the combustion air flowing through the intake tract. In the flow direction of the combustion air flowing through the secondary air line, the second branch point is arranged downstream of the first branch point and upstream of the first valve.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein insbesondere zusätzlich zu dem ersten Ventil vorgesehenes, zweites Ventil vorgesehen, welches in der Sekundärluftleitung angeordnet ist, derart, dass in Strömungsrichtung der die Sekundärluftleitung durchströmenden Verbrennungsluft das zweite Ventil stromauf des ersten Ventils und stromauf der zweiten Abzweigstelle angeordnet ist, so dass mittels des zweiten Ventils eine die Sekundärluftleitung durchströmende Menge der Verbrennungsluft einstellbar ist. Insbesondere ist das zweite Ventil in Strömungsrichtung der die Sekundärluftleitung durchströmenden Verbrennungsluft stromab der ersten Abzweigstelle angeordnet. Beispielsweise kann das zweite Ventil zwischen wenigstens zwei Zuständen umgeschaltet oder verstellt werden, nämlich einem dritten Zustand und einem vierten Zustand. Der dritte Zustand ist beispielsweise ein zweiter Schließzustand des zweiten Ventils, welches in dem zweiten Schließzustand die Sekundärluftleitung fluidisch versperrt. Mit anderen Worten ist in dem zweiten Schließzustand des zweiten Ventils die Sekundärluftleitung mittels des zweiten Ventils fluidisch versperrt, das heißt verschlossen. Der vierte Zustand ist beispielsweise ein zweiter Offenzustand des zweiten Ventils, welches in dem zweiten Offenzustand die Sekundärluftleitung freigibt. Dies bedeutet, dass in dem vierten Zustand des zweiten Ventils ein durch das zweite Ventil bewirktes, fluidisches Versperren der Sekundärluftleitung unterbleibt.Furthermore, according to the invention, a second valve is provided, in particular in addition to the first valve, which is arranged in the secondary air line in such a way that the second valve is arranged upstream of the first valve and upstream of the second branch point in the flow direction of the combustion air flowing through the secondary air line, so that an amount of combustion air flowing through the secondary air line can be adjusted by means of the second valve. In particular, the second valve is arranged downstream of the first branch point in the flow direction of the combustion air flowing through the secondary air line. For example, the second valve can be switched or adjusted between at least two states, namely a third state and a fourth state. The third state is, for example, a second closed state of the second valve, which fluidically blocks the secondary air line in the second closed state. In other words, in the second closed state of the second valve, the secondary air line is fluidically blocked, i.e. closed, by means of the second valve. The fourth state is, for example, a second open state of the second valve, which releases the secondary air line in the second open state. This means that in the fourth state of the second valve, a fluidic blockage of the secondary air line caused by the second valve does not occur.

Durch die Erfindung können die Teileanzahl und somit das Gewicht, der Bauraumbedarf und die Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders geringgehalten werden, wobei gleichzeitig eine Sekundärlufteinblasung realisiert und ein Verdichterpumpen des Verdichters vermieden werden kann. Unter der Sekundärlufteinblasung ist zu verstehen, dass mittels der Sekundärluftleitung die zuvor genannte Sekundärluft in den Abgastrakt eingeleitet, das heißt eingebracht wird. Dieses Einleiten oder Einbringen der Sekundärluft in den Abgastrakt mittels der Sekundärluftleitung wird auch als Sekundärlufteinblasung, mithin als Einblasung der Sekundärluft in den Abgastrakt bezeichnet. Um die Sekundärluft in den Abgastrakt einzuleiten, das heißt einzubringen, sind das erste Ventil und das zweite Ventil gleichzeitig geöffnet. Hierdurch wird an der ersten Abzweigstelle zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Verbrennungsluft aus dem Ansaugtrakt abgezweigt und als die Sekundärluft in den Abgastrakt eingeleitet. Da die erste Abzweigstelle stromab des Verdichters in dem Ansaugtrakt angeordnet ist, kann somit Verbrennungsluft von stromab des Verdichters dem Ansaugtrakt entnommen und insbesondere zumindest zum Teil in den Abgastrakt entlassen werden, wodurch sowohl Sekundärluft in den Abgastrakt eingeblasen als auch ein Verdichterpumpen des Verdichters vermieden werden kann. Um beispielsweise einen Pumpbetrieb des Verdichters zu vermeiden, ohne Sekundärluft in den Abgastrakt einzuleiten, ist beispielsweise das erste Ventil geschlossen, während das zweite Ventil geöffnet ist, so dass sich das erste Ventil in dem ersten Schließzustand befindet, während sich das zweite Ventil in dem zweiten Offenzustand befindet. In der Folge wird an der ersten Abzweigstelle Verbrennungsluft aus dem Ansaugtrakt abgezweigt und in die Sekundärluftleitung eingeleitet. Die in die Sekundärluftleitung eingeleitete Verbrennungsluft kann höchstens bis zu dem ersten Ventil strömen. Da die zweite Abzweigstelle stromab des zweiten Ventils und stromauf des ersten Ventils angeordnet ist, kann die in die Sekundärluftleitung eingeleitete Verbrennungsluft an der zweiten Abzweigstelle aus der Sekundärluftleitung abgezweigt und zu der Einleitstelle geführt und an der Einleitstelle in den Ansaugtrakt eingeleitet werden, wodurch ein Verdichterpumpen, mithin ein Pumpbetrieb des Verdichters vermieden werden kann, und gleichzeitig wird vermieden, dass Sekundärluft in den Abgastrakt eingeleitet wird. Ferner ist es denkbar, dass das erste Ventil und das zweite Ventil gleichzeitig geschlossen sind, mithin dass sich das erste Ventil und das zweite Ventil gleichzeitig in den Schließzuständen befinden, so dass beispielsweise sowohl eine Einleitung von Sekundärluft in den Abgastrakt als auch ein Führen oder Rückführen von Verbrennungsluft aus der Sekundärluftleitung in den Ansaugtrakt unterbleibt.The invention makes it possible to keep the number of parts and thus the weight, installation space requirements and costs of the internal combustion engine particularly low, while at the same time secondary air injection can be implemented and compressor surging of the compressor can be avoided. Secondary air injection means that the aforementioned secondary air is introduced into the exhaust tract by means of the secondary air line. This introduction or introduction of the secondary air into the exhaust tract by means of the secondary air line is also referred to as secondary air injection, and thus as the injection of the secondary air into the exhaust tract. In order to introduce the secondary air into the exhaust tract, i.e. to introduce it, the first valve and the second valve are opened at the same time. As a result, at least part of the combustion air flowing through the intake tract is branched off from the intake tract at the first branch point and introduced into the exhaust tract as secondary air. Since the first branch point is arranged downstream of the compressor in the intake tract, combustion air can be taken from the intake tract downstream of the compressor and in particular at least partially released into the exhaust tract, whereby both secondary air can be blown into the exhaust tract and compressor pumping of the compressor can be avoided. In order to avoid pumping operation of the compressor without introducing secondary air into the exhaust tract, for example, the first valve is closed while the second valve is open, so that the first valve is in the first closed state, while while the second valve is in the second open state. As a result, combustion air is branched off from the intake tract at the first branch point and introduced into the secondary air line. The combustion air introduced into the secondary air line can flow at most as far as the first valve. Since the second branch point is arranged downstream of the second valve and upstream of the first valve, the combustion air introduced into the secondary air line can be branched off from the secondary air line at the second branch point and guided to the inlet point and introduced into the intake tract at the inlet point, whereby compressor pumping, and thus pumping operation of the compressor, can be avoided, and at the same time secondary air is prevented from being introduced into the exhaust tract. Furthermore, it is conceivable that the first valve and the second valve are closed at the same time, thus that the first valve and the second valve are in the closed states at the same time, so that, for example, both the introduction of secondary air into the exhaust tract and the guiding or recirculation of combustion air from the secondary air line into the intake tract are avoided.

Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen lassen sich wenigstens ein zusätzliches Schubumluftventil und eine zusätzlich Schubumluftleitung vermeiden, wodurch die Teileanzahl und somit das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.Compared to conventional solutions, at least one additional bypass valve and one additional bypass line can be avoided, which means that the number of parts and thus the weight, costs and installation space requirements of the internal combustion engine can be kept to a particularly low level.

Ein sich von dem Verdichter zu den Brennräumen erstreckender erster Längenbereich des Ansaugtrakts wird auch als Ladestrecke oder Ladeluftstrecke bezeichnet, da der erste Längenbereich stromab des Verdichters und insbesondere stromauf der Brennräume verläuft und somit von der mittels des Verdichters verdichteten Luft, mithin von der Ladeluft durchströmbar ist. Ein stromauf des Verdichters verlaufender, zweiter Längenbereich des Ansaugtrakts wird auch als Luftstrecke bezeichnet, da die die Luftstrecke durchströmende Verbrennungsluft nicht mittels des Verdichters verdichtet ist und somit keine Ladeluft ist. Verläuft beispielsweise der zweite Längenbereich stromauf des Verdichters und stromab eines in dem Ansaugtrakt angeordneten Luftfilters zum Filtern der Verbrennungsluft, so wird der zweite Längenbereich auch als Reinluftstrecke bezeichnet. Durch Öffnen zumindest des zweiten Ventils, das heißt dann, wenn zumindest das zweite Ventil geöffnet ist, während beispielsweise das erste Ventil ebenfalls geöffnet oder aber geschlossen ist, kann über das zweite Ventil und die Schubumluftleitung und zumindest einen Teilbereich der Sekundärluftleitung in kurzer Zeit eine besonders große Menge der Ladeluft aus der Ladeluftstrecke abgezweigt und in die Luftstrecke entlassen werden, so dass in kurzer Zeit ein vorteilhafter Druckabbau in der Ladeluftstrecke darstellbar ist. Dadurch kann das Verdichterpumpen sicher vermieden werden. Das Verdichterpumpen kann eine Lagerung des Abgasturboladers beschädigen und starke akustische Auffälligkeiten haben, was nun durch die Erfindung vorteilhaft vermieden werden kann. Ist das zweite Ventil offen, das heißt, ist das zweite Ventil geöffnet, während das erste Ventil geschlossen ist, so kann zumindest ein Teil der Ladeluft aus dem Ansaugtrakt abgezweigt und über das zweite Ventil, zumindest im zuvor genannten Teilbereich der Sekundärluftleitung und die Schubumluftleitung in die Luftstrecke rückgeführt werden, während eine Sekundärlufteinblasung, mithin ein Einleiten von Sekundärluft in den Abgastrakt unterbleibt. Sind das erste Ventil und das zweite Ventil gleichzeitig geöffnet, das heißt offen, so kann an der ersten Abzweigstelle zumindest ein Teil der Ladeluft aus dem Ansaugtrakt, das heißt aus der Ladeluftstrecke abgezweigt werden, und beispielsweise ein erster Teil der abgezweigten Ladeluft kann als Sekundärluft in den Abgastrakt eingeleitet, das heißt eingeblasen werden, und beispielsweise ein zweiter Teil der abgezweigten Ladeluft kann von der zweiten Abzweigstelle über die Schubumluftleitung in die Luftstrecke rückgeführt und somit in den Ansaugtrakt eingeleitet werden.A first length of the intake tract extending from the compressor to the combustion chambers is also referred to as a charging section or charge air section, since the first length runs downstream of the compressor and in particular upstream of the combustion chambers and can thus be flowed through by the air compressed by the compressor, i.e. by the charge air. A second length of the intake tract running upstream of the compressor is also referred to as an air section, since the combustion air flowing through the air section is not compressed by the compressor and is therefore not charge air. If, for example, the second length runs upstream of the compressor and downstream of an air filter arranged in the intake tract for filtering the combustion air, the second length is also referred to as a clean air section. By opening at least the second valve, i.e. when at least the second valve is open while, for example, the first valve is also open or closed, a particularly large amount of charge air can be diverted from the charge air path and released into the air path via the second valve and the bypass air line and at least a portion of the secondary air line in a short time, so that an advantageous pressure reduction in the charge air path can be achieved in a short time. This means that compressor pumping can be safely avoided. Compressor pumping can damage a bearing of the exhaust turbocharger and cause strong acoustic abnormalities, which can now be advantageously avoided by the invention. If the second valve is open, i.e. the second valve is open while the first valve is closed, at least part of the charge air can be diverted from the intake tract and returned to the air path via the second valve, at least in the aforementioned portion of the secondary air line and the bypass air line, while secondary air injection, and thus secondary air being introduced into the exhaust tract, is avoided. If the first valve and the second valve are opened at the same time, i.e. open, at least part of the charge air can be branched off from the intake tract, i.e. from the charge air path, at the first branching point, and for example a first part of the branched off charge air can be introduced into the exhaust tract as secondary air, i.e. blown in, and for example a second part of the branched off charge air can be returned from the second branching point via the recirculation air line into the air path and thus introduced into the intake tract.

Um die Teileanzahl und somit die Kosten, den Bauraumbedarf und das Gewicht der Verbrennungskraftmaschine besonders geringhalten zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Schubumluftleitung frei von einem relativ zur Schubumluftleitung bewegbaren Ventil zum Beeinflussen einer die Schubumluftleitung durchströmenden Strömung der Verbrennungsluft ist. Mit anderen Worten ist kein in der Schubumluftleitung angeordnetes und relativ zu der Schubumluftleitung bewegbares Ventil vorgesehen, mittels welchem eine die Schubumluftleitung durchströmende Strömung der Verbrennungsluft beeinflussbar wäre.In order to be able to keep the number of parts and thus the costs, the installation space required and the weight of the internal combustion engine particularly low, one embodiment of the invention provides that the bypass air line is free of a valve that can be moved relative to the bypass air line for influencing a flow of combustion air flowing through the bypass air line. In other words, no valve is provided that is arranged in the bypass air line and can be moved relative to the bypass air line and by means of which a flow of combustion air flowing through the bypass air line could be influenced.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbrennungskraftmaschine frei von einer zusätzlichen Leitung ist, mittels welcher ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Verbrennungsluft an einer stromab des Verdichters angeordneten Stelle aus dem Ansaugtrakt abzweigbar und an einer stromauf des Verdichters angeordneten Stelle in den Ansaugtrakt einleitbar ist. Mit anderen Worten ist keine zusätzliche, weitere Schubumluftleitung vorgesehen, wodurch die Teileanzahl, die Kosten, der Bauraumbedarf und das Gewicht der Verbrennungskraftmaschine in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.A further embodiment is characterized in that the internal combustion engine is free of an additional line by means of which a part of the combustion air flowing through the intake tract can be branched off from the intake tract at a point downstream of the compressor and introduced into the intake tract at a point upstream of the compressor. In other words, no additional, further bypass air line is provided, whereby the number of parts, the costs, the installation space requirement and the weight of the internal combustion engine can be kept to a particularly low level.

Um Verdichterpumpen des Verdichters besonders vorteilhaft vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine einen Elektromotor aufweist, mittels welchem der Verdichter elektrisch, das heißt unter Nutzung von elektrischer Energie, mit welcher der Elektromotor versorgbar ist oder versorgt wird, antreibbar ist. Somit ist der Abgasturbolader vorzugsweise als elektrisch unterstützter Abgasturbolader ausgebildet.In order to avoid compressor surges particularly advantageously, it is A further embodiment of the invention provides that the internal combustion engine has an electric motor by means of which the compressor can be driven electrically, i.e. using electrical energy with which the electric motor can be or is supplied. The exhaust gas turbocharger is therefore preferably designed as an electrically assisted exhaust gas turbocharger.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Ventil und/oder das zweite Ventil dazu ausgebildet ist, durch Schließen des ersten Ventils und/oder des zweiten Ventils die Sekundärluftleitung fluidisch zu versperren. Dadurch kann wahlweise das Verdichterpumpen vermieden werden, ohne dass Sekundärluft in den Abgastrakt eingeblasen wird, oder Sekundärluft kann in den Abgastrakt eingeblasen werden, so dass ein besonders vorteilhafter und bedarfsgerechter Betrieb auf bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise darstellbar ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the first valve and/or the second valve is designed to fluidically block the secondary air line by closing the first valve and/or the second valve. As a result, compressor pumping can optionally be avoided without secondary air being blown into the exhaust tract, or secondary air can be blown into the exhaust tract, so that particularly advantageous and needs-based operation can be achieved in a space-saving, weight-saving and cost-effective manner.

Um die Ventile bedarfsgerecht umschalten und somit beispielsweise wahlweise öffnen oder schließen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Ventil und/oder das zweite Ventil elektrisch betreibbar ist, um dadurch die jeweilige Menge einzustellen. Insbesondere ist beispielsweise das jeweilige Ventil elektrisch ansteuerbar, um dadurch das jeweilige Ventil wahlweise zwischen dem jeweiligen Offenzustand und dem jeweiligen Schließzustand umzuschalten. Dadurch können die Ventile besonders bedarfsgerecht umgeschaltet werden, um dadurch das Verdichterpumpen sicher vermeiden zu können sowie bedarfsgerecht Sekundärluft in den Abgastrakt einleiten zu können.In order to switch the valves as required and thus, for example, to be able to open or close them as required, a further embodiment of the invention provides that the first valve and/or the second valve can be operated electrically in order to adjust the respective quantity. In particular, for example, the respective valve can be controlled electrically in order to switch the respective valve between the respective open state and the respective closed state as required. This means that the valves can be switched as required in particular in order to reliably avoid compressor pumping and to be able to introduce secondary air into the exhaust tract as required.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle and preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which has an internal combustion engine according to the first aspect of the invention and can be driven by means of the internal combustion engine. Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.

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 emerge from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as 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 respective combination specified, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Sekundärluftsystem.The drawing shows in the only figure a schematic representation of an internal combustion engine for a motor vehicle, with a secondary air system.

Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungsmotor oder Motor bezeichnete und vorliegend als Hubkolbenmotor, mithin als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug die Verbrennungskraftmaschine 10 aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen Motorblock 12 auf, welcher bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Zylindergehäuse, insbesondere als ein Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildet ist. Der Motorblock 12 und somit die Verbrennungskraftmaschine 10 weisen vorliegend, insbesondere genau, vier Zylinder 14 auf, wobei durch den jeweiligen Zylinder 14 ein jeweiliger Brennraum 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 teilweise begrenzt ist. Somit weist die Verbrennungskraftmaschine 10 bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel, insbesondere genau, vier Brennräume 16 auf. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 laufen in dem jeweiligen Brennraum 16 Verbrennungsvorgänge ab, insbesondere derart, dass innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine 10 in dem jeweiligen Brennraum 16, insbesondere genau, einer der Verbrennungsvorgänge abläuft. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist als ein 4-Takt-Motor ausgebildet. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein jeweiliges, auch als Kraftstoff-Luft-Gemisch bezeichnetes Gemisch verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 resultiert.The only figure shows a schematic representation of an internal combustion engine 10, also referred to as an internal combustion engine or motor and in this case designed as a reciprocating piston engine, and therefore as a reciprocating piston machine, for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle. This means that the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the internal combustion engine 10 and can be driven by means of the internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 has an engine block 12, which in the embodiment shown in the figure is designed as a cylinder housing, in particular as a cylinder crankcase. The engine block 12 and thus the internal combustion engine 10 have in this case, in particular exactly, four cylinders 14, with a respective combustion chamber 16 of the internal combustion engine 10 being partially delimited by the respective cylinder 14. Thus, in the embodiment shown in the figure, the internal combustion engine 10 has, in particular exactly, four combustion chambers 16. During a fired operation of the internal combustion engine 10, combustion processes take place in the respective combustion chamber 16, in particular such that within a respective working cycle of the internal combustion engine 10, in particular exactly one of the combustion processes takes place in the respective combustion chamber 16. The internal combustion engine 10 is designed as a 4-stroke engine. During the respective combustion process, a respective mixture, also referred to as a fuel-air mixture, is burned, resulting in exhaust gas from the internal combustion engine 10.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen Ansaugtrakt 18 auf, welcher von Luft durchströmbar ist. Zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 18 durchströmenden Luft kann mittels des Ansaugtrakts 18 zu den und in die Brennräume 16 geleitet werden, wobei das zuvor genannte Gemisch die Luft umfasst, die in den jeweiligen Brennraum 16 eingeleitet wird. Daher wird die den Ansaugtrakt 18 durchströmende Luft auch als Verbrennungsluft oder Frischluft bezeichnet.The internal combustion engine 10 has an intake tract 18 through which air can flow. At least part of the air flowing through the intake tract 18 can be guided to and into the combustion chambers 16 by means of the intake tract 18, wherein the aforementioned mixture comprises the air that is introduced into the respective combustion chamber 16. Therefore, the air flowing through the intake tract 18 is also referred to as combustion air or fresh air.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem einen Abgastrakt 20 auf, welcher von dem Abgas aus den Brennräumen 16 durchströmbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem wenigstens oder vorliegend genau einen Abgasturbolader 22 auf, welcher eine in dem Abgastrakt 20 angeordnete und von dem Abgas antreibbare Turbine 24 aufweist. Des Weiteren weist der Abgasturbolader 22 einen in dem Ansaugtrakt 18 angeordneten Verdichter 26 auf, welcher von der Turbine 24 antreibbar ist. Durch Antreiben des Verdichters 26 kann die den Ansaugtrakt 18 durchströmende Verbrennungsluft mittels des Verdichters 26 verdichtet werden. Die verdichtete Verbrennungsluft wird auch als Ladeluft bezeichnet.The internal combustion engine 10 also has an exhaust tract 20 through which the exhaust gas from the combustion chambers 16 can flow. The internal combustion engine 10 also has at least or in this case exactly one Exhaust gas turbocharger 22, which has a turbine 24 arranged in the exhaust tract 20 and which can be driven by the exhaust gas. The exhaust gas turbocharger 22 also has a compressor 26 arranged in the intake tract 18, which can be driven by the turbine 24. By driving the compressor 26, the combustion air flowing through the intake tract 18 can be compressed by means of the compressor 26. The compressed combustion air is also referred to as charge air.

In der Fig. sind ein erster Längenbereich L1 und ein zweiter Längenbereich L2 des Ansaugtrakts 18 gezeigt. Der erste Längenbereich L1 verläuft in Strömungsrichtung der den Ansaugtrakt 18 durchströmenden Verbrennungsluft stromauf des Verdichters 26, beispielsweise derart, dass der Längenbereich L1 zwischen dem Verdichter 26 und einem in der Fig. nicht gezeigten, in dem Ansaugtrakt 18 angeordneten Luftfilter zum Filtern der Verbrennungsluft verläuft. Daher wird der Längenbereich L1 auch als Luftstrecke, insbesondere als Reinluftstrecke, bezeichnet. Der zweite Längenbereich L2 des Ansaugtrakts 18 verläuft stromab des Verdichters 26 und dabei insbesondere zwischen dem Verdichter 26 und den Brennräumen 16, das heißt stromauf der Brennräume 16 und stromab des Verdichters 26. Somit ist der Längenbereich L2 von der Ladeluft durchströmbar, so dass der Längenbereich L2 auch als Ladestrecke oder Ladeluftstrecke bezeichnet wird.The figure shows a first length range L1 and a second length range L2 of the intake tract 18. The first length range L1 runs in the flow direction of the combustion air flowing through the intake tract 18 upstream of the compressor 26, for example such that the length range L1 runs between the compressor 26 and an air filter (not shown in the figure) arranged in the intake tract 18 for filtering the combustion air. The length range L1 is therefore also referred to as an air path, in particular as a clean air path. The second length range L2 of the intake tract 18 runs downstream of the compressor 26 and in particular between the compressor 26 and the combustion chambers 16, that is to say upstream of the combustion chambers 16 and downstream of the compressor 26. The charge air can therefore flow through the length range L2, so that the length range L2 is also referred to as a charging path or charge air path.

Beispielsweise weist die Turbine 24 ein von dem Abgas antreibbares Turbinenrad auf. Der Verdichter 26 weist beispielsweise ein von dem Turbinenrad antreibbares Verdichterrad auf, mittels welchem durch Antreiben des Verdichterrads die Verbrennungsluft verdichtet werden kann. Dabei weist der Abgasturbolader 22 beispielsweise eine Welle auf, über welche das Verdichterrad von dem Turbinenrad antreibbar ist. Die Welle, das Verdichterrad und das Turbinenrad sind Bestandteile eines Laufzeugs des Abgasturboladers 22, dessen Laufzeug an einem Lagergehäuse 28 des Abgasturboladers 22 drehbar gelagert ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel einen Elektromotor 30 auf, mittels welchem, beispielsweise über die Welle, das Verdichterrad und somit der Verdichter 26 antreibbar sind. Ferner ist es denkbar, dass mittels des Elektromotors 30, insbesondere über die Welle, das Turbinenrad und somit die Turbine 24 angetrieben werden können.For example, the turbine 24 has a turbine wheel that can be driven by the exhaust gas. The compressor 26 has, for example, a compressor wheel that can be driven by the turbine wheel, by means of which the combustion air can be compressed by driving the compressor wheel. The exhaust gas turbocharger 22 has, for example, a shaft via which the compressor wheel can be driven by the turbine wheel. The shaft, the compressor wheel and the turbine wheel are components of a rotor of the exhaust gas turbocharger 22, the rotor of which is rotatably mounted on a bearing housing 28 of the exhaust gas turbocharger 22. In the embodiment shown in the figure, the internal combustion engine 10 has an electric motor 30, by means of which the compressor wheel and thus the compressor 26 can be driven, for example via the shaft. It is also conceivable that the turbine wheel and thus the turbine 24 can be driven by means of the electric motor 30, in particular via the shaft.

Der Turbine 24 ist eine Umgehungseinrichtung 32 zugeordnet, welche eine Umgehungsleitung 34 und ein Umgehungsventil 36 aufweist. Das Umgehungsventil 36 ist in der Umgehungsleitung 34 angeordnet. Das Umgehungsventil 36 wird auch als Waste Gate oder Waste-Gate-Ventil bezeichnet. Die Umgehungsleitung 34 ist an einer ersten Verbindungsstelle V1 und an einer zweiten Verbindungsstelle V2 fluidisch mit dem Abgastrakt 20 verbunden, so dass mittels der Umgehungsleitung 34 zumindest ein Teil des den Abgastrakt 20 durchströmenden Abgases an der Verbindungsstelle V1 aus dem Abgastrakt 20 abgezweigt, zur zweiten Verbindungsstelle V2 geführt und an der zweiten Verbindungsstelle V2 in den Abgastrakt 20 eingeleitet werden kann. Die Verbindungsstelle V1 ist in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 20 durchströmenden Abgases stromauf der Turbine 24 angeordnet, wobei die zweite Verbindungsstelle V2 stromab der Turbine 24 angeordnet ist. Somit ist die Turbine 24 über die Umgehungsleitung 34 zumindest von dem zuvor genannten Teil des Abgases umgehbar. Dies bedeutet, dass das die Umgehungsleitung 34 durchströmende Abgas die Turbine 24 umgeht, mithin nicht durch die Turbine 24 hindurchströmt und somit die Turbine 24 nicht antreibt. Mittels des Umgehungsventils 36 kann eine die Umgehungsleitung 34 durchströmende Menge des Abgases eingestellt werden. Durch Einstellen der die Umgehungsleitung 34 durchströmenden Menge des Abgases kann beispielsweise eine Leistung der Turbine 24 eingestellt, das heißt variiert werden, wodurch beispielsweise ein Ladedruck der Ladeluft eingestellt werden kann. Dabei wird die Verbrennungsluft durch das Verdichten der Verbrennungsluft von einem ersten Druck auf den gegenüber dem ersten Druck größeren Ladedruck verdichtet und somit gebracht.The turbine 24 is assigned a bypass device 32 which has a bypass line 34 and a bypass valve 36. The bypass valve 36 is arranged in the bypass line 34. The bypass valve 36 is also referred to as a waste gate or waste gate valve. The bypass line 34 is fluidically connected to the exhaust tract 20 at a first connection point V1 and at a second connection point V2, so that by means of the bypass line 34 at least a portion of the exhaust gas flowing through the exhaust tract 20 can be branched off from the exhaust tract 20 at the connection point V1, guided to the second connection point V2 and introduced into the exhaust tract 20 at the second connection point V2. The connection point V1 is arranged upstream of the turbine 24 in the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust tract 20, with the second connection point V2 being arranged downstream of the turbine 24. The turbine 24 can therefore be bypassed via the bypass line 34, at least by the previously mentioned part of the exhaust gas. This means that the exhaust gas flowing through the bypass line 34 bypasses the turbine 24, and therefore does not flow through the turbine 24 and thus does not drive the turbine 24. The bypass valve 36 can be used to adjust the amount of exhaust gas flowing through the bypass line 34. By adjusting the amount of exhaust gas flowing through the bypass line 34, the output of the turbine 24 can be adjusted, i.e. varied, for example, as a result of which a boost pressure of the charge air can be adjusted, for example. The combustion air is compressed and thus brought from a first pressure to a boost pressure that is higher than the first pressure by compressing the combustion air.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem ein Sekundärluftsystem 38 auf, welches eine Sekundärluftleitung 40 aufweist. Mittels der Sekundärluftleitung 40 ist zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 18 durchströmenden Verbrennungsluft an einer stromab des Verdichters 26 und insbesondere stromauf der Brennräume 16 angeordneten, ersten Abzweigstelle A1 aus dem Ansaugtrakt 18 abzweigbar und als Sekundärluft in den Abgastrakt einleitbar, derart, dass die Sekundärluft an wenigstens oder genau einer ersten Einleitstelle E1 oder an mehreren ersten Einleitstellen E1 in den Abgastrakt 20 eingeleitet werden kann. Hierfür ist beispielsweise die Sekundärluftleitung 40 an der Abzweigstelle A1 mit dem Ansaugtrakt 18 und an der jeweiligen Einleitstelle E1 mit dem Abgastrakt 20 fluidisch verbunden. Es ist erkennbar, dass die Abzweigstelle A1 stromab des Verdichters 26 und stromauf der Brennräume 16 angeordnet ist. Die Einleitstelle E1 ist stromab der Brennräume 16 und stromauf der Turbine 24, insbesondere stromauf der Verbindungsstelle V1, angeordnet. Beispielsweise ist die jeweilige Einleitstelle E1 in einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet, deren Zylinderkopf beispielsweise separat von dem Motorblock 12 ausgebildet und mit dem Motorblock 12 verbunden ist. Beispielsweise bildet der Zylinderkopf für den jeweiligen Brennraum 16 ein jeweiliges Brennraumdach, durch welches der jeweilige Brennraum 16 teilweise begrenzt ist. Insbesondere ist die jeweilige Einleitstelle E1 direkt nach jeweiligen, dem jeweiligen Brennraum 16 zugeordneten Auslassventilen und dabei insbesondere in dem Zylinderkopf angeordnet. Beispielsweise ist die jeweilige Einleitstelle E1 in einem jeweiligen, insbesondere durch den Zylinderkopf gebildeten, insbesondere direkt begrenzten, Auslasskanal angeordnet, welcher von dem Abgas aus dem jeweiligen Brennraum 16 durchströmbar ist. Aus der Fig. ist erkennbar, dass mittels der Sekundärluftleitung 40, die die Sekundärluftleitung 40 durchströmende Sekundärluft unter Umgehung der, insbesondere aller, Brennräume 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 und somit direkt in den Abgastrakt 20 an der jeweiligen Einleitstelle E1 eingeleitet werden kann. Dies bedeutet, dass die Sekundärluft auf ihrem Weg von der Abzweigstelle A1 durch die Sekundärluftleitung 40 hindurch hin zur Abzweigstelle E1 und in den Abgastrakt 20 die, insbesondere alle, Brennräume 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 durchströmt, das heißt, nicht durch die Brennräume 16 hindurchströmt und vorliegend durch keinen der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 10 hindurchströmt.The internal combustion engine 10 also has a secondary air system 38, which has a secondary air line 40. By means of the secondary air line 40, at least part of the combustion air flowing through the intake tract 18 can be branched off from the intake tract 18 at a first branch point A1 arranged downstream of the compressor 26 and in particular upstream of the combustion chambers 16 and can be introduced into the exhaust tract as secondary air, such that the secondary air can be introduced into the exhaust tract 20 at at least or exactly one first inlet point E1 or at several first inlet points E1. For this purpose, for example, the secondary air line 40 is fluidically connected to the intake tract 18 at the branch point A1 and to the exhaust tract 20 at the respective inlet point E1. It can be seen that the branch point A1 is arranged downstream of the compressor 26 and upstream of the combustion chambers 16. The inlet point E1 is arranged downstream of the combustion chambers 16 and upstream of the turbine 24, in particular upstream of the connection point V1. For example, the respective inlet point E1 is arranged in a cylinder head of the internal combustion engine 10, the cylinder head of which is formed separately from the engine block 12 and connected to the engine block 12. For example, the cylinder head for the respective combustion chamber 16 forms a respective combustion chamber roof, by which the respective combustion chamber 16 is partially delimited. In particular, the respective inlet point E1 is arranged directly after the respective exhaust valves assigned to the respective combustion chamber 16 and in particular in the cylinder head. For example, the respective inlet point E1 is arranged in a respective exhaust channel, in particular formed by the cylinder head, in particular directly delimited, through which the exhaust gas from the respective combustion chamber 16 can flow. It can be seen from the figure that by means of the secondary air line 40, the secondary air flowing through the secondary air line 40 can be introduced by bypassing the, in particular all, combustion chambers 16 of the internal combustion engine 10 and thus directly into the exhaust tract 20 at the respective inlet point E1. This means that the secondary air, on its way from the branch point A1 through the secondary air line 40 to the branch point E1 and into the exhaust tract 20, flows through the, in particular all, combustion chambers 16 of the internal combustion engine 10, that is, does not flow through the combustion chambers 16 and in the present case does not flow through any of the combustion chambers of the internal combustion engine 10.

Das Sekundärluftsystem 38 weist ein erstes Ventil 42 auf, welches in der Sekundärluftleitung 40 angeordnet ist. Beispielsweise ist das erste Ventil 42 in Strömungsrichtung der die Sekundärluftleitung 40 durchströmenden Sekundärluft stromauf der Einleitstelle E1 angeordnet, oder das erste Ventil 42 ist an der Einleitstelle E1 angeordnet. Insbesondere ist das erste Ventil 42 stromab der Abzweigstelle A1 angeordnet. Mittels des auch als Sekundärluftventil bezeichneten, ersten Ventils 42 kann beispielsweise eine die Sekundärluftleitung 40 durchströmende Menge der Sekundärluft eingestellt werden. Insbesondere kann das erste Ventil 42 zwischen einem ersten Offenzustand und einem ersten Schließzustand umgeschaltet oder verstellt werden. In dem ersten Schließzustand ist das erste Ventil 42 geschlossen, wodurch das erste Ventil 42 die Sekundärluftleitung 40 fluidisch versperrt. In dem ersten Offenzustand ist das erste Ventil 42 offen, das heißt geöffnet, wodurch das erste Ventil 42 eine Strömung der Verbrennungsluft durch die Sekundärluftleitung 40 hindurch zulässt. Mit anderen Worten unterbleibt in dem ersten Offenzustand des ersten Ventils 42 ein durch das erste Ventil 42 bewirktes, fluidisches Versperren der Sekundärluftleitung 40. Mittels des ersten Ventils 42 kann eine die Sekundärluftleitung durchströmende Menge der Sekundärluft eingestellt werden.The secondary air system 38 has a first valve 42 which is arranged in the secondary air line 40. For example, the first valve 42 is arranged upstream of the inlet point E1 in the flow direction of the secondary air flowing through the secondary air line 40, or the first valve 42 is arranged at the inlet point E1. In particular, the first valve 42 is arranged downstream of the branch point A1. By means of the first valve 42, also referred to as the secondary air valve, for example, an amount of secondary air flowing through the secondary air line 40 can be adjusted. In particular, the first valve 42 can be switched or adjusted between a first open state and a first closed state. In the first closed state, the first valve 42 is closed, as a result of which the first valve 42 fluidically blocks the secondary air line 40. In the first open state, the first valve 42 is open, i.e. opened, as a result of which the first valve 42 allows the combustion air to flow through the secondary air line 40. In other words, in the first open state of the first valve 42, a fluidic blockage of the secondary air line 40 caused by the first valve 42 does not occur. By means of the first valve 42, an amount of secondary air flowing through the secondary air line can be adjusted.

Um nun einen als Pumpbetrieb oder Verdichterpumpen bezeichnetes Pumpen des Verdichters 26 besonders vorteilhaft vermeiden sowie die Sekundärluft besonders vorteilhaft in den Abgastrakt 20 einblasen zu können, weist die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Schubumluftleitung 44 auf, mittels welcher zumindest ein Teil der die Sekundärluftleitung 40 durchströmenden Verbrennungsluft an einer zweiten Abzweigstelle A2 aus der Sekundärluftleitung 40 abzweigbar und an einer zweiten Einleitstelle E2 in den Ansaugtrakt 18 einleitbar ist. In Strömungsrichtung der die Sekundärluftleitung 40 durchströmenden Verbrennungsluft ist die zweite Abzweigstelle Aufbau stromauf des ersten Ventils 42 und stromab der ersten Abzweigstelle A1 angeordnet. Die Einleitstelle E2 ist in Strömungsrichtung der den Ansaugtrakt 18, insbesondere im Längenbereich L1, durchströmenden Verbrennungsluft stromauf des Verdichters 26 angeordnet, wobei vorliegend die Einleitstelle E2 in der Luftstrecke (Längenbereich L1) angeordnet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem ein insbesondere zusätzlich zu dem ersten Ventil 42 vorgesehenes, zweites Ventil 46 auf, welches in der Sekundärluftleitung 40 angeordnet ist, derart, dass das zweite Ventil 46 in Strömungsrichtung der die Sekundärluftleitung 40 durchströmenden Verbrennungsluft stromauf des ersten Ventils 42 und stromauf der Abzweigstelle A2 angeordnet ist. Mittels des zweiten Ventils 46 kann eine die Sekundärluftleitung 40 durchströmende Menge der Verbrennungsluft eingestellt werden. Beispielsweise kann das zweite Ventil 46 zwischen einem zweiten Offenzustand und einem zweiten Schließzustand verstellt oder umgeschaltet werden. In dem zweiten Schließzustand des zweiten Ventils 46 ist das zweite Ventil 46 geschlossen, wodurch das zweite Ventil 46 die Sekundärluftleitung 40 fluidisch versperrt. In dem zweiten Offenzustand ist das zweite Ventil 46 geöffnet oder offen, wodurch das zweite Ventil 46 die Sekundärluftleitung 40 insbesondere für eine Strömung der Verbrennungsluft durch die Sekundärluftleitung 40 hindurch freigibt. Mit anderen Worten unterbleibt in dem zweiten Offenzustand des zweiten Ventils 46 ein durch das zweite Ventil 46 bewirktes, fluidisches Versperren der Sekundärluftleitung 40.In order to particularly advantageously avoid pumping of the compressor 26, referred to as pumping operation or compressor pumping, and to be able to blow the secondary air into the exhaust tract 20 in a particularly advantageous manner, the internal combustion engine 10 has a bypass air line 44, by means of which at least part of the combustion air flowing through the secondary air line 40 can be branched off from the secondary air line 40 at a second branch point A2 and introduced into the intake tract 18 at a second inlet point E2. In the flow direction of the combustion air flowing through the secondary air line 40, the second branch point structure is arranged upstream of the first valve 42 and downstream of the first branch point A1. The inlet point E2 is arranged upstream of the compressor 26 in the flow direction of the combustion air flowing through the intake tract 18, in particular in the length range L1, whereby in the present case the inlet point E2 is arranged in the air path (length range L1). The internal combustion engine 10 also has a second valve 46, which is provided in particular in addition to the first valve 42 and is arranged in the secondary air line 40 in such a way that the second valve 46 is arranged upstream of the first valve 42 and upstream of the branch point A2 in the flow direction of the combustion air flowing through the secondary air line 40. The second valve 46 can be used to adjust the amount of combustion air flowing through the secondary air line 40. For example, the second valve 46 can be adjusted or switched between a second open state and a second closed state. In the second closed state of the second valve 46, the second valve 46 is closed, as a result of which the second valve 46 fluidically blocks the secondary air line 40. In the second open state, the second valve 46 is opened or open, as a result of which the second valve 46 releases the secondary air line 40, in particular for a flow of combustion air through the secondary air line 40. In other words, in the second open state of the second valve 46, a fluidic blockage of the secondary air line 40 caused by the second valve 46 does not occur.

Es ist erkennbar, dass die Sekundärluftleitung 40 in drei Teilbereiche T1, T2 und T3 unterteilt oder aufgeteilt werden kann. Mit anderen Worten weist die Sekundärluftleitung 40 die drei Teilbereiche. T1, T2 und T3 auf. Es ist erkennbar, dass sich der erste Teilbereich T1 von der ersten Abzweigstelle A1 bis zu dem zweiten Ventil 46 erstreckt, so dass der Teilbereich T1 stromauf des zweiten Ventils 46 und stromab der Abzweigstelle A1 verläuft. Der zweite Teilbereich T2 erstreckt sich von dem zweiten Ventil 46 zu dem ersten Ventil 42, so dass beispielsweise der zweite Teilbereich T2 zwischen den Ventilen 42 und 46, mithin stromab des Ventils 46 und stromauf des Ventils 42 verläuft. Der dritte Teilbereich T3 verläuft stromab des ersten Ventils 42 und stromauf der Einleitstelle E1, mithin beispielsweise zwischen dem Ventil 42 und der Einleitstelle E1, so dass sich der Teilbereich T3 von dem Ventil 42 bis zu der jeweiligen Einleitstelle E1 erstreckt.It can be seen that the secondary air line 40 can be divided or split into three sub-areas T1, T2 and T3. In other words, the secondary air line 40 has three sub-areas T1, T2 and T3. It can be seen that the first sub-area T1 extends from the first branch point A1 to the second valve 46, so that the sub-area T1 runs upstream of the second valve 46 and downstream of the branch point A1. The second sub-area T2 extends from the second valve 46 to the first valve 42, so that, for example, the second sub-area T2 runs between the valves 42 and 46, thus downstream of the valve 46 and upstream of the valve 42. The third sub-area T3 runs downstream of the first valve 42 and upstream of the inlet point E1, thus, for example, between the valve 42 and the inlet point E1, so that the partial area T3 extends from the valve 42 to the respective inlet point E1.

Da beispielsweise der Teilbereich T1 stromauf des Ventils 46 verläuft, kann beispielsweise sowohl in dem zweiten Offenzustand als auch in dem zweiten Schließzustand des Ventils 46 zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 18 durchströmenden Verbrennungsluft an der Abzweigstelle A1 in den Teilbereich T1 einströmen und zumindest bis zu dem Ventil 46 strömen. Ist das Ventil 46 geschlossen, so unterbleibt sowohl ein Führen von Verbrennungsluft aus der Sekundärluftleitung 40 zu der Einleitstelle E2 und in den Ansaugtrakt 18 als auch ein Einleiten von Sekundärluft in den Abgastrakt 20 an der jeweiligen Einleitstelle E1, da die im Teilbereich T1 eingeleitete Verbrennungsluft nicht weiter als bis zu dem Ventil 46 strömen kann. Ist das Ventil 46 geöffnet, während beispielsweise das Ventil 42 geschlossen ist, so kann die in den Teilbereich T1 eingeleitete Verbrennungsluft auch in den Teilbereich T2 einströmen, jedoch kann die im Teilbereich T2 eingeströmte Verbrennungsluft nur bis zu dem Ventil 42, doch nicht weiter als das Ventil 42 strömen, so dass die Verbrennungsluft nicht in den Teilbereich T3 strömen kann. Die in den Teilbereich T2 eingeströmte Verbrennungsluft kann beispielsweise an der Abzweigstelle A2 in die Schubumluftleitung 44 einströmen und in der Folge mittels der Schubumluftleitung 44 einströmen und in der Folge mittels der Schubumluftleitung 44 zu der Einleitstelle E2 geführt und an der Einleitstelle E2 in den Ansaugtrakt 18 eingeleitet werden. Hierdurch kann beispielsweise ein Verdichterpumpen des Verdichters 26 vermieden werden, während eine Einleitung von Sekundärluft an der jeweiligen Einleitstelle E1 in den Abgastrakt 20 unterbleibt. Sind sowohl das Ventil 46 als auch das Ventil 42 geöffnet, so kann die in den Teilbereich T1 eingeströmte Verbrennungsluft über das Ventil 46 in den Teilbereich T2 und weiter über das Ventil 42 in den Teilbereich T3 strömen und den Teilbereich T3 durchströmen. Hierdurch kann die Verbrennungsluft zu der jeweiligen Einleitstelle E1 strömen und an der jeweiligen Einleitstelle E3 als die Sekundärluft in den Abgastrakt 20 eingeleitet werden. Eine zusätzliche Schubumluftleitung kann ebenso wie ein zusätzliches Schubumluftventil vermieden werden, so dass die Teileanzahl und somit das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders geringgehalten werden können. Gleichzeitig kann das Verdichterpumpen vermieden werden, und die Sekundärlufteinblasung kann realisiert werden.Since, for example, the partial area T1 runs upstream of the valve 46, at least part of the combustion air flowing through the intake tract 18 can flow into the partial area T1 at the branch point A1 and at least as far as the valve 46, both in the second open state and in the second closed state of the valve 46. If the valve 46 is closed, combustion air is not guided from the secondary air line 40 to the inlet point E2 and into the intake tract 18, nor is secondary air introduced into the exhaust tract 20 at the respective inlet point E1, since the combustion air introduced in the partial area T1 cannot flow further than as far as the valve 46. If the valve 46 is open while the valve 42 is closed, for example, the combustion air introduced into the sub-area T1 can also flow into the sub-area T2, but the combustion air flowing into the sub-area T2 can only flow as far as the valve 42 and not further than the valve 42, so that the combustion air cannot flow into the sub-area T3. The combustion air flowing into the sub-area T2 can, for example, flow into the bypass air line 44 at the branch point A2 and subsequently flow in via the bypass air line 44 and subsequently be guided via the bypass air line 44 to the inlet point E2 and introduced into the intake tract 18 at the inlet point E2. This can, for example, prevent compressor surging of the compressor 26, while secondary air is not introduced into the exhaust tract 20 at the respective inlet point E1. If both the valve 46 and the valve 42 are open, the combustion air flowing into the sub-area T1 can flow via the valve 46 into the sub-area T2 and further via the valve 42 into the sub-area T3 and flow through the sub-area T3. This allows the combustion air to flow to the respective inlet point E1 and be introduced into the exhaust tract 20 as secondary air at the respective inlet point E3. An additional bypass air line can be avoided, as can an additional bypass air valve, so that the number of parts and thus the weight, costs and installation space requirement of the internal combustion engine 10 can be kept particularly low. At the same time, compressor pumping can be avoided and secondary air injection can be implemented.

Außerdem ist aus der Fig. erkennbar, dass in dem Ansaugtrakt 18 eine Drosselklappe 48 angeordnet ist, mittels welcher eine dem jeweiligen Brennraum 16 zuzuführende Menge der Verbrennungsluft einstellbar ist.Furthermore, it can be seen from the figure that a throttle valve 48 is arranged in the intake tract 18, by means of which a quantity of combustion air to be supplied to the respective combustion chamber 16 can be adjusted.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
1212: MotorblockEngine block
1414: Zylindercylinder
1616: BrennraumCombustion chamber
1818: AnsaugtraktIntake tract
2020: AbgastraktExhaust system
2222: AbgasturboladerExhaust turbocharger
2424: Turbineturbine
2626: Verdichtercompressor
2828: LagergehäuseBearing housing
3030: ElektromotorElectric motor
3232: UmgehungseinrichtungBypass facility
3434: UmgehungsleitungBypass line
3636: UmgehungsventilBypass valve
3838: SekundärluftsystemSecondary air system
4040: SekundärluftleitungSecondary air line
4242: erstes Ventilfirst valve
4444: SchubumluftleitungAir recirculation line
4646: zweites Ventilsecond valve
4848: Drosselklappethrottle
A1A1: erste Abzweigstellefirst junction
A2A2: zweite Abzweigstellesecond junction
E1E1: EinleitstelleDischarge point
E2E2: EinleitstelleDischarge point
T1T1: erster Teilbereichfirst section
T2T2: zweiter Teilbereichsecond part
T3T3: dritter Teilbereichthird subsection
V1V1: erste Verbindungsstellefirst connection point
V2V2: zweite Verbindungsstellesecond connection point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102022001621 A1 [0002]

Claims

Internal combustion engine (10) for a motor vehicle, with an intake tract (18) through which combustion air can flow, by means of which the combustion air can be introduced into combustion chambers (16) of the internal combustion engine (10), with an exhaust tract (20) through which exhaust gas from the combustion chambers (16) can flow, with an exhaust gas turbocharger (22) having a turbine (24) that can be driven by the exhaust gas and a compressor (26) that can be driven by the turbine (24) and designed to compress the combustion air, and with a secondary air system (38) which has a secondary air line (40), by means of which at least part of the combustion air can be branched off from the intake tract (18) at a first branch point (A1) arranged downstream of the compressor (26) and can be introduced into the exhaust tract (20) as secondary air, and a first valve (42) arranged in the secondary air line (40), by means of which a valve (42) for the secondary air line (40) the amount of secondary air flowing through is adjustable, characterized in that: - a recirculation air line (44) is provided, by means of which at least a portion of the combustion air flowing through the secondary air line (40) can be branched off from the secondary air line (40) at a second branching point (A2) arranged upstream of the first valve (42) and downstream of the first branching point (A1) and can be introduced into the intake tract (18) at an inlet point arranged upstream of the compressor (26), and - a second valve (46) is provided, which is arranged in the secondary air line (40) upstream of the first valve (42) and upstream of the second branching point (A2), so that the amount of combustion air flowing through the secondary air line (40) can be adjusted by means of the second valve.

Internal combustion engine (10) after Claim 1 , characterized in that the recirculation air line (44) is free of a valve movable relative to the recirculation air line (44) for influencing a flow of combustion air flowing through the recirculation air line (44).

Internal combustion engine (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the internal combustion engine (10) is free of an additional line, by means of which a part of the combustion air flowing through the intake tract (18) can be branched off from the intake tract (18) at a point arranged downstream of the compressor (26) and can be introduced into the intake tract (18) at a point arranged upstream of the compressor (26).

Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized by an electric motor (30) by means of which the compressor (26) can be driven electrically.

Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first valve (42) and/or the second valve (46) is designed to fluidically block the secondary air line (40) by closing the first valve (42) and/or the second valve (46).

Internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first valve (42) and/or the second valve (486) is electrically operable in order to thereby adjust the respective quantity.

Motor vehicle with an internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims.