DE102019108562A1

DE102019108562A1 - Exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine and method for operating an exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102019108562A1
Application number: DE102019108562.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kottke; Horst Weidele; Jörg Remele
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2020-10-08

Abstract

Es wird ein Abgasturbolader (1) einer Brennkraftmaschine (2) mit wenigstens einer Abgasturbine (3) in einem Abgaspfad (4) und mit wenigstens einem Verdichter (5) in einem Luftpfad (6) beschrieben. Die Abgasturbine (3) und der Verdichter (5) stehen in Antriebsverbindung. Zusätzlich ist wenigstens eine weitere Strömungsmaschine (8) vorgesehen, die mit einer elektrischen Maschine (9) in Antriebsverbindung steht. Die elektrische Maschine (9) ist zumindest motorisch betreibbar. Über die weitere Strömungsmaschine (8) ist aus der Umgebung des Abgasturboladers (1) Luft in den Luftpfad (6) oder in den Abgaspfad (4) einleitbar.An exhaust gas turbocharger (1) of an internal combustion engine (2) with at least one exhaust gas turbine (3) in an exhaust gas path (4) and with at least one compressor (5) in an air path (6) is described. The exhaust gas turbine (3) and the compressor (5) are in drive connection. In addition, at least one further fluid flow machine (8) is provided which is in drive connection with an electrical machine (9). The electric machine (9) can at least be operated by a motor. Air can be introduced into the air path (6) or into the exhaust gas path (4) from the surroundings of the exhaust gas turbocharger (1) via the further flow machine (8).

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasturboladers gemäß der im Patentanspruch 1 bzw. 12 näher definierten Art.The invention relates to an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine and to a method for operating an exhaust gas turbocharger according to the type defined in more detail in claims 1 and 12, respectively.

Brennkraftmaschinen mit elektrisch unterstützten Turboladern werden in der Praxis in unterschiedlichen Ausgestaltungen verwendet. Dabei wird ein Elektromotor an die Antriebswelle des Turboladers angeschlossen, so dass Energie aus dem Abgasstrom entzogen bzw. ein so genanntes Abgasturboloch durch Energiezufuhr vermieden werden kann. Ziel der jeweiligen Ausgestaltung ist es, den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.Internal combustion engines with electrically assisted turbochargers are used in different configurations in practice. An electric motor is connected to the drive shaft of the turbocharger, so that energy can be extracted from the exhaust gas flow or a so-called exhaust gas turbo hole can be avoided by supplying energy. The aim of the respective configuration is to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Aus der DE 10 2008 064 521 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, durch den ein für die Aufladung von Verbrennungsluft für die Brennkraftmaschine vorgesehener Verdichter angetrieben wird. Hierfür wird der Abgasturbolader im Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem definierten Abgasstrom beaufschlagt. Mit dem Verdichter wird Verbrennungsluft durch eine Ansaugleitung angesaugt, verdichtet und an die Brennkraftmaschine durch eine Ladeluftleitung weitergeleitet. In einem Abgasleitungsabschnitt zwischen einem Abgaskrümmer und dem Abgasturbolader ist eine Bypassleitung bzw. ein Turbinen-Bypass vorgesehen, durch die Abgas am Abgasturbolader vorbei führbar ist. In der Bypassleitung ist eine Nutzturbine angeordnet, die mit einer elektrischen Maschine verbunden ist. Die elektrische Maschine kann je nach Betriebspunkt der Brennkraftmaschine als Generator oder als Motor betrieben werden.From the DE 10 2008 064 521 A1 an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger is known by which a compressor provided for charging combustion air for the internal combustion engine is driven. For this purpose, a defined exhaust gas flow is applied to the exhaust gas turbocharger during operation of the internal combustion engine. With the compressor, combustion air is sucked in through an intake line, compressed and passed on to the internal combustion engine through a charge air line. In an exhaust line section between an exhaust manifold and the exhaust gas turbocharger, a bypass line or a turbine bypass is provided, through which exhaust gas can be guided past the exhaust gas turbocharger. A power turbine, which is connected to an electrical machine, is arranged in the bypass line. The electrical machine can be operated as a generator or as a motor, depending on the operating point of the internal combustion engine.

Ein Brennkraftmaschinensystem, bei dem Abgase zwei Turbinen antreiben, ist aus der EP 0 178 270 A1 bekannt. Die erste Turbine treibt einen Verdichter an, während die zweite Turbine mit einem Generator antriebsverbunden ist. Der Generator treibt einen Elektromotor über eine Steuereinheit an, wobei das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der zweiten Turbine und dem Elektromotor durch die Steuereinheit gesteuert wird.An internal combustion engine system in which exhaust gases drive two turbines is from the EP 0 178 270 A1 known. The first turbine drives a compressor, while the second turbine is drivingly connected to a generator. The generator drives an electric motor via a control unit, the speed ratio between the second turbine and the electric motor being controlled by the control unit.

Die US 8 813 494 B2 offenbart ein Verfahren und ein System für einen Turbomotor. Das Motorensystem umfasst einen Abgasturbolader, einen Bypass und eine Turbo-Compound-Einheit. Der Abgasturbolader ist mit einer Turbine ausgebildet, die mechanisch mit einem Verdichter gekoppelt ist. Die Turbo-Compound-Einheit umfasst eine Turbine, die mechanisch mit einem Generator in Wirkverbindung steht. Dabei wird vorgeschlagen, die Turbo-Compound-Einheit in einem Turbinen-Bypass des Abgasturboladers anzuordnen. Auf diese Art und Weise ist kinetische Strömungsenergie im Bereich des Turbinen-Bypasses in elektrische Energie umwandelbar, wodurch die Effizienz des Turbomotors verbesserbar ist. Zusätzlich ist der Gasstrom durch den Turbinen-Bypass einstellbar, um das instationäre Ansprechverhalten des Abgasturboladers zu verbessern.The US 8 813 494 B2 discloses a method and system for a turbo engine. The engine system comprises an exhaust gas turbocharger, a bypass and a turbo-compound unit. The exhaust gas turbocharger is designed with a turbine that is mechanically coupled to a compressor. The turbo compound unit comprises a turbine which is mechanically in operative connection with a generator. It is proposed to arrange the turbo-compound unit in a turbine bypass of the exhaust-gas turbocharger. In this way, kinetic flow energy in the area of the turbine bypass can be converted into electrical energy, whereby the efficiency of the turbo engine can be improved. In addition, the gas flow through the turbine bypass can be adjusted in order to improve the transient response of the exhaust gas turbocharger.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen konstruktiv einfachen und kostengünstigen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasturboladers zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine Brennkraftmaschine mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad betreibbar ist.The object of the present invention is to provide a structurally simple and inexpensive exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine and a method for operating an exhaust gas turbocharger by means of which an internal combustion engine can be operated with the highest possible efficiency.

Diese Aufgabe wird mit einem Abgasturbolader und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 12 gelöst.This object is achieved with an exhaust gas turbocharger and with a method having the features of patent claims 1 and 12, respectively.

Es wird ein Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Abgasturbine in einem Abgaspfad und mit wenigstens einem Verdichter in einem Luftpfad vorgeschlagen, wobei die Abgasturbine und der Verdichter in Antriebsverbindung stehen. Des Weiteren ist eine weitere Strömungsmaschine vorgesehen, die mit wenigstens einer elektrischen Maschine in Antriebsverbindung steht, welche zumindest motorisch betreibbar ist. Erfindungsgemäß ist über die Strömungsmaschine Luft aus der Umgebung des Abgasturboladers in den Luftpfad oder in den Abgaspfad einleitbar.An exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine with at least one exhaust gas turbine in an exhaust gas path and with at least one compressor in an air path is proposed, the exhaust gas turbine and the compressor being in drive connection. Furthermore, a further turbomachine is provided which is in drive connection with at least one electrical machine which can be operated at least by a motor. According to the invention, air from the environment of the exhaust gas turbocharger can be introduced into the air path or into the exhaust gas path via the turbo machine.

Mit dieser Lösung ist der Abgasturbolader auf konstruktiv einfache und kostengünstige Art und Weise durch Einpumpen von Frischluft, also durch ein Zuführen von Masse von außen, mit Energie beaufschlagbar, ohne dem Abgasstrom Bewegungsenergie aufzuprägen oder dessen Bewegung zu beeinflussen. Diese Energiezuführung ermöglicht es, die Brennkraftmaschine im erwünschten Umfang mit entsprechend komprimierter Ladeluft zu beaufschlagen und mit hohem Wirkungsgrad zu betreiben. Des Weiteren ist durch die Zuführung von Kaltluft die Temperatur des Abgases im Abgaspfad regelbar.With this solution, the exhaust gas turbocharger can be charged with energy in a structurally simple and inexpensive way by pumping in fresh air, i.e. by supplying mass from the outside, without imposing kinetic energy on the exhaust gas flow or influencing its movement. This energy supply enables the internal combustion engine to be charged with correspondingly compressed charge air to the desired extent and to operate with a high degree of efficiency. Furthermore, the temperature of the exhaust gas in the exhaust gas path can be regulated by supplying cold air.

Bei einer einfachen Ausführung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist die weitere Strömungsmaschine in einer Luft-Leitung angeordnet, die in den Abgaspfad stromauf der Abgasturbine mündet und eine Verbindung zwischen der weiteren Strömungsmaschine und der Umgebung des Abgasturboladers herstellt, d. h. die Luft von der Umgebung des Abgasturboladers in den Abgaspfad stromauf der Abgasturbine führt. Hierbei wird, wenn der Abgasturbolader unterstützt werden soll, Energie durch die weitere Strömungsmaschine zugeführt. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen wird hier Frischluft bzw. kühle Luft aus der Umgebung in den Abgaspfad eingeleitet, wodurch die Temperatur des Abgases im Abgaspfad zusätzlich regelbar ist. Darüber hinaus besteht während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine die Möglichkeit, Energie aus dem Abgasstrom zu rekuperieren.In a simple embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention, the further flow machine is arranged in an air line which opens into the exhaust gas path upstream of the exhaust gas turbine and establishes a connection between the further flow machine and the surroundings of the exhaust gas turbocharger, ie the air from the surroundings of the exhaust gas turbocharger into the Exhaust path leads upstream of the exhaust turbine. In this case, when the exhaust gas turbocharger is to be supported, energy is supplied by the further turbomachine. In contrast to known solutions, here fresh air or cool air from the environment is introduced into the exhaust gas path, whereby the temperature of the exhaust gas in the exhaust gas path can also be regulated. It also exists during a regenerative Operation of the electrical machine gives the opportunity to recuperate energy from the exhaust gas flow.

Die weitere Strömungsmaschine kann bei einer weiteren Ausführung in einer Luft-Leitung angeordnet sein, die Luft von der Umgebung des Abgasturboladers in einen Turbinen-Bypass des Abgaspfades führt. Dadurch ist wiederum das Leistungsvermögen des Abgasturboladers durch Einleiten von Frischluft in den Abgaspfad in gewünschtem Umfang während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine anhebbar, und zusätzlich ist die Temperatur des Abgases im Abgaspfad mit geringem Aufwand regelbar.In a further embodiment, the further turbo machine can be arranged in an air line which guides air from the surroundings of the exhaust gas turbocharger into a turbine bypass of the exhaust gas path. As a result, the performance of the exhaust gas turbocharger can in turn be increased to the desired extent by introducing fresh air into the exhaust gas path during motor operation of the electrical machine, and the temperature of the exhaust gas in the exhaust gas path can also be regulated with little effort.

Des Weiteren kann die weitere Strömungsmaschine in einem Turbinen-Bypass des Abgaspfades angeordnet sein. Wenn in diesem Fall zusätzlich ein Steuerorgan vorgesehen ist, über das der Turbinen-Bypass mit dem Abgaspfad stromauf der Abgasturbine oder mit der Umgebung des Abgasturboladers verbindbar ist, kann ebenfalls die Leistung des Abgasturboladers während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine erhöht werden bzw. ist während eines generatorischen Betriebs durch Ausleiten von Abgas aus dem Abgaspfad über die weitere Strömungsmaschine Energie aus dem Abgasstrom rekuperierbar.Furthermore, the further turbomachine can be arranged in a turbine bypass of the exhaust gas path. If, in this case, a control element is also provided via which the turbine bypass can be connected to the exhaust gas path upstream of the exhaust gas turbine or to the environment of the exhaust gas turbocharger, the output of the exhaust gas turbocharger can also be increased or is during motor operation of the electrical machine a generator operation by discharging exhaust gas from the exhaust gas path via the further flow machine, energy can be recuperated from the exhaust gas flow.

Ist sowohl in der Luft-Leitung als auch im Turbinen-Bypass jeweils eine weitere Strömungsmaschine vorgesehen, die jeweils mit wenigstens einer elektrischen Maschine in Wirkverbindung steht, ist in Abhängigkeit der Ausführung der elektrischen Maschinen und der weiteren Strömungsmaschinen jeweils dem Abgasturbolader Energie zuführbar oder Energie aus dem Abgasstrom rekuperierbar.If a further turbo machine is provided both in the air line and in the turbine bypass, which is in operative connection with at least one electrical machine, energy can be supplied to the exhaust gas turbocharger or energy off, depending on the design of the electrical machines and the other turbo machines recuperable from the exhaust gas flow.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine, die mit der weiteren Strömungsmaschine der Luft-Leitung in Wirkverbindung steht, als Elektromotor ausgeführt ist und dass die weitere Strömungsmaschine als Verdichter betreibbar ist.It can be provided that the electrical machine, which is in operative connection with the further flow machine of the air line, is designed as an electric motor and that the further flow machine can be operated as a compressor.

Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, die elektrische Maschine, die mit der weiteren Strömungsmaschine des Turbinen-Bypasses in Wirkverbindung steht, als Generator auszuführen und die weitere Strömungsmaschine als Turbine auszubilden.Furthermore, there is also the possibility of designing the electrical machine, which is in operative connection with the further flow machine of the turbine bypass, as a generator and designing the further flow machine as a turbine.

Die Regelung des Abgasturboladers ist dann durch die Steuerung des Elektromotors und des Generators mit geringem Aufwand umsetzbar.The regulation of the exhaust gas turbocharger can then be implemented with little effort by controlling the electric motor and the generator.

Ist die weitere Strömungsmaschine im Luftpfad stromauf des Verdichters angeordnet, ist die Regelung der vom Abgasturbolader zur Verfügung gestellten Luftmenge für die Brennkraftmaschine auf einfache Art und Weise durch die Widerstandsänderung im Ansaugbereich umsetzbar.If the further turbo machine is arranged in the air path upstream of the compressor, the regulation of the amount of air made available by the exhaust gas turbocharger for the internal combustion engine can be implemented in a simple manner by the change in resistance in the intake area.

Wird die der weiteren Strömungsmaschine zugeordnete elektrische Maschine motorisch betrieben, ist über die dann als Verdichter wirkende weitere Strömungsmaschine Frischluft in den Ansaugbereich des Verdichters des Abgasturboladers pumpbar und die Leistungsabgabe des Abgasturboladers erhöhbar.If the electrical machine assigned to the further turbo machine is operated by a motor, fresh air can be pumped into the intake area of the compressor of the exhaust gas turbocharger and the power output of the exhaust gas turbocharger can be increased via the further flow machine then acting as a compressor.

Im Unterschied dazu wird während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine der vom Verdichter des Abgasturboladers angesaugten Luftmenge Energie entnommen, womit der Brennkraftmaschine vom Abgasturbolader eine geringere Luftmenge zugeführt wird.In contrast to this, during generator operation of the electrical machine, energy is extracted from the amount of air sucked in by the compressor of the exhaust gas turbocharger, whereby a smaller amount of air is supplied to the internal combustion engine by the exhaust gas turbocharger.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die weitere Strömungsmaschine in einer Leitung angeordnet, die in den Luftpfad stromab des Verdichters mündet und eine Verbindung zwischen der weiteren Strömungsmaschine und der Umgebung des Abgasturboladers herstellt. Das bedeutet, dass die weitere Strömungsmaschine im Frischluftpfad stromab des Turboladers bzw. des Verdichters sitzt.In a further advantageous embodiment, the further turbo machine can be arranged in a line which opens into the air path downstream of the compressor and establishes a connection between the further turbo machine and the surroundings of the exhaust gas turbocharger. This means that the additional flow machine is located in the fresh air path downstream of the turbocharger or the compressor.

Auch hier besteht wiederum die Möglichkeit, während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine Luft in den Luftpfad einzuleiten und die Leistungsabgabe des Abgasturboladers mit geringem Aufwand zu erhöhen oder während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine Energie aus dem Luftpfad zu entnehmen und zu rekuperieren, wobei die Brennkraftmaschine dann mit einem geringeren Luftstrom als während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine beaufschlagt wird.Here, too, there is again the possibility of introducing air into the air path during motor operation of the electrical machine and increasing the power output of the exhaust gas turbocharger with little effort or of extracting and recuperating energy from the air path during generator operation of the electrical machine, with the internal combustion engine is then acted upon with a lower air flow than during motorized operation of the electrical machine.

Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass im Abgaspfad wenigstens eine weitere Abgasturbine und im Luftpfad ein weiterer Verdichter vorgesehen sind. Die Abgasturbinen und die Verdichter können jeweils zueinander in Reihe geschaltet sein. Dabei besteht zusätzlich die Möglichkeit, die weitere Strömungsmaschine in einem Turbinen-Bypass des Abgaspfades anzuordnen, der zwischen einem Bereich des Abgaspfades stromauf der weiteren Abgasturbine und einem Bereich des Abgaspfades stromauf der Abgasturbine verläuft.In addition, it can be provided that at least one further exhaust gas turbine is provided in the exhaust gas path and another compressor is provided in the air path. The exhaust gas turbines and the compressors can each be connected in series with one another. There is also the possibility of arranging the further turbomachine in a turbine bypass of the exhaust gas path, which runs between a region of the exhaust gas path upstream of the further exhaust gas turbine and a region of the exhaust gas path upstream of the exhaust gas turbine.

Wenn der Turbinen-Bypass über ein Steuerorgan mit dem Abgaspfad stromauf der Abgasturbine oder mit der Umgebung des Abgasturboladers verbindbar ist, ist die Leistungsabgabe des Abgasturboladers wiederum während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine durch Einleiten von Luft aus der Umgebung erhöhbar oder während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine durch Energieentnahme aus dem Turbinen-Bypass Energie rekuperierbar.If the turbine bypass can be connected to the exhaust gas path upstream of the exhaust gas turbine or to the environment of the exhaust gas turbocharger via a control element, the power output of the exhaust gas turbocharger can in turn be increased during motor operation of the electrical machine by introducing air from the environment or during generator operation of the electric machine energy can be recuperated by extracting energy from the turbine bypass.

Die Erfindung umfasst auch eine Brennkraftmaschine mit einem vorstehend näher beschriebenen Abgasturbolader und ein Verfahren zum Betreiben eines vorstehend näher beschriebenen Abgasturboladers.The invention also comprises an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger described in greater detail above and a method for operating an exhaust gas turbocharger described in greater detail above.

Das Verfahren sieht vor, dass eine Leistungsabgabe des Verdichters und/oder des weiteren Verdichters zumindest über einen motorischen Betrieb der elektrischen Maschine eingestellt wird, während dem von der weiteren Strömungsmaschine Luft aus der Umgebung des Abgasturboladers stromauf oder stromab des Verdichters, des weiteren Verdichters, der Abgasturbine oder der weiteren Abgasturbine in den Luftpfad oder in den Abgaspfad eingeleitet wird.The method provides that a power output of the compressor and / or the further compressor is set at least via a motorized operation of the electrical machine, during which air from the environment of the exhaust gas turbocharger upstream or downstream of the compressor, the further compressor, the Exhaust gas turbine or the further exhaust gas turbine is introduced into the air path or into the exhaust gas path.

Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, Energie aus dem Luftpfad oder den Abgaspfad während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine zu entnehmen und zu rekuperieren.In addition, there is also the option of extracting and recuperating energy from the air path or the exhaust gas path during generator operation of the electrical machine.

Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.Both the features specified in the patent claims and the features specified in the following exemplary embodiments of the subject matter according to the invention are in each case suitable for themselves or in any combination with one another to develop the subject matter according to the invention.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Varianten des Verfahrens nach der Erfindung und des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.Further advantages and advantageous variants of the method according to the invention and the exhaust gas turbocharger according to the invention emerge from the claims and the exemplary embodiments described in principle below with reference to the drawing, the same reference numerals being used in the description of the various exemplary embodiments for the sake of clarity for structurally and functionally identical components will.

Es zeigt:

1 eine stark schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine;
2 eine 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine;
3 eine 1 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines mehrstufigen Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine;
4 eine 1 entsprechende Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine mit zwei weiteren Strömungsmaschinen;
5 eine 1 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine mit einer in einem Luftpfad angeordneten weiteren Strömungsmaschine;
6 eine 1 entsprechende Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine mit einer ebenfalls im Luftpfad angeordneten weiteren Strömungsmaschine;
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Abgasturboladers der 2; und
8 bis 11 jeweils eine 1 entsprechende Darstellung weiterer Ausführungsbeispiele eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine.

It shows:

1 a highly schematic representation of a first embodiment of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine;
2 a 1 corresponding representation of a second embodiment of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine;
3 a 1 Corresponding illustration of a third exemplary embodiment of a multi-stage exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine;
4th a 1 Corresponding illustration of a fourth embodiment of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine with two further flow machines;
5 a 1 Corresponding illustration of a further exemplary embodiment of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine with a further turbomachine arranged in an air path;
6th a 1 Corresponding illustration of a sixth exemplary embodiment of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine with a further turbomachine likewise arranged in the air path;
7th a flow chart of a method for operating an exhaust gas turbocharger of FIG 2 ; and
8th to 11 one each 1 corresponding representation of further exemplary embodiments of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Abgasturboladers 1 einer Brennkraftmaschine 2. Die Brennkraftmaschine 2 kann sowohl als fremdgezündete als auch als kompressionsgezündete Brennkraftmaschine ausgeführt sein. 1 shows a first embodiment of an exhaust gas turbocharger 1 an internal combustion engine 2 . The internal combustion engine 2 can be designed both as a spark-ignition engine and as a compression-ignition engine.

Der Abgasturbolader 1 umfasst eine Abgasturbine 3 in einem Abgaspfad 4 und einen Verdichter 5 in einem Luftpfad 6. Die Abgasturbine 3 und der Verdichter 5 stehen in Antriebsverbindung, wobei aus der Brennkraftmaschine 2 ausgeleitetes Abgas E über den Abgaspfad 4 in die Abgasturbine 3 eingeleitet wird und durch diese hindurchströmt. Durch das Durchströmen der Abgasturbine 3 treibt die Abgasturbine 3 den Verdichter 5 an. Der Verdichter 5 saugt Frischluft F aus der Umgebung 7 des Abgasturboladers 1 an, und die im Bereich des Verdichters 5 verdichtete Frischluft wird über den Luftpfad 6 der Brennkraftmaschine 2 zugeführt. Zusätzlich umfasst der Abgasturbolader 1 eine weitere Strömungsmaschine 8, die mit einer elektrischen Maschine 9 in Antriebsverbindung steht.The exhaust gas turbocharger 1 includes an exhaust turbine 3 in an exhaust path 4th and a compressor 5 in an air path 6th . The exhaust turbine 3 and the compressor 5 are in drive connection, whereby from the internal combustion engine 2 discharged exhaust gas E. via the exhaust gas path 4th into the exhaust turbine 3 is introduced and flows through it. By flowing through the exhaust gas turbine 3 drives the exhaust turbine 3 the compressor 5 on. The compressor 5 draws in fresh air F. from the area 7th of the exhaust gas turbocharger 1 and those in the area of the compressor 5 compressed fresh air is via the air path 6th the internal combustion engine 2 fed. The exhaust gas turbocharger also includes 1 another turbo machine 8th running with an electric machine 9 is in drive connection.

In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles ist die elektrische Maschine 9 motorisch oder motorisch und generatorisch betreibbar. Für den Fall, dass die elektrische Maschine 9 lediglich motorisch betreibbar ist, ist über die dann als Turbine ausgeführte weitere Strömungsmaschine 8 Frischluft F über eine Luft-Leitung 10 aus der Umgebung 7 des Abgasturboladers 1 ansaugbar und in den Abgaspfad 4 einleitbar. Dieses Einleiten von Umgebungsluft in den Abgaspfad 4 bewirkt eine Erhöhung des Druckes im Abgaspfad 4 stromauf der Abgasturbine 3, womit eine höhere Antriebsleistung für den Verdichter 5 zur Verfügung steht.Depending on the particular application, the electrical machine is 9 Can be operated as a motor or as a motor and generator. In the event that the electrical machine 9 can only be operated by a motor, is via the further turbomachine, which is then designed as a turbine 8th Fresh air F. via an air line 10 from the area 7th of the exhaust gas turbocharger 1 aspirated and into the exhaust gas path 4th initiable. This introduction of ambient air into the exhaust gas path 4th causes an increase in the pressure in the exhaust gas path 4th upstream of the exhaust turbine 3 , which means a higher drive power for the compressor 5 is available.

Ist die elektrische Maschine 9 auch generatorisch betreibbar, dann kann während Betriebszuständen des Abgasturboladers 1 und der Brennkraftmaschine 2, in denen mehr Abgas E im Abgaspfad 4 vorliegt als für den Antrieb des Verdichters 5 nötig ist, das überschüssige Abgas über die weitere Strömungsmaschine 8 aus dem Abgaspfad 4 in Richtung der Umgebung 7 abgeführt werden. Dabei wird die kinetische Bewegungsenergie des Abgases E über die dann als Turbine wirkende weitere Strömungsmaschine 8 und die generatorisch betriebene elektrische Maschine 9 in elektrische Energie umgewandelt.Is the electric machine 9 can also be operated as a generator, then during operating states of the exhaust gas turbocharger 1 and the internal combustion engine 2 in which more exhaust E. in the exhaust path 4th than for the drive of the compressor 5 is necessary, the excess exhaust gas via the further flow machine 8th from the exhaust path 4th towards the area 7th be discharged. The kinetic energy of motion of the exhaust gas is thereby used E. via the further flow machine, which then acts as a turbine 8th and the electric machine operated as a generator 9 converted into electrical energy.

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Abgasturboladers 1 gezeigt, bei dem die weitere Strömungsmaschine 8 in einem Turbinen-Bypass 11 des Abgaspfades 4 angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst der Abgasturbolader 1 ein Steuerorgan 12, über das der Turbinen-Bypass 11 mit dem Abgaspfad 4 stromab der Abgasturbine 3 oder mit der Umgebung 7 des Abgasturboladers 1 verbindbar ist. Das Steuerorgan 12 ist vorliegend als schwenkbare Klappe ausgebildet, die von einem Motorsteuergerät 13 der Brennkraftmaschine 2 angesteuert wird.In 2 is a second embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 shown in which the further flow machine 8th in a turbine bypass 11 of the exhaust gas path 4th is arranged. It also includes the exhaust gas turbocharger 1 a control body 12 via which the turbine bypass 11 with the exhaust path 4th downstream of the exhaust turbine 3 or with the environment 7th of the exhaust gas turbocharger 1 is connectable. The control organ 12 is in the present case designed as a pivoting flap that is controlled by an engine control unit 13 the internal combustion engine 2 is controlled.

Hierfür ist das Motorsteuergerät 13 mit einem Drucksensor 14 verbunden, mittels dem ein Druck im Luftpfad 6 stromab des Verdichters 5 messtechnisch ermittelbar ist. Zusätzlich ist das Motorsteuergerät 13 mit einer Steuereinheit 15 bzw. einem Controller verbunden, der wiederum mit einem Umrichter 16 gekoppelt ist. Der Umrichter 16 kann einen Stromrichter darstellen, der aus einer Wechselspannung eine in der Frequenz und Amplitude unterschiedliche Wechselspannung generiert. Dient die Umrichtung der direkten Versorgung einer weiteren elektrischen Maschine, wie eines Drehstrommotors oder dergleichen, wird die Frequenz vom Zustand des Elektromotors abgeleitet, wobei der Umrichter 16 dann als Frequenzumrichter bezeichnet wird. Dann umfasst der Umrichter 16 zusätzliche Funktionen zur Motorsteuerung, wie beispielsweise eine Drehzahlmessung und Verfahren zur Kommutierung, um das Drehfeld abhängig vom momentanen Zustand der Maschine anzupassen. Der Umrichter 16 ist vorliegend mit der elektrischen Maschine 9 wirkverbunden.The engine control unit is used for this 13 with a pressure sensor 14th connected, by means of which a pressure in the air path 6th downstream of the compressor 5 can be determined by measurement. In addition, there is the engine control unit 13 with a control unit 15th or connected to a controller, which in turn is connected to an inverter 16 is coupled. The converter 16 can represent a converter that generates an alternating voltage of different frequency and amplitude from an alternating voltage. If the conversion is used to directly supply a further electrical machine, such as a three-phase motor or the like, the frequency is derived from the state of the electric motor, with the converter 16 is then referred to as a frequency converter. Then the converter includes 16 Additional functions for motor control, such as speed measurement and commutation processes to adapt the rotating field depending on the current state of the machine. The converter 16 is present with the electrical machine 9 effectively connected.

Für den Fall, dass die elektrische Maschine 9 motorisch betrieben wird und das Steuerorgan 12 den Turbinen-Bypass 11 mit dem Abgaspfad 4 stromab der Abgasturbine 3 verbindet, besteht die Möglichkeit, Abgas E aus dem Bereich des Abgaspfades 4 stromab der Abgasturbine 3 abzuziehen und stromauf der Abgasturbine 3 einzuleiten. Die dem Abgas zugeführte Energie kann damit für den Antrieb des Verdichters 5 genutzt werden.In the event that the electrical machine 9 is operated by a motor and the control unit 12 the turbine bypass 11 with the exhaust path 4th downstream of the exhaust turbine 3 connects, there is the possibility of exhaust gas E. from the area of the exhaust gas path 4th downstream of the exhaust turbine 3 to be withdrawn and upstream of the exhaust gas turbine 3 initiate. The energy supplied to the exhaust gas can thus be used to drive the compressor 5 be used.

Eine Erhöhung der Antriebsleistung für den Verdichter 5 ist während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine 9 auch dann möglich, wenn das Steuerorgan 12 den Turbinen-Bypass 11 vom Bereich des Abgaspfades 4 stromab der Abgasturbine 3 trennt und mit der Umgebung 7 über die Leitung 10 verbindet. Dann wird Frischluft F von der weiteren Strömungsmaschine 8 aus der Umgebung 7 in den Abgaspfad 4 angesaugt, stromauf der Abgasturbine 3 in den Abgaspfad 4 eingeleitet und für den Antrieb des Verdichters 5 zur Verfügung gestellt. An increase in the drive power for the compressor 5 is during motor operation of the electrical machine 9 also possible if the controller 12 the turbine bypass 11 from the area of the exhaust gas path 4th downstream of the exhaust turbine 3 separates and with the environment 7th over the line 10 connects. Then there is fresh air F. from the further flow machine 8th from the area 7th in the exhaust gas path 4th sucked in, upstream of the exhaust gas turbine 3 in the exhaust gas path 4th initiated and for driving the compressor 5 made available.

Zusätzlich besteht bei entsprechender Ausführung der elektrischen Maschine 9 auch die Möglichkeit, die elektrische Maschine 9 generatorisch zu betreiben und zumindest einen Teil des Abgases E aus dem Bereich des Abgaspfades 4 stromauf der Abgasturbine 3 über den Turbinen-Bypass 11 abzuzweigen. Dieser Teil des Abgasvolumenstromes wird durch die weitere Strömungsmaschine 8 geleitet und es kann elektrische Energie rekuperiert werden.In addition, if the electrical machine is designed accordingly 9 also the possibility of the electric machine 9 operate as a generator and at least part of the exhaust gas E. from the area of the exhaust gas path 4th upstream of the exhaust turbine 3 via the turbine bypass 11 branch off. This part of the exhaust gas volume flow is passed through the further flow machine 8th and electrical energy can be recovered.

Verbindet das Steuerorgan 12 den Turbinen-Bypass 11 mit dem Bereich des Abgaspfades 4 stromab der Abgasturbine 3, strömt der durch die weitere Strömungsmaschine 8 geführte Abgasvolumenstrom gemeinsam mit dem durch die Abgasturbine 3 strömenden Teil des Abgasvolumenstroms weiter durch den Abgaspfad 4. Wenn das Steuerorgan 12 den Turbinen-Bypass 11 jedoch gegenüber dem Bereich des Abgaspfades 4 schließt, wird der durch die weitere Strömungsmaschine 8 geführte Teil des Abgasvolumenstroms über die Leitung 10 an die Umgebung 7 des Abgasturboladers 1 ausgeleitet.Connects the controller 12 the turbine bypass 11 with the area of the exhaust path 4th downstream of the exhaust turbine 3 , which flows through the further flow machine 8th exhaust gas volume flow together with that through the exhaust gas turbine 3 flowing part of the exhaust gas volume flow continues through the exhaust gas path 4th . When the controller 12 the turbine bypass 11 but opposite the area of the exhaust gas path 4th closes, that is through the further flow machine 8th guided part of the exhaust gas volume flow via the line 10 to the environment 7th of the exhaust gas turbocharger 1 diverted.

Für den Betrieb der elektrischen Maschine 9 gibt das Motorsteuergerät 13 an die Steuereinheit 15 als Ausgangssignale die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 sowie die aktuelle Position bzw. den aktuellen Betriebszustand des Steuerorgans 12 aus.For operating the electrical machine 9 gives the engine control unit 13 to the control unit 15th the current speed of the internal combustion engine as output signals 2 as well as the current position or the current operating status of the control element 12 out.

Der Umrichter 16 ist vorliegend über eine Leitung 24 beispielsweise mit einem elektrischen Energiespeicher und/oder mit einem elektrischen Verbraucher und/oder mit einem elektrischen Generator wirkverbunden, um den motorischen und/oder generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 9 durchführen zu können.The converter 16 is present via a line 24 for example, operatively connected to an electrical energy store and / or to an electrical consumer and / or to an electrical generator in order to operate the electrical machine as a motor and / or generator 9 to be able to perform.

Der in 3 gezeigte Abgasturbolader 1 umfasst neben der Abgasturbine 3 und dem Verdichter 5 eine weitere Abgasturbine 17 und einen weiteren Verdichter 18, die einen Niederdruckbereich bzw. eine erste Druckstufe des Abgasturboladers 1 darstellen. Dabei wird über den weiteren Verdichter 18 Frischluft F aus der Umgebung 7 angesaugt und in Richtung des Verdichters 5 geführt, dort auf ein höheres Druckniveau angehoben und im Anschluss daran in die Brennkraftmaschine 2 eingeleitet.The in 3 shown exhaust gas turbocharger 1 includes next to the exhaust turbine 3 and the compressor 5 another exhaust turbine 17th and another compressor 18th , which have a low pressure range or a first pressure stage of the exhaust gas turbocharger 1 represent. In doing so, the additional compressor 18th Fresh air F. from the area 7th sucked in and towards the compressor 5 out, there raised to a higher pressure level and then in the internal combustion engine 2 initiated.

Der Abgaspfad 4 des Abgasturboladers 1 umfasst neben den beiden Abgasturbinen 3 und 17 einen Turbinen-Bypass 19, der über ein Steuerorgan 20 mit einem Bereich des Abgaspfades 4 stromauf der Abgasturbine 3 oder über die Leitung 10 mit der Umgebung 7 des Abgasturboladers 1 verbindbar ist. Das Steuerorgan 20 kann auch hier als Klappe ausgeführt sein. Der Turbinen-Bypass 19 steht zusätzlich mit einem Bereich des Abgaspfades 4 stromab der Abgasturbine 3 und stromauf der weiteren Abgasturbine 17 in Verbindung. Im Turbinen-Bypass 19 ist die weitere Strömungsmaschine 8 angeordnet, die wiederum mit der elektrischen Maschine 9 in Antriebsverbindung steht.The exhaust path 4th of the exhaust gas turbocharger 1 includes in addition to the two exhaust gas turbines 3 and 17th a turbine bypass 19th who has a controller 20th with an area of the exhaust path 4th upstream of the exhaust turbine 3 or over the line 10 with the environment 7th of the exhaust gas turbocharger 1 is connectable. The control organ 20th can also be designed as a flap here. The turbine bypass 19th also stands with an area of the exhaust gas path 4th downstream of the exhaust turbine 3 and upstream of the further exhaust gas turbine 17th in connection. In the turbine bypass 19th is the other fluid flow machine 8th arranged, in turn with the electrical machine 9 is in drive connection.

Je nach Anwendungsfall kann die elektrische Maschine 9 nur motorisch oder motorisch und generatorisch betreibbar sein. Dabei besteht während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine 9 in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Steuerorgans 20 die Möglichkeit, Abgas E stromauf der Abgasturbine 3 in den Turbinen-Bypass 19 einzuleiten, im Bereich der weiteren Strömungsmaschine 8 zu verdichten und im Anschluss für den Antrieb der Abgasturbine 17 zu nutzen.Depending on the application, the electrical machine 9 can only be operated as a motor or as a motor and generator. In this case, the electrical machine is in operation during motor operation 9 depending on the operating state of the control element 20th the possibility of exhaust E. upstream of the exhaust turbine 3 in the turbine bypass 19th to be initiated in the area of the further flow machine 8th to compress and then to drive the exhaust gas turbine 17th to use.

Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine 9 und einem entsprechenden Betriebszustand des Steuerorgans 20 Frischluft F aus der Umgebung 7 anzusaugen, über den Turbinen-Bypass 19 stromauf der weiteren Abgasturbine 17 in den Abgaspfad 4 einzuleiten und die zugeführte Luftmasse für den Antrieb der weiteren Abgasturbine 17 zu nutzen.As an alternative to this, there is also the possibility of the electrical machine being operated using a motor 9 and a corresponding operating state of the control element 20th Fresh air F. from the area 7th to be sucked in via the turbine bypass 19th upstream of the further exhaust gas turbine 17th in the exhaust gas path 4th initiate and the supplied air mass for driving the further exhaust gas turbine 17th to use.

Im Unterschied hierzu ist während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine 9 die kinetische Bewegungsenergie des aus dem Abgaspfad 4 stromauf der Abgasturbine 3 in den Turbinen-Bypass 19 eingeleiteten Abgasvolumenstromes in elektrische Energie umwandelbar und damit ebenfalls die Antriebsleistung des Abgasturboladers 1 einstellbar bzw. regelbar. Ist der Turbinen-Bypass 19 durch das Steuerorgan 20 mit der Umgebung 7 des Abgasturboladers 1 gekoppelt, kann während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine 9 Abgas E aus dem Bereich des Abgaspfades 4 zwischen den beiden Abgasturbinen 3 und 17 in den Turbinen-Bypass 19 eingeleitet werden. Damit kann die kinetische Bewegungsenergie dieses Abgasvolumenstroms im Bereich der elektrischen Maschine 9 rekuperiert werden. Der dabei die weitere Strömungsmaschine 8 durchströmende Abgasvolumenstrom ist dann in Richtung der Umgebung 7 des Abgasturboladers 1 aus diesem ausleitbar.In contrast to this, the electrical machine is operating in generator mode 9 the kinetic energy of motion from the exhaust gas path 4th upstream of the exhaust turbine 3 in the turbine bypass 19th Introduced exhaust gas volume flow can be converted into electrical energy and thus also the drive power of the exhaust gas turbocharger 1 adjustable or controllable. Is the turbine bypass 19th by the controller 20th with the environment 7th of the exhaust gas turbocharger 1 coupled, can during a generator operation of the electrical machine 9 Exhaust gas E. from the area of the exhaust gas path 4th between the two exhaust gas turbines 3 and 17th in the turbine bypass 19th be initiated. This allows the kinetic kinetic energy of this exhaust gas volume flow in the area of the electrical machine 9 be recuperated. The other turbo machine 8th The exhaust gas volume flow flowing through is then in the direction of the environment 7th of the exhaust gas turbocharger 1 can be derived from this.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Abgasturboladers 1 zeigt 4, das wiederum lediglich die Abgasturbine 3 und den Verdichter 5 umfasst. Der einstufige Abgasturbolader 1 gemäß 4 stellt eine Variante des Abgasturboladers 1 gemäß 2 dar, wobei der Abgasturbolader 1 gemäß 4 anstatt des Steuerorgans 12 eine weitere Strömungsmaschine 21 umfasst, die mit einer weiteren elektrischen Maschine 22 in Antriebsverbindung steht. Die weitere Strömungsmaschine 21 ist in der Leitung 10 angeordnet und als Elektromotor ausgeführt, während die elektrische Maschine 9 als Generator ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung des Abgasturboladers 1 besteht die Möglichkeit, über die weitere elektrische Maschine 22 Energie in den Abgasturbolader 1 einzuleiten und über die elektrische Maschine 9 Energie zu rekuperieren. Zusätzlich ist der Turbinen-Bypass 11 über die weitere Strömungsmaschine 21 gegenüber der Umgebung 7 abdichtbar, so dass im stehenden Zustand der weiteren Strömungsmaschine 21 kein Gas aus dem Abgasturboladers 1 ausleitbar oder aus der Umgebung 7 in den Turbinen-Bypass 11 einleitbar ist. Die Regelung des Abgasturboladers 1 kann mit geringem Aufwand durch die Steuerung der beiden elektrischen Maschinen 9 und 22 erfolgen.Another embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 shows 4th , which in turn is only the exhaust turbine 3 and the compressor 5 includes. The single-stage exhaust gas turbocharger 1 according to 4th represents a variant of the exhaust gas turbocharger 1 according to 2 represent, the exhaust gas turbocharger 1 according to 4th instead of the tax body 12 another turbo machine 21st includes that with another electrical machine 22nd is in drive connection. The further flow machine 21st is on the line 10 arranged and designed as an electric motor, while the electric machine 9 is designed as a generator. In this version of the exhaust gas turbocharger 1 there is the possibility of using the additional electrical machine 22nd Energy in the exhaust gas turbocharger 1 initiate and about the electrical machine 9 To recuperate energy. In addition, there is the turbine bypass 11 via the further flow machine 21st towards the environment 7th sealable, so that in the stationary state of the further flow machine 21st no gas from the exhaust gas turbocharger 1 divertible or from the environment 7th in the turbine bypass 11 can be initiated. The regulation of the exhaust gas turbocharger 1 can be done with little effort by controlling the two electrical machines 9 and 22nd respectively.

Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Abgasturboladers 1 ist die elektrische Maschine 9 im Luftpfad 6 stromauf des Verdichters 5 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform des Abgasturboladers 1 erfolgt die Regelung der Luftmenge, die der Brennkraftmaschine 2 zur Verfügung gestellt wird, durch die Widerstandsänderung der Frischluftzufuhr. Wird die elektrische Maschine 9 motorisch betrieben, fördert die weitere Strömungsmaschine 8 Frischluft F aus der Umgebung 7 in Richtung des Verdichters 5. Während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine 9 wird der vom Verdichter 5 angesaugten Luft F aus der Umgebung 7 im Bereich der weiteren Strömungsmaschine 8 Energie entzogen, womit die Brennkraftmaschine 2 mit einer geringeren Luftmenge vom Abgasturbolader 1 beaufschlagt wird.The in 5 illustrated embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 is the electric machine 9 in the air path 6th upstream of the compressor 5 arranged. In this embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 the regulation of the amount of air that the internal combustion engine takes 2 is made available by the change in resistance of the fresh air supply. Will the electric machine 9 operated by a motor, the further flow machine promotes 8th Fresh air F. from the area 7th towards the compressor 5 . During generator operation of the electrical machine 9 becomes that of the compressor 5 sucked in air F. from the area 7th in the area of the further flow machine 8th Energy withdrawn, with which the internal combustion engine 2 with a smaller amount of air from the exhaust gas turbocharger 1 is applied.

Bei der Ausführung der 6 ist die weitere Strömungsmaschine 8 parallel zum Verdichter 5 in einer in den Luftpfad 6 des Abgasturboladers 1 mündenden Luft-Leitung 30 angeordnet. Wird die elektrische Maschine 9 motorisch betrieben, fördert die weitere Strömungsmaschine 8 Luft F aus der Umgebung 7 in den Luftpfad 6 des Abgasturboladers 1, womit die der Brennkraftmaschine 2 zugeführte Luftmenge mit geringem Aufwand erhöhbar ist. Wird die elektrische Maschine 9 jedoch generatorisch betrieben, strömt ein Teil des über den Verdichter 5 aus der Umgebung 7 in den Luftpfad 6 eingeleiteten Luftvolumenstroms über die weitere Strömungsmaschine 8 in Richtung der Umgebung 7 ab. Die im Bereich der weiteren Strömungsmaschine 8 diesem Luftvolumenstrom entzogene Energie wird über die elektrische Maschine 9 und den Umrichter 16 entsprechend in dem mit dem Umrichter 16 wirkverbundenen elektrischen Speicher gespeichert und/oder für den Betrieb elektrischer Verbraucher verwendet.When running the 6th is the other fluid flow machine 8th parallel to the compressor 5 in one in the air path 6th of the exhaust gas turbocharger 1 outflowing air pipe 30th arranged. Will the electric machine 9 operated by a motor, the further flow machine promotes 8th air F. from the area 7th in the air path 6th of the exhaust gas turbocharger 1 , with which that of the internal combustion engine 2 The amount of air supplied can be increased with little effort. Will the electric machine 9 but operated as a generator, part of the flows through the compressor 5 from the area 7th in the air path 6th introduced air volume flow over the further flow machine 8th towards the area 7th from. The one in the area of the further flow machine 8th Energy extracted from this air volume flow is transferred via the electrical machine 9 and the converter 16 accordingly in the one with the converter 16 Actively connected electrical storage and / or used for the operation of electrical consumers.

Im Folgenden wird eine Variante des Verfahrens zum Betreiben des Abgasturboladers 1 anhand des Ablaufdiagramms gemäß 7 näher beschrieben. Dabei liegt dem Verfahren die Kenntnis zugrunde, dass über einen Vier-Quadranten-Betrieb der elektrischen Maschine 9 oder einen aufeinander abgestimmten motorischen und generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 9 und der weiteren elektrischen Maschine 22 in einem hohen Drehzahlbereich des Abgasturboladers 1 Energie aus dem Abgasstrom entnommen oder in einem niedrigen Drehzahlbereich des Abgasturboladers 1 diesem Energie zugeführt werden kann. Je nachdem wie viel Energie beispielsweise durch die elektrische Maschine 9 im generatorischen Betrieb aus dem Abgasstrom entnommen wird, kann die Energie, die der Abgasturbine 3 zugeführt wird, geregelt werden.A variant of the method for operating the exhaust gas turbocharger is described below 1 using the flow chart according to 7th described in more detail. The process is up to the knowledge that is based on a four-quadrant operation of the electrical machine 9 or a coordinated motor and generator operation of the electrical machine 9 and the further electrical machine 22nd in a high speed range of the exhaust gas turbocharger 1 Energy taken from the exhaust gas flow or in a low speed range of the exhaust gas turbocharger 1 this energy can be supplied. Depending on how much energy, for example, from the electrical machine 9 is taken from the exhaust gas flow in generator operation, the energy that the exhaust gas turbine 3 is fed to be regulated.

Nach einem Start S des Verfahrens werden mittels eines ersten Funktionsblockes F1 in Abhängigkeit einer von der Brennkraftmaschine 2 angeforderten Leistung sowie in Abhängigkeit des über den Drucksensor 14 ermittelten Druckes eine der Brennkraftmaschine 2 zur Verfügung zu stellende Soll-Luftmenge sowie eine aktuell zur Verfügung stehende Ist-Luftmenge ermittelt. Daran anschließend wird in einer ersten Abfragefunktion F2 eine Abweichung zwischen der Soll-Luftmenge und der Ist-Luftmenge bestimmt. Wenn die Differenz zwischen der Soll-Luftmenge und der Ist-Luftmenge im Wesentlichen gleich null ist, wird von der ersten Abfragefunktion F2 zu einem zweiten Funktionsblock F3 verzweigt und der aktuelle Betriebszustand des Abgasturboladers beibehalten. Anschließend daran wird vom zweiten Funktionsblock F3 vor den ersten Funktionsblock F1 zurückverzweigt. Wenn die Ist-Luftmenge geringer als die Soll-Luftmenge ist, wird von der ersten Abfragefunktion F2 zu einer zweiten Abfragefunktion F4 verzweigt. Wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine 9 kleiner 0 ist, diese also als Generator betrieben wird, wird von der zweiten Abfragefunktion F4 zu einem dritten Funktionsblock F5 verzweigt und die Drehzahl der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine 9 abgesenkt. Ist jedoch die Drehzahl der elektrischen Maschine 9 gleich größer 0, befindet sich die elektrische Maschine 9 im Motorbetrieb. Dann wird von der zweiten Abfragefunktion F4 zu einem vierten Funktionsblock F6 verzweigt und die Drehzahl der elektrischen Maschine 9 angehoben. Im Anschluss daran wird jeweils von den Funktionsblöcken F5 bzw. F6 vor den ersten Funktionsblock F1 zurück verzweigt.After the method has started S, a first function block F1 depending on one of the internal combustion engine 2 requested power as well as depending on the pressure sensor 14th determined pressure one of the internal combustion engine 2 The target air volume to be made available as well as a currently available actual air volume are determined. This is followed by a first query function F2 determines a deviation between the target air volume and the actual air volume. If the difference between the target air volume and the actual air volume is essentially zero, the first query function F2 to a second function block F3 branches and the current operating state of the exhaust gas turbocharger is maintained. Then the second function block F3 before the first function block F1 branched back. If the actual air volume is less than the target air volume, the first query function F2 to a second query function F4 branched. When the speed of the electric machine 9 is less than 0, i.e. it is operated as a generator, is used by the second query function F4 to a third function block F5 branches and the speed of the electrical machine operated as a generator 9 lowered. However, it is the speed of the electric machine 9 equals greater than 0, the electrical machine is located 9 in engine operation. Then the second query function F4 to a fourth function block F6 branches and the speed of the electrical machine 9 raised. This is followed by each of the function blocks F5 or. F6 before the first function block F1 branched back.

Wird über die erste Abfragefunktion F2 festgestellt, dass die Ist-Luftmenge größer als die Soll-Luftmenge ist, wird von der ersten Abfragefunktion F2 zu einer dritten Abfragefunktion F7 verzweigt. In der dritten Abfragefunktion F7 wird überprüft, ob die Drehzahl der elektrischen Maschine 9 größer 0 ist. Bei positivem Abfrageergebnis der dritten Abfragefunktion F7 wird die elektrische Maschine 9 motorisch betrieben und zu einem fünften Funktionsblock F8 verzweigt und die Drehzahl der motorisch betriebenen elektrischen Maschine 9 verringert. Bei negativem Abfrageergebnis der dritten Abfragefunktion F7, d. h. wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine 9 kleiner 0 ist, wird die elektrische Maschine 9 generatorisch betrieben. Dann wird von der dritten Abfragefunktion F7 zu einem sechsten Funktionsblock F9 verzweigt und die Drehzahl der elektrischen Maschine 9 erhöht. Im Anschluss daran wird jeweils von den Funktionsblöcken F8 bzw. F9 vor den ersten Funktionsblock F1 zurück verzweigt.Used via the first query function F2 found that the actual air volume is greater than the target air volume is determined by the first query function F2 to a third query function F7 branched. In the third query function F7 it is checked whether the speed of the electrical machine 9 is greater than 0. If the query result of the third query function is positive F7 becomes the electric machine 9 motor-driven and to a fifth function block F8 branches and the speed of the motor-driven electrical machine 9 decreased. If the query result of the third query function is negative F7 , ie when the speed of the electric machine 9 is less than 0, the electrical machine will 9 operated as a generator. Then the third query function F7 to a sixth function block F9 branches and the speed of the electrical machine 9 elevated. This is followed by each of the function blocks F8 or. F9 before the first function block F1 branched back.

Die vorbeschriebene Regelung des Abgasturboladers 1 ist für den Betrieb aller in 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele des Abgasturboladers geeignet und im Wesentlichen auch unabhängig von dem aktuell vorliegenden Betriebszustand des Steuerorgans 12 bzw. 20 durchführbar. Dieser Umstand bietet die Möglichkeit, die weiteren in 8 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispiele des Abgasturboladers 1 ebenfalls in der vorstehend näher erläuterten Art und Weise zu betreiben.The regulation of the exhaust gas turbocharger described above 1 is for running everyone in 1 to 6th The illustrated embodiments of the exhaust gas turbocharger are suitable and essentially also independent of the current operating state of the control member 12 or. 20th feasible. This fact offers the possibility of the further in 8th to 11 shown embodiments of the exhaust gas turbocharger 1 also operate in the manner explained in more detail above.

Der Abgasturbolader 1 gemäß 8 weist einen konstruktiven Aufbau auf, der im Wesentlichen dem Aufbau des Abgasturboladers 1 der 2 entspricht. Im Unterschied zu dem Abgasturbolader 1 der 2 ist der Turbinen-Bypass 11 des einstufigen Abgasturboladers 1 gemäß 8 ohne das Steuerorgan 12 und ohne die Luft-Leitung 10 ausgeführt. Das bedeutet, dass ein während eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine 9 durch die weitere Strömungsmaschine 8 geführter Abgasstrom E in einen Bereich des Abgaspfades 4 stromab der Abgasturbine 3 eingeleitet wird. Des Weiteren wird ein während eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine 9 von der Strömungsmaschine 8 stromab der Abgasturbine 3 angesaugter Abgasvolumenstrom in einem Bereich des Abgaspfades 4 stromauf der Abgasturbine 3 für deren Antrieb zur Verfügung gestellt. Frischluft F ist bei dieser Ausführung nicht aus der Umgebung 7 über den Turbinen-Bypass 11 in den Abgaspfad 4 einleitbar. Zusätzlich besteht auch nicht die Möglichkeit, Abgas im Bereich des Turbinen-Bypasses 11 aus dem Abgaspfad 4 an die Umgebung 7 abzugeben.The exhaust gas turbocharger 1 according to 8th has a structural design that is essentially the same as that of the exhaust gas turbocharger 1 of the 2 corresponds. In contrast to the exhaust gas turbocharger 1 of the 2 is the turbine bypass 11 of the single-stage exhaust gas turbocharger 1 according to 8th without the controller 12 and without the air pipe 10 executed. This means that during a generator operation of the electrical machine 9 through the further flow machine 8th guided exhaust gas flow E. in an area of the exhaust gas path 4th downstream of the exhaust turbine 3 is initiated. Furthermore, during motor operation of the electrical machine 9 from the turbomachine 8th downstream of the exhaust turbine 3 exhaust gas volume flow sucked in in a region of the exhaust gas path 4th upstream of the exhaust turbine 3 provided for their drive. Fresh air F. is not from the environment in this execution 7th via the turbine bypass 11 in the exhaust gas path 4th initiable. In addition, there is no possibility of exhaust gas in the area of the turbine bypass 11 from the exhaust path 4th to the environment 7th submit.

Der Abgasstrom ist auf einfache Art parallel zur Abgasturbine 3 führbar. Bei entsprechendem Energieüberschuss besteht die Möglichkeit, die elektrische Maschine 9 generatorisch zu betreiben. Im Unterschied hierzu kann zur Vermeidung des sogenannten Turbolochs dem Abgasturbolader 1 im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 9 Energie zugeführt werden. Im Standardbetrieb, d. h. wenn die gesamte Abgasmenge E durch die Abgasturbine 3 geführt wird, kann der Turbinen-Bypass 11 wie bei dem Abgasturboladern 1 der 1 bis 6 beispielsweise durch mechanisches oder elektrisches Halten der weiteren Strömungsmaschine 8 oder 21 bzw. durch Erzeugen eines sehr hohen Strömungswiderstandes im Bereich der weiteren Strömungsmaschine 8 oder 21 im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 9 blockiert werden. Eine mögliche Ausführungsform kann beispielsweise einen ausfahrbaren Stift vorsehen, mittels dem eine Rotation der weiteren Strömungsmaschine 8 oder 21 blockiert wird.The exhaust gas flow is simply parallel to the exhaust gas turbine 3 manageable. If there is a corresponding excess of energy, it is possible to use the electrical machine 9 to operate as a generator. In contrast to this, the exhaust gas turbocharger can be used to avoid the so-called turbo lag 1 in motor operation of the electrical machine 9 Energy can be supplied. In standard operation, ie when the entire amount of exhaust gas E. through the exhaust turbine 3 the turbine bypass 11 as with the exhaust gas turbocharger 1 of the 1 to 6th for example, by mechanical or electrical holding of the further flow machine 8th or 21st or by generating a very high flow resistance in the area of the other Turbo machine 8th or 21st in generator operation of the electrical machine 9 blocked. One possible embodiment can, for example, provide an extendable pin by means of which rotation of the further turbomachine 8th or 21st is blocked.

Dabei sind verschiedene Betriebsarten der in der Zeichnung gezeigten Abgasturbolader 1 möglich. Soll beispielsweise die Leistungsabgabe des Abgasturboladers 1 reduziert werden, wird die elektrische Maschine 9 und/oder 22 generatorisch betrieben. Je nach abgenommener Leistung und Steifheit der elektrischen Maschine 9 und/oder 22 wird mehr Abgas E durch den Turbinen-Bypass 11 bzw. 19 oder durch die Abgasturbine 3 bzw. 17 geführt.There are different operating modes of the exhaust gas turbocharger shown in the drawing 1 possible. Should, for example, the power output of the exhaust gas turbocharger 1 will be reduced, the electric machine 9 and or 22nd operated as a generator. Depending on the power taken off and the rigidity of the electrical machine 9 and or 22nd becomes more exhaust E. through the turbine bypass 11 or. 19th or through the exhaust gas turbine 3 or. 17th guided.

Benötigt der Abgasturbolader 1 die gesamte von der Brennkraftmaschine 2 zur Verfügung stehende Abgasmenge, um die angeforderte Leistung abgeben zu können, kann die weitere Strömungsmaschine 8 bzw. 21 durch die elektrische Maschine 9 bzw. 22 elektrisch oder mechanisch gehalten werden, um den Turbinen-Bypass 11 bzw. 19 zu blockieren oder den Durchfluss durch den Turbinen-Bypass 11 bzw. 19 auf nahezu null zu begrenzen.Requires the exhaust gas turbocharger 1 all of the internal combustion engine 2 The amount of exhaust gas available in order to be able to deliver the required power can be provided by the further flow machine 8th or. 21st by the electric machine 9 or. 22nd be held electrically or mechanically to bypass the turbine 11 or. 19th to block or bypass the flow through the turbine 11 or. 19th to close to zero.

Wenn die aktuell zur Verfügung stehende Abgasmenge nicht ausreicht, um den Abgasturbolader 1 im angeforderten Umfang anzutreiben und das Turboloch zu überwinden bzw. zu vermeiden, kann z. B. die elektrische Maschine 9 rückwärts betrieben werden. Dadurch wird der Abgasstrom E, der bereits durch die Abgasturbine 3 geströmt ist, zumindest teilweise in den Bereich des Abgaspfades 4 stromauf der Abgasturbine 3 zurückgeführt, wobei hierdurch der Abgasgegendruck erhöht wird.If the currently available amount of exhaust gas is not sufficient to power the exhaust gas turbocharger 1 to drive to the requested extent and to overcome or avoid the turbo lag, z. B. the electric machine 9 operated in reverse. This causes the exhaust gas flow E. that is already through the exhaust turbine 3 has flowed, at least partially in the area of the exhaust gas path 4th upstream of the exhaust turbine 3 returned, whereby the exhaust gas back pressure is increased.

Der Abgasturbolader gemäß 9 weist im Wesentlichen einen konstruktiven Aufbau auf, der dem Aufbau des zweistufigen Abgasturboladers 1 der 3 entspricht. Der Abgasturbolader 1 gemäß 9 ist ohne die Luft-Leitung 10 und ohne das Steuerorgan 20 ausgeführt. Zusätzlich verläuft der Turbinen-Bypass 19 im Unterschied zum Abgasturbolader 1 der 3 bei dem Abgasturbolader 1 gemäß 9 vom Bereich des Abgaspfades 4 zwischen den beiden Abgasturbinen 3 und 17 in den Bereich des Abgaspfades 4 stromab der weiteren Abgasturbine 17. Je nachdem wie viel Energie durch die elektrische Maschine 9 im generatorischen Betrieb aus dem Abgasstrom E entnommen wird oder im motorischen Betrieb in diesen eingeleitet wird, kann die Energie, die der weiteren Abgasturbine 17 zugeführt wird, auf einfache Art und Weise in vorbeschriebenem Umfang geregelt werden.The exhaust gas turbocharger according to 9 essentially has a structural design that is similar to that of the two-stage exhaust gas turbocharger 1 of the 3 corresponds. The exhaust gas turbocharger 1 according to 9 is without the air pipe 10 and without the controller 20th executed. The turbine bypass also runs 19th in contrast to the exhaust gas turbocharger 1 of the 3 in the exhaust gas turbocharger 1 according to 9 from the area of the exhaust gas path 4th between the two exhaust gas turbines 3 and 17th in the area of the exhaust gas path 4th downstream of the further exhaust gas turbine 17th . Depending on how much energy the electrical machine generates 9 in generator operation from the exhaust gas flow E. is taken or is introduced into this during engine operation, the energy that the further exhaust gas turbine 17th is supplied, can be regulated in a simple manner to the extent described above.

Bei dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel des Abgasturboladers 1, der eine Abwandlung des Abgasturboladers 1 der 9 darstellt, erstreckt sich der Turbinen-Bypass 19 zwischen einem Bereich des Abgaspfades 4 stromauf der Abgasturbine 3 bis hin in den Bereich des Abgaspfades 4 stromab der weiteren Abgasturbine 17. Auch bei dieser Ausführungsform des Abgasturboladers 1 ist die Leistungsabgabe des Abgasturboladers 1 in vorgenannter Weise durch einen generatorischen oder durch einen motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 9 regelbar. Zusätzlich ist der Turbinen-Bypass 19 wiederum durch elektrisches und/oder mechanisches Halten der weiteren Strömungsmaschine 8 und damit der weiteren Strömungsmaschine 8 blockierbar.The in 10 Shown embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 , which is a modification of the exhaust gas turbocharger 1 of the 9 represents, the turbine bypass extends 19th between a region of the exhaust path 4th upstream of the exhaust turbine 3 up to the area of the exhaust gas path 4th downstream of the further exhaust gas turbine 17th . Also in this embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 is the power output of the exhaust gas turbocharger 1 in the aforementioned manner by a generator or motor operation of the electrical machine 9 adjustable. In addition, there is the turbine bypass 19th again by electrical and / or mechanical holding of the further flow machine 8th and thus the further flow machine 8th blockable.

Eine weitere Ausführungsform des Abgasturboladers 1 ist in 11 dargestellt, die wiederum mit einem Turbinen-Bypass 19 ausgebildet ist, der sich vom Bereich des Abgaspfades 4 stromauf der Abgasturbine 3 bis zum Bereich des Abgaspfades 4 stromab der weiteren Abgasturbine 17 erstreckt. Zusätzlich umfasst der Abgasturbolader 1 ein Steuerorgan 23, das vorliegend als Wechselklappe ausgebildet ist. In der ersten Stellung des Steuerorgans 23 verbindet dieses den Bereich des Abgaspfades 4 stromab der weiteren Abgasturbine 17 mit dem Bereich des Abgaspfades 4 zwischen den beiden Abgasturbinen 3 und 17 und sperrt die Verbindung mit dem Bereich des Abgaspfades 4 stromauf der Abgasturbine 3. In diesem Betriebszustand des Steuerorgans 23 entspricht die Funktion des Abgasturboladers 1 der Funktion des Abgasturboladers 1 der 9. Die weitere Strömungsmaschine 8 wird dann ausgehend vom Bereich des Abgaspfades 4 zwischen den Abgasturbinen 3 und 17 mit Abgas E beaufschlagt oder pumpt Abgas E vom Bereich des Abgaspfades 4 stromab der weiteren Abgasturbine 17 zurück vor die weitere Abgasturbine 17, wenn die elektrische Maschine motorisch betrieben wird.Another embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 is in 11 shown, in turn with a turbine bypass 19th is formed, which extends from the region of the exhaust gas path 4th upstream of the exhaust turbine 3 up to the area of the exhaust gas path 4th downstream of the further exhaust gas turbine 17th extends. The exhaust gas turbocharger also includes 1 a control body 23 , which is designed here as an interchangeable flap. In the first position of the control organ 23 this connects the area of the exhaust gas path 4th downstream of the further exhaust gas turbine 17th with the area of the exhaust path 4th between the two exhaust gas turbines 3 and 17th and blocks the connection with the area of the exhaust gas path 4th upstream of the exhaust turbine 3 . In this operating state of the control organ 23 corresponds to the function of the exhaust gas turbocharger 1 the function of the exhaust gas turbocharger 1 of the 9 . The further flow machine 8th is then based on the area of the exhaust gas path 4th between the exhaust gas turbines 3 and 17th with exhaust E. pressurizes or pumps exhaust gas E. from the area of the exhaust gas path 4th downstream of the further exhaust gas turbine 17th back in front of the further exhaust gas turbine 17th when the electrical machine is operated by a motor.

In der zweiten Stellung des Steuerorgans 23 ist der Bereich des Abgaspfades 4 stromauf der Abgasturbine 3 mit dem Bereich des Abgaspfades 4 stromab der weiteren Abgasturbine 17 verbunden, womit die Funktion des Abgasturboladers 1 der 11 der Funktion des Abgasturboladers 1 der 10 entspricht.In the second position of the control organ 23 is the area of the exhaust gas path 4th upstream of the exhaust turbine 3 with the area of the exhaust path 4th downstream of the further exhaust gas turbine 17th connected, with which the function of the exhaust gas turbocharger 1 of the 11 the function of the exhaust gas turbocharger 1 of the 10 corresponds.

Alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, dass der Abgasturbolader 1 gemäß 11 anstatt des als Wechselklappe ausgeführten Steuerorgans 23 zwei als Klappen ausgebildete Steuerorgane aufweist. Dann besteht die Möglichkeit, die Abgasturbine 3 mittels des Turbinen-Bypasses 11 zu umgehen und die weitere Abgasturbine 17 mit dem ungebremsten Abgasvolumenstrom aus dem Turbinen-Bypass 11 zu beaufschlagen. Hierbei wäre es zusätzlich von Vorteil, die weitere Strömungsmaschine 8 in dem Turbinen-Bypass 19 der Abgasturbine 3 des Hochdruckbereiches des Abgasturboladers 1 anzuordnen.As an alternative to this, it can also be provided that the exhaust gas turbocharger 1 according to 11 instead of the control element designed as a flap 23 has two control members designed as flaps. Then there is the possibility of the exhaust gas turbine 3 by means of the turbine bypass 11 to bypass and the further exhaust gas turbine 17th with the unbraked exhaust gas volume flow from the turbine bypass 11 to apply. It would also be advantageous here to use the additional turbomachine 8th in the turbine bypass 19th the exhaust turbine 3 of the high pressure area of the exhaust gas turbocharger 1 to arrange.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102008064521 A1 [0003]
EP 0178270 A1 [0004]
US 8813494 B2 [0005]

Claims

Exhaust gas turbocharger (1) of an internal combustion engine (2) with at least one exhaust gas turbine (3, 17) in an exhaust gas path (4) and with at least one compressor (5, 18) in an air path (6), the exhaust gas turbine (3, 17) and the compressor (5, 18) are in drive connection, and at least one further flow machine (8, 17) is provided which is in drive connection with at least one electrical machine (9, 22) which can be operated at least by a motor, characterized in that Air can be introduced into the air path (6) or into the exhaust gas path (4) from the surroundings of the exhaust gas turbocharger (1) via the further flow machine (8).

Exhaust gas turbocharger after Claim 1 , characterized in that the further turbomachine (8) is arranged in an air line (10) which guides air from the surroundings (7) of the exhaust gas turbocharger (1) into the exhaust gas path (4) upstream of the exhaust gas turbine (3).

Exhaust gas turbocharger after Claim 1 , characterized in that the further turbomachine (8) is arranged in an air line (10) which guides air from the surroundings (7) of the exhaust gas turbocharger (1) into a turbine bypass (11) of the exhaust gas path (4).

Exhaust gas turbocharger after Claim 1 , characterized in that the further turbomachine (8) is arranged in a turbine bypass (11) of the exhaust gas path (4), a control element (12) being provided via which the turbine bypass (11) connects to the exhaust gas path (4 ) can be connected upstream of the exhaust gas turbine (3) or with the environment (7) of the exhaust gas turbocharger (1).

Exhaust gas turbocharger after Claim 3 or 4th , characterized in that a further flow machine (8, 21) is provided both in the air line (10) and in the turbine bypass (11), each of which is in operative connection with at least one electrical machine (9, 22).

Exhaust gas turbocharger after Claim 5 , characterized in that the electrical machine (21), which is in operative connection with the further flow machine (22) of the air line (10), is designed as an electric motor, and that the further flow machine (21) can be operated as a compressor.

Exhaust gas turbocharger after Claim 5 or 6th , characterized in that the electrical machine (9), which is in operative connection with the further turbo machine (8) of the turbine bypass (11), is designed as a generator, and that the further turbo machine (8) is a turbine.

Exhaust gas turbocharger after Claim 1 , characterized in that the further turbomachine (8) is arranged in the air path upstream of the compressor (5).

Exhaust gas turbocharger after Claim 1 , characterized in that the further turbomachine (8) is arranged in an air line (30) which guides air from the surroundings (7) of the exhaust gas turbocharger (1) into the air path (6) downstream of the compressor (5).

Exhaust gas turbocharger according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that at least one further exhaust gas turbine (17) and in the air path (6) a further compressor (18) are provided in the exhaust gas path (4), the exhaust gas turbines (3, 17) and the compressors (5, 18) each to one another are connected in series and the further turbomachine (8) is arranged in a turbine bypass (19) of the exhaust gas path (4), which is located between an area of the exhaust gas path (4) upstream of the further exhaust gas turbine (3) and an area of the exhaust gas path (4 ) runs upstream of the exhaust gas turbine (3), the turbine bypass (19) being connectable via a control element (20) to the exhaust gas path (4) upstream of the exhaust gas turbine (3) or to the environment (7) of the exhaust gas turbocharger (1).

Internal combustion engine (2) with an exhaust gas turbocharger (1) according to one of the Claims 1 to 10 .

Method for operating an exhaust gas turbocharger (1) according to one of the Claims 1 to 10 , wherein a power output of the compressor (5) and / or the further compressor (18) is set at least via a motorized operation of the electrical machine (9, 22), during which air from the environment ( 7) of the exhaust gas turbocharger (1) is introduced into the air path (6) or into the exhaust gas path (4) upstream or downstream of the compressor (5), the further compressor (18), the exhaust gas turbine (3) or the further exhaust gas turbine (17) .