用于内燃发动机的增压装置以及用于所述增压装置的操作方法与流程

本发明涉及一种用于具有排气涡轮增压器的内燃发动机的增压装置，并且涉及一种用于所述增压装置的操作方法。

背景技术：

排气涡轮增压器越来越多地用于提高内燃发动机中的功率，尤其是机动车辆中的内燃发动机。在关于这一点的法律法规日益严格的背景下，本着如下目的来越来越普遍地使用排气涡轮增压器：在维持相同的功率水平或者甚至实现提高的功率水平的同时降低内燃发动机的结构尺寸和重量，并同时降低消耗，进而减少co2排放。工作原理在于利用排气流中包含的能量来提高内燃发动机进气道中的压力，并由此实现将空气氧（luft-sauerstoff）充入燃烧室的改进，以便因此能够在每个燃烧过程中转化更多的燃料，例如汽油或柴油，也就是说提高内燃发动机的功率。

出于此目的，排气涡轮增压器具有涡轮机和压缩机，涡轮机布置在内燃发动机的排气道中，并且涡轮机具有被排气流驱动的涡轮机转子，压缩机布置在进气道中，并且压缩机具有压缩机转子，压缩机转子形成压力。涡轮机转子和压缩机转子以旋转相联的方式紧固到转子轴的相对端部，并因此形成涡轮增压器转子，涡轮增压器转子借助于其转子轴可旋转地安装，转子轴在布置于涡轮机和压缩机之间的轴承单元中。因此，借助于排气质量流来驱动涡轮机转子且进而经由转子轴驱动压缩机转子，并且因此利用排气能量来在进气道中形成压力。

涡轮机和压缩机都是涡轮机械，并且根据物理定律涡轮机和压缩机各自取决于结构尺寸和设计具有最佳操作范围，最佳操作范围的特征在于各自转子的旋转速度、压力比以及质量通过量（massedurchsatz）。与此相反，机动车辆中的内燃发动机的操作的特征在于负载和操作范围的动态变化。

现在为了使排气涡轮增压器的操作范围能够适于内燃发动机的变化操作范围，并因此在尽可能没有显著减速（涡轮迟滞）的情况下确保期望的响应行为，则排气涡轮增压器被配置有另外的功能，例如排气侧或涡轮机侧上的所谓的可变涡轮几何（vtg）或废气门装置（wg）以及空气供给侧或压缩机侧上的超量空气再循环（schubumluft）或排出（abblas）装置。这些装置用作使迟缓行为最小化以及因此使减速的响应行为最小化，并且避免有害的操作状态。

还已知：使用并联或顺序布置的多个涡轮增压器的组合或者使用以机械方式操作的或由电马达操作的另外的压缩机（所谓的增压鼓风机或增压器）以便覆盖内燃发动机的各种操作条件，以便有效提高处于所有旋转速度范围中的功率且尤其是在加速过程期间的功率，并且尤其是避免不期望的涡轮迟滞，涡轮迟滞由结合涡轮增压器转子的惯性的、涡轮增压器的低旋转速度范围中的过于低的增压压力而导致。

所述类型的增压装置已被例如公开在de10023022a1中，所述类型的增压装置具有常规的排气涡轮增压器以及关于涡轮增压器压缩机以串联或并联的方式布置在新鲜空气质量流中的辅助压缩机，所述辅助压缩机具有独立于排气流的驱动，例如电马达驱动。

相比之下，在内燃发动机的功率快速下降的操作阶段中，也由于涡轮增压器的惯性，致使如下情况：压缩机功率存在过量，这可导致所谓的压缩机喘振。压缩机喘振指的是如下的操作状态，在所述操作状态中，已被压缩的空气以周期性的喘振经由压缩机转子从压缩机的高压侧回流，并且因此在进气道中产生不期望的振动。为了避免此类操作状态，例如借助于废气门装置来引导排气从而绕过涡轮增压器的涡轮机而进入排气道，并且已被压缩的新鲜空气在压缩机的下游被排出或经过超量空气再循环装置而膨胀并再循环到进气区域中。所述类型的超量空气再循环阀的布置和功能例如从文献de2823067c2和de19712850a1已知。

以这种方式，可用能量未经利用地被排放到周围环境中，这对整体能量平衡以及因此对内燃发动机的效率具有不利地影响。

技术实现要素：

因此，本发明基于如下目的：提出用于内燃发动机的一种增压装置以及用于所述增压装置的操作方法，所述增压装置和用于所述增压装置的操作方法既适合于在内燃发动机的加速或峰值负载阶段中借助于排气涡轮增压器来帮助形成增压压力，还适合于在内燃发动机的制动或低负载阶段期间在机动车辆的整体系统中利用或使得能够利用增压系统中的过量的能量，并由此提高内燃发动机的效率。

所述目的借助于具有专利权利要求1的特征的增压装置并且借助于具有专利权利要求11的特征的用于所述增压装置的操作方法来实现。相应从属权利要求涉及有利的实施例和改进方案，它们可以单独使用，或者在它们不包括互斥方案的情况下可以以彼此组合的方式与本发明的主题一起使用。

对应的内燃发动机不言而喻地具有进气侧和排气侧，内燃发动机经由进气侧吸入新鲜空气或燃料-新鲜空气混合物，内燃发动机经由排气侧释放燃烧后已生成的排气。所述类型的内燃发动机可以是单汽缸或多汽缸往复活塞式发动机，其使用燃料来运行，所述燃料例如汽油、柴油或可燃气体。

根据本发明的用于内燃发动机的增压装置具有排气涡轮增压器，所述内燃发动机具有布置在其进气侧上的进气道和布置在其排气侧上的排气道，所述排气涡轮增压器具有排气涡轮机和新鲜空气压缩机，所述排气涡轮机布置在排气道中，所述新鲜空气压缩机具有低压侧和高压侧，所述新鲜空气压缩机布置在进气道中。所述新鲜空气压缩机在其低压侧上连接到新鲜空气供应装置，并且在其高压侧上经由增压空气供给管线连接到内燃发动机的进气侧，例如经由节流瓣阀（drosselklappenventil）和增压空气岐管连接到内燃发动机的进气侧，增压空气供给管线用于引导新鲜空气压缩机所产生的增压空气质量流。

所述增压装置的区别之处在于另外布置了再生增压器（rekuperationslader），再生增压器具有压缩机-涡轮机，压缩机-涡轮机具有高压侧和低压侧，并且再生增压器具有联接到所述压缩机-涡轮机的机电式马达-发电机。此处，压缩机-涡轮机经由管线连接和阀装置联接到增压空气供给管线，使得再生增压器能够取决于阀装置的设置以如下方式来操作：至少第一，在增强操作模式（verstärkerbetriebsart）中，以作为压缩机被马达-发电机驱动的方式来操作以便提高增压空气供给管线中的增压空气质量流的压力；并且第二，在再生操作模式（rekuperationsbetriebsart）中，以作为涡轮机被增压空气质量流驱动的方式来操作以便借助于马达-发电机来进行能量回收。此外，可以被设置成：在标准操作模式中，马达-发电机能够被切换成中性状态（neutral），即在效果上切换成空载操作，并且增压空气质量流从排气涡轮增压器的新鲜空气压缩机被直接地引导到内燃发动机的进气侧。

此处，用语“再生增压器”应理解为意指一装置，所述装置将连接有发电机的叶轮式涡轮机与连接有电马达的叶轮式压缩机组合成一个装置。因此，叶轮式涡轮机和叶轮式压缩机被组合成一个转子和相关联的壳体以构成上面还有下面作为单元被称为压缩机-涡轮机的装置。同样地，电马达和发电机被组合成一个三相机器以构成上面还有下面作为单元被称为马达-发电机的装置。压缩机-涡轮机和马达-发电机直接地或经由置于中间的传动装置联接到彼此，并且构成作为单元的再生增压器。

在设计压缩机-涡轮机时，利用了叶轮的特性，借此，第一，当受到来自高压侧的处于升高的压力的流体的流的冲击时，它们能够充当涡轮机并产生输出转矩；以及，第二，当被驱动转矩驱动时，它们能够自己产生具有压力得到提高的流体流，并因此充当压缩机。为了作为压缩机-涡轮机来使用，针对对应的叶轮和转子壳体中的流动导向的设计因此必须允许两个所意图的用法。在压缩机-涡轮机的有利改进方案中，这可以借助于导流导向叶片的固定或可变布置来优化。

在设计马达-发电机时，利用了电三相机器的特性，借此，第一，当将电压和电流施加到电三相机器时，它们能够作为具有驱动作用的电马达来操作；以及，第二，当被外部转矩驱动时，它们能够自己生成电压并输出电流。为了作为马达-发电机来使用，针对对应的三相机器的设计因此必须允许两个所意图的用法。

用以构成上面还有下面被称为再生增压器的装置的压缩机-涡轮机和马达-发电机的有利组合有利地允许沿两个流动方向的压缩机-涡轮机的操作，具体地，在增强操作模式中，当被电马达作用驱动时作为压缩机来操作，或者在再生操作模式中作为涡轮机来操作以便驱动发电机。另外的可能性存在于将马达-发电机切换成中性状态，这对应于压缩机-涡轮机的空转状态并能够被利用在这里以及下面被称为标准操作模式的模式中。

增压装置的有利构造实施例的区别之处在于如下事实：压缩机-涡轮机的低压侧至少经由低压分支管线和第一阀装置在第一增压空气分支点处连接到增压空气供给管线，并且压缩机-涡轮机的高压侧至少经由高压分支管线和第二阀装置在第二增压空气分支点处连接到增压空气供给管线，第二增压空气分支点在增压空气流中在第一增压空气分支点的下游，其中，增压空气供给管线能够借助于第一或第二阀装置或者至少一个另外的阀装置在第一增压空气分支点和第二增压空气分支点之间被切断。该构造具有如下优点：增压空气质量流经由压缩机-涡轮机的流动方向能够被特别容易地反向，以便从增强操作模式切换到再生操作模式。

根据本发明的用于根据上面的描述的内燃发动机的增压装置的操作方法的特征在于，增压装置在操作期间能够以取决于内燃发动机的操作行为的方式并借助于管线连接、阀装置以及再生增压器的马达-发电机来至少在增强操作模式和再生操作模式之间切换。而且，可以有利地另外提供标准操作模式，能够同样地以取决于内燃发动机的操作行为的方式来切换到标准操作模式。

例如，在需要使内燃发动机的旋转速度增大的情况下或在内燃发动机存在升高的负载时，切换到增压装置的增强操作模式。出于此目的，增压空气质量流从新鲜空气压缩机的高压侧被引导到压缩机-涡轮机的低压侧，并且从压缩机-涡轮机的高压侧被引导回到增压空气供给管线中，并因此被引导到内燃发动机的进气侧，并且马达-发电机被切换成马达模式以便驱动压缩机-涡轮机，以用于提高增压空气供给管线中的压力的目的。

另一方面，如果内燃发动机的功率需要快速降低或在低负载操作中排气涡轮增压器的新鲜空气压缩机所产生的或能够产生的增压空气质量流不全部被需要，则能够切换成增压装置的再生操作模式。为了实施再生操作模式，增压空气质量流从新鲜空气压缩机的高压侧至少部分地到压缩机-涡轮机的高压侧经过压缩机-涡轮机而膨胀，并且从压缩机-涡轮机的低压侧经由排出口排出到周围环境中，或者经由再循环管线被引入到新鲜空气供应装置中或被向前引导到内燃发动机的进气侧，并且马达-发电机被切换成发电机模式以便被压缩机-涡轮机驱动，以用于能量回收的目的。

现在，内燃发动机所不需要的增压空气质量流以高压被引导到压缩机-涡轮机，并且因此驱动马达-发电机，这进而将所传递的转矩转化成电能，所述电能能够被直接地供应到车辆中的另一消耗器或蓄能器。因此，增压装置中的过量的能量不会未利用就释放到周围环境中，而是可能在稍后的时间点能够被供应以便更适宜的使用。

如果将标准操作模式设置为另一操作模式，并且如果内燃发动机例如以中等的恒定的负载来操作，则增压装置能够切换成标准操作模式。为了实施标准操作模式，通过对应地设置阀装置，增压空气质量流从新鲜空气压缩机的高压侧经由增压空气供给管线被直接地引导到内燃发动机的进气侧，并且再生增压器的马达-发电机被切换成中性状态。

根据本发明的增压装置的以及对应操作方法的优点特别地在于如下事实：取决于内燃发动机的除标准或正常操作模式之外的操作情况，使得转矩以及因此旋转速度的快速增大成为可能而同时避免“涡轮迟滞”，并且在相反情况中，即在功率的快速下降的情况中，过量的能量不必未加利用即被浪费，而是能够变得可被利用。

增压装置的另一改进方案的区别之处在于如下事实：在增压空气质量流中，一个或多个增压空气冷却器在压缩机-涡轮机的上游或下游布置在增压空气供给管线中的一个或多个位置处。这对布置在增压空气质量流中的功能部件的操作温度具有有利的影响，并产生对将氧气充入内燃发动机的汽缸的进一步改善。

在增压装置的另一改进方案中，再生增压器的压缩机-涡轮机具有压缩机-涡轮机壳体，其具有布置在压缩机-涡轮机壳体内的固定或可变导向叶片布置，以便优化增压空气质量流的流出行为或流入行为。特别地，可变导向叶片装置提供如下优点：例如，通过调整增压空气质量流的流动方向，能够提高压缩机-涡轮机在相应操作模式中的功率和效率。

在增压装置的另一改进方案中，新鲜空气供应装置具有新鲜空气供应管线和新鲜空气过滤器装置。以这种方式，有利地确保没有有害的灰尘颗粒（schmutzpartikel）被排气涡轮增压器的新鲜空气压缩机吸入，并被输送到增压装置中。

附图说明

下面，将会基于附图更加详细地讨论依照独立权利要求的本发明的特别有利的示例性实施例和改进方案，不过本发明的主题并不局限于这些示例并且特别是这些示例中所呈现的特征的组合，附图采用简化的示意性示图的形式。

附图中：

图1示出了根据本发明的增压装置的第一示例性实施例，该增压装置与内燃发动机相结合，处于标准操作模式；

图2示出了根据本发明的增压装置的第一示例性实施例，该增压装置具有不同的阀装置，处于增强操作模式；

图3示出了依照图2的根据本发明的增压装置的第一示例性实施例，但是该增压装置处于再生操作模式；

图4示出了根据本发明的增压装置的另一示例性实施例，该增压装置具有管线连接和阀装置的不同的布置，处于标准操作模式；

图5示出了根据本发明的增压装置的另一示例性实施例，该增压装置具有不同的阀装置，处于增强操作模式；

图6示出了依照图2的根据本发明的增压装置的另一示例性实施例，但是该增压装置处于再生操作模式。

在所有附图中，相同的附图标记指示相同功能或命名的项目。

具体实施方式

图1中的本发明的示例性实施例以示意性的简化示图示出了内燃发动机1，在这种情况中，内燃发动机1被示意性地示出为直列四汽缸往复活塞式发动机，其具有布置在进气侧9上的进气道2并且具有布置在排气侧19上的排气道3。还示出了排气涡轮增压器4和所谓的再生增压器12，排气涡轮增压器4具有在排气道3中的排气涡轮机5和在进气道2中的新鲜空气压缩机6，再生增压器12具有压缩机-涡轮机13和机电式马达-发电机14。

排气道3包括排气歧管19a、排气涡轮机5、排气排放管线20、以及排气催化转化器21、碳烟颗粒过滤器（rußpartikelfilter）22和消音器23，排气歧管19a在排气侧19上连接到内燃发动机1，排气涡轮机5在其高压侧hd连接到排气歧管19a，排气排放管线20连接到排气涡轮机5的低压侧nd，排气催化转化器21、碳烟颗粒过滤器22和消音器23沿着排气排放管线20布置。从内燃发动机1排放的排气质量流24（加黑箭头所示）从排气歧管19a经由排气涡轮机5排放到排气排放管线20中并通过排气催化转化器21、碳烟颗粒过滤器22和消音器23排放到周围环境中。

进气道2包括增压空气歧管9a、排气涡轮增压器4的新鲜空气压缩机6和增压空气供给管线8，增压空气歧管9a在进气侧9上连接到内燃发动机1，增压空气供给管线8在一侧处经由节流瓣阀10连接到增压空气岐管9a，并且增压空气供给管线8在另一侧处连接到新鲜空气压缩机6的高压侧hd。此外，进气道2包括新鲜空气供应装置7，新鲜空气供应装置7具有新鲜空气供应管线7a和新鲜空气过滤器装置7b；新鲜空气供应管线7a在一侧处连接到新鲜空气压缩机6的低压侧nd并且在另一侧处连接到新鲜空气过滤器装置7b。同样地，分配到进气道2的是再生增压器12，再生增压器12具有压缩机-涡轮机13和联接到压缩机-涡轮机13的马达-发电机14。压缩机-涡轮机13的低压侧nd经由低压分支管线11a在第一增压空气分支点8a处连接到增压空气供给管线8。此外，排出口16在低压分支点11c处连接到低压分支管线11a。存在高压分支管线11b连接到压缩机-涡轮机13的高压侧hd，高压分支管线11b进而在第二增压空气分支点8b处连接到增压空气供给管线8，第二增压空气分支点8b在增压空气质量流26中在第一增压空气分支点8a的下游。

此外，用于控制增压空气质量流26的多个阀装置15a-15d布置在上述管线连接8、11a和11b中。

第一阀装置15a在低压分支管线11a中布置在第一增压空气分支点8a和低压分支点11c之间，并且第二阀装置15b在高压分支管线11b中布置在压缩机-涡轮机13和第二增压空气分支点8b之间。在增压空气供给管线8中，另一阀装置15c布置在第一和第二增压空气分支点8a、8b之间，并且另一阀装置15d布置在低压分支点11c和排出口16之间。所述阀装置15a-15d可以全部采用简单的切断阀（sperrventil）的形式，切断阀可呈现出两种状态“切断”或“打开”。采用所述类型的阀布置，可以在如下的三种操作模式之间来切换：标准操作模式、增强操作模式和再生操作模式。在过渡操作的情况中，仅一部分增压空气质量流26经由压缩机-涡轮机13被引导以用于再生目的，因此过渡操作是不可能的。然而，如果第二阀装置是比例阀15b，如在图1中示意性地示出的，从纯标准操作模式中的阀切断位置出发，可以通过处于任意期望的阀中间位置的经调节的部分开口将可变的一部分增压空气质量流26引导到压缩机-涡轮机。

图1示出了具有依照标准操作模式的阀位置的增压装置的示例性实施例，当内燃发动机1在大致恒定的低到中旋转速度带中以大致恒定的负载运行时设定该标准操作模式。这里，第一和第二阀装置15a、15b以及因此低压分支管线11a和高压分支管线11b被切断，其中，同时，打开增压空气供给管线中的另一阀装置15c。在这种情况中，朝向排出口16的另一阀装置15d可以被设置成打开或者切断。因而，从第一增压空气分支点8a朝向压缩机-涡轮机13的低压侧nd的通路以及从高压分支管线11b朝向增压空气供给管线8的通路均被关闭，并且增压空气供给管线8的从新鲜空气压缩机6的低压侧nd朝向内燃发动机1的进气侧9的通路被打开。

因此，在标准操作模式中，在图1中由三重箭头所示的新鲜空气质量流25经由新鲜空气过滤器装置7b和新鲜空气供应管线7a被吸入。在排气涡轮增压器4的新鲜空气压缩机6中，新鲜空气质量流25被压缩，并且在新鲜空气压缩机6的高压侧hd上以升高的压力被泵入增压空气供给管线8并经由至少部分打开的节流瓣阀10和增压空气岐管9a进入内燃发动机1的汽缸。于是，关于这点，在新鲜空气压缩机6的高压侧hd上排放的空气质量流被称作增压空气质量流26，其意图指示升高的压力水平。

此外，为了实施标准操作模式，增压空气质量流26从新鲜空气压缩机6的高压侧hd经由增压空气供给管线8被直接地引导到内燃发动机的进气侧9，并且再生增压器12的马达-发电机14切换到中性状态，在图1中以如下事实来指示该中性状态：已经划掉“马达”标识和“发电机”标识两者。

从标准操作模式出发，凭借将另一阀装置15d朝向排出口打开、将马达-发电机切换到发电机模式、以及随后将第二阀装置15b打开，可容易地作出到再生操作模式的切换。在使用比例阀15b的情况中，可以逐渐地执行要不然仅以部分调节的方式来执行所述打开，以便精确地分流内燃发动机目前所不需要的那部分增压空气质量流26。为了实施增强操作模式，第一和第二阀装置15a、15b被切换到打开状态，并且两个另外的阀装置15c、15d在增压空气供给管线8中并朝向排出口16被切断。

借助于阀装置15a、15b、15c、15d的对应的阀设置，因此可以切换在该情况中以浅色箭头示出的增压空气质量流26的经由压缩机-涡轮机13的流动方向。依照图1的增压装置的实施例此处具有如下优点：可使用机械和控制方面特别简单的阀装置，这使得实现坚固且低廉的构造成为可能。

图2示出了在整体布置尤其是管线连接8、11a和11b方面与图1相同的布置，但是具有阀装置的不同的实施例和布置，其中，所示出的阀设置对应于增强操作模式。

图2所示的增压装置的实施例的区别之处在于如下事实：第一阀装置15a和第二阀装置阀装置15b各自被设计为切换阀（umschaltventil）15a、15b，由此可以免除另外的阀装置。此外，第二阀装置15b被设计为比例阀15b（由箭头所示），由此使得部分切换成为可能，并且因此使得对增压空气质量流26的分配成为可能。然而，如果操作模式之间分别地完整切换是足够的，则比例阀的使用不是强制必需的。

此处，第一阀装置15a布置在低压分支点11c处，其中，在使得从第一增压空气分支点8a到压缩机-涡轮机13的低压侧nd的通路被关闭的一阀位置（未示出）中，从压缩机-涡轮机13的低压侧nd到排出口16或再循环管线16a的通路被打开（参见图3），并且在如图2所示的使得从第一增压空气分支点8a到压缩机-涡轮机13的低压侧nd的通路被打开的另一阀位置中，到排出口16或再循环管线16a的通路被关闭。

第二阀装置15b布置在第二增压空气分支点8b处，其中，在使得增压空气供给管线8到内燃发动机1的进气侧9的通路被打开的一阀位置中，从增压空气供给管线8到高压分支管线11b的通路被至少部分地关闭（图2中未示出），并且在使得增压空气供给管线8到内燃发动机1的进气侧9以及到高压分支管线11b的通路被关闭的另一阀位置中，从高压分支管线11b到内燃发动机1的进气侧9的通路被打开，如图2所示，以及在使得增压空气供给管线8的从新鲜空气压缩机6的高压侧hd到高压分支管线11b的通路被打开的另一阀位置中，增压空气供给管线8到内燃发动机1的进气侧9的通路被至少部分地关闭。

在图2所示的增强操作模式下，从第一增压空气分支点8a到压缩机-涡轮机13的低压侧nd的通路被打开，并且到排出口16或再循环管线16a（参见图3）的通路被关闭。同时，从高压分支管线11b到增压空气供给管线8的通路被打开，并且增压空气供给管线8的通路在第二增压空气分支点8b处被关闭。同时，马达-发电机14切换到马达模式（只有“发电机”标识已被划掉）。

因此，在增强模式中，增压空气质量流26从新鲜空气压缩机6的高压侧hd被引导到压缩机-涡轮机13的低压侧nd，还被压缩机-涡轮机13压缩，以及从压缩机-涡轮机13的高压侧hd被引导回到增压空气供给管线8中并被引导到内燃发动机1的进气侧9。处于马达模式的马达-发电机14驱动压缩机-涡轮机13，以用于提高增压空气供给管线8中的压力的目的。

图3示出了与图2中的相同的增压装置布置，但是两个切换阀15a、15b处于对应于再生操作模式的设置。此外，图3还另外地指示出再循环管线16a，再循环管线16a由虚线指示，可以提供再循环管线16a来替代排出口16，并且再循环管线16a使质量流27再循环到新鲜空气压缩机6的上游的空气回路中。此外，图3还象征性示出了固定或可变导向叶片布置13a的布置。

为了实施再生操作模式，从第一增压空气分支点8a朝向压缩机-涡轮机13的低压侧nd的通路以及朝向排出口16或再循环管线16a的通路均被关闭，并且从第二增压空气分支点8b朝向压缩机-涡轮机13的高压侧hd的通路被至少部分地打开，以及从压缩机-涡轮机13的低压侧nd朝向排出口16或再循环管线16a的通路被打开。马达-发电机14同时切换到发电机操作（“马达”标识被划掉）。

为了实施再生操作模式，增压空气质量流26因此从新鲜空气压缩机6的高压侧hd被至少部分地排出到压缩机-涡轮机13的高压侧hd，并从压缩机-涡轮机13的低压侧nd经由排出口16进入周围环境，或者经由再循环管线16a被引入到新鲜空气供应装置7中，其中，马达-发电机14被压缩机-涡轮机13驱动以用于能量回收的目的。

依照图2和3的增压装置的实施例此处具有如下优势：减少了所需的机械部件的数量，并因此也减少了增压装置所需的结构空间。

此外，图1、2和3所示的增压装置的特征在于：在增压空气质量流26中，两个增压空气冷却器17布置在增压空气供给管线8中的两个不同位置处。增压空气冷却器17布置在新鲜空气压缩机6的高压侧hd和第一增压空气分支点8a之间，并且第二增压空气冷却器17布置在第二增压空气分支点8b和节流瓣阀10之间。这有利地产生用于标准操作模式和增强操作模式的两级增压空气冷却，并且在再生操作模式中，已冷却的增压空气质量流26被引导到压缩机-涡轮机13。因此不需要用于升高的操作温度的压缩机-涡轮机13的昂贵设计。

现在图4示出了根据本发明的增压装置的另一实施例，该增压装置相对于来自图1-3的示例具有管线连接和阀装置的经修改的布置。

图4所示的增压装置的特征在于：相对于上面的示例，免除了排出口16或再循环管线16a，并且作为替代，提供了增压空气旁通管线11d。

在该示例中，进气道2也包括增压空气岐管9a、排气涡轮增压器4的新鲜空气压缩机6、以及增压空气供给管线8，增压空气歧管9a在进气侧9上连接到内燃发动机1，增压空气供给管线8在一侧处经由节流瓣阀10连接到增压空气岐管9a，并且增压空气供给管线8在另一侧处连接到新鲜空气压缩机6的高压侧hd。此外，进气道2包括具有新鲜空气供应管线7a的新鲜空气供应装置7，新鲜空气供应管线7a在一侧处连接到新鲜空气压缩机6的低压侧nd，并且在另一侧处连接到新鲜空气过滤器装置7b。同样地，分配到进气道2的是再生增压器12，再生增压器12具有压缩机-涡轮机13和联接到压缩机-涡轮机13的马达-发电机14。在该示例中，压缩机-涡轮机13的低压侧nd也经由低压分支管线11a在第一增压空气分支点8a处连接到增压空气供给管线8。存在高压分支管线11b连接到压缩机-涡轮机13的高压侧hd，高压分支管线11b进而在第二增压空气分支点8b处连接到增压空气供应管线8，第二增压空气分支点8b在增压空气质量流26中的下游。

所述增压空气旁通管线11d在一侧处在第三增压空气分支点8c处连接到增压空气供给管线8，第三增压空气分支点8c在增压空气质量流26中的第一增压空气分支点8a的上游，并且所述增压空气旁通管线11d在另一侧处在高压分支点11e处连接到高压分支管线11b。

此外，用于控制增压空气质量流26的多个阀装置15a-15d布置在上述管线连接8、11a、11b和11d处。第一阀装置15a在低压分支管线11a中布置在第一增压空气分支点8a和低压侧nd之间，并且第二阀装置15b在高压分支管线11b中布置在压缩机-涡轮机13和第二增压空气分支点8b之间。此外，在增压空气供给管线8中，另一阀装置15c布置在第一和第二增压空气分支点8a、8b之间，这因此在原理上很大程度对应于来自图1的布置。此外，另一阀装置15e在增压空气供给管线8中布置在第三增压空气分支点8c和第一增压空气分支点8a之间，并且另一阀装置15d在增压空气旁通管线11d中布置在第三增压空气分支点8c和高压分支点11e之间。因此，增压空气供给管线8可借助于上述的另外的阀装置15c从第一增压空气分支点8a朝向第二增压空气分支点8b被切断，并且借助于上述另外的阀装置15e从第一增压空气分支点8a朝向第三增压空气分支点8c被切断。

图4中的上述阀装置15a-15e可以全部采用简单的切断阀的形式，切断阀可呈现出两种状态“切断”或“打开”。采用所述类型的阀布置，可以在如下的三种操作模式之间来切换：标准操作模式、增强操作模式和再生操作模式。在过渡操作的情况中，仅一部分增压空气质量流26被引导通过压缩机-涡轮机13以用于再生目的，因此过渡操作是不可能的。

图4所示的阀设置是标准操作模式的特征，在标准操作模式中，只有布置在增压空气供给管线8中的两个另外的阀装置15c和15e被打开，并且其余的阀装置15a、15b和15d被切断。此处，另一阀装置15d的设置并不重要，因为借助于第一和第二阀装置15a、15b，在任何情况中从增压空气供给管线8到压缩机-涡轮机13的流动路径沿两个方向都已被切断。因此，为了实施标准操作模式，增压空气供给管线8的从新鲜空气压缩机6的高压侧hd到内燃发动机1的进气侧9的通路被打开，并且低压分支管线11a朝向压缩机-涡轮机13的低压侧nd的通路以及高压分支管线11b朝向增压空气供给管线8的通路均被关闭。

以这种方式，增压空气质量流26从新鲜空气压缩机6的高压侧hd经由增压空气供给管线8被直接地引导到内燃发动机的进气侧9，也就是说不经由压缩机-涡轮机13，经由节流瓣阀10和进气歧管9a，其中，再生增压器12的马达-发电机14被切换成中性状态。

图5示出了与图4基本上相同的增压装置的实施例，不同之处仅在于阀装置的设计和布置，并且阀装置15a、15b的所示出的设置是增强操作模式的特征。

图5所示增压装置的实施例的特征在于，第一和第二阀装置15a是切换阀15a、15b。此处，第一阀装置15a布置在第一增压空气分支点8a处，其中，在使得从第一增压空气分支点8a朝向低压分支管线11a的通路被关闭的一阀位置中，增压空气供给管线8的从新鲜空气压缩机6的高压侧hd到内燃发动机1的进气侧9的通路被打开（未示出在图5中）。在使得从第一增压空气分支点8a朝向内燃发动机1的进气侧9的通路被关闭的另一位置中，从新鲜空气压缩机6的高压侧hd朝向低压分支管线11a的通路被打开，如图5所示。在使得增压空气供给管线8的从第一增压空气分支点8a朝向新鲜空气压缩机的高压侧hd的通路被关闭的另一阀位置中，从低压分支管线11a朝向进气侧9的通路被打开（参见图6）。

第二阀装置15b布置在高压分支点11e处，其中，在使得从增压空气旁通管线11d朝向高压分支管线11b的通路被关闭的一阀位置中，从压缩机-涡轮机13的高压侧hd朝向内燃发动机1的进气侧9的通路被打开，如图5所示；并且在使得从增压空气旁通管线11d朝向压缩机-涡轮机13的高压侧hd的通路被打开的另一阀位置中，从增压空气旁通管线11d朝向内燃发动机1的进气侧9的通路被至少部分地关闭（参加图6）。

如从图5中清楚的，为了实施增强操作模式，从第三增压空气分支点8c经由第一增压空气分支点8a朝向压缩机-涡轮机13的低压侧nd的通路以及从压缩机-涡轮机13的高压侧hd朝向增压空气供给管线8的通路被打开，其中，同时，增压空气旁通管线11d的朝向压缩机-涡轮机13的高压侧hd的通路以及增压空气供给管线8的在第一和第二增压空气分支点8a、8b之间的通路被关闭。

因此，增压空气质量流26从新鲜空气压缩机6的高压侧hd经由低压分支管线11a被引导到压缩机-涡轮机13的低压侧nd，并且从压缩机-涡轮机13的高压侧hd经由高压分支管线11b被引导回到增压空气供给管线8中并被引导到内燃发动机1的进气侧9。此处，马达-发电机14切换成马达模式（“发电机”标识被划掉）并驱动压缩机-涡轮机13，以用于提高增压空气供给管线8中的压力的目的。

图6示出了与图5基本上相同的增压装置的示例性实施例。图6的示例性实施例的不同之处在于：压缩机-涡轮机13举例来说具有以示意性简化形式示出的固定或可变导向叶片布置13a；第二阀装置15b是比例切换阀15a；以及所示出的阀设置是再生操作模式的特征。

为了实施再生操作模式，增压空气旁通管线11d的从第三增压空气分支点8c朝向压缩机-涡轮机13的高压侧hd的通路被至少部分地打开，且增压空气旁通管线11d的从第三增压空气分支点8c朝向内燃发动机1的进气侧9的通路被至少部分地关闭，并且从压缩机-涡轮机13的低压侧nd朝向内燃发动机13的进气侧9的通路被打开，其中，同时，增压空气供给管线8的在第三和第一增压空气分支点8c、8a之间的通路被关闭。

以这种方式，增压空气质量流26从新鲜空气压缩机6的高压侧hd被至少部分地引导到压缩机-涡轮机13的高压侧hd并且经过压缩机-涡轮机13而膨胀。在增压装置的该实施例中，出现在压缩机-涡轮机13的低压侧nd上的排出质量流27不被排出到周围环境中，而是从压缩机-涡轮机13的低压侧nd经由增压空气供给管线8、节流瓣阀10以及增压空气岐管9a被向前引导到内燃发动机1的进气侧9。此处，马达-发电机14切换成发电机模式（“马达”标识被划掉）并且被压缩机-涡轮机13驱动以用于能量回收目的。

凭借将第二阀装置15b设计为比例切换阀15b，可以仅使一部分增压空气质量流26经过压缩机-涡轮机13而膨胀，并且可以因此设置和调节内燃发动机1的当前操作状态所需要的压力水平。

再次简要总结，本发明因此涉及用于内燃发动机1的一种增压装置以及一种用于所述增压装置的操作方法，所述增压装置具有排气涡轮增压器4和再生增压器12，其中，再生增压器12具有压缩机-涡轮机13和联接到压缩机-涡轮机13的机电式马达-发电机14。此处，压缩机-涡轮机13的高压侧hd和低压侧nd能够借助于管线连接和阀装置15a-d连接到增压空气供给管线8，增压空气供给管线8在排气涡轮增压器4的新鲜空气压缩机6的下游，其中，所述再生增压器12能够借助于阀装置15a-d和马达-发电机14至少在增强操作模式和再生操作模式之间切换，其中，所述再生增压器第一能够在增强操作模式中以作为压缩机被马达-发电机14驱动的方式来操作以便提高新鲜空气供应管线8中的压力，或者第二能够以作为涡轮机被增压空气质量流驱动的方式来操作以便借助马达-发电机14进行能量回收。