Aus der Druckschrift DE 199 55 508 Cl ist eine aufgelade- ne Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, welcher eine Abgasturbine im Abgasstrang sowie einen Ver- dichter im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine umfasst.

Das Turbinenrad der Abgasturbine wird von den unter Druck stehenden Abgasen angetrieben, wobei die Radrotation über eine Welle auf das Verdichterrad übertragen wird, das aus der Atmosphäre herangeführte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet. Das Verdichterrad ist in einem Verdichtereinlasskanal drehbar gelagert, über den die Verbrennungsluft stirnseitig dem Verdichterrad zuge- führt wird. Parallel zum Verdichtereinlasskanal ist im Verdichter ein Zusatzkanal ausgebildet, der etwa in Höhe des Verdichterrades radial in den Verdichtereinlasskanal einmündet und über den in bestimmten Betriebssituationen zusätzliche Verbrennungsluft radial auf die Verdichter- radschaufeln zuführbar ist. Im Mündungsbereich des Zu- satzkanals zum Verdichtereinlasskanal ist ein verstellba- res Drallgitter angeordnet, welches für einen antreiben- den Drall der durchströmenden und auf das Verdichterrad auftreffenden Zusatzluft sorgt. Über eine Drosselklappe im axialen Verdichtereinlasskanal kann die zuzuführende Luftmenge eingestellt werden.

Mithilfe dieser Vorrichtung kann ein so genannter Kalt- luft-Turbinenbetrieb des Verdichters realisiert werden, bei dem bei niedrigen Lasten und Drehzahlen der Brenn- kraftmaschine im Ansaugtrakt stromab des Verdichters ein Unterdruck herrscht, der zu einem Druckgefälle über dem Verdichterrad führt, welches zu einem Antrieb des Ver- dichterrades genutzt werden kann. In diesen Betriebssitu- ationen erfolgt die Zufuhr von Verbrennungsluft über den radial einmündenden Zusatzkanal, wobei der hierbei ent- stehende Drall zu einer verbesserten Antriebswirkung auf das Verdichterrad führt.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfin- dung das Problem zugrunde, die Emissionen einer Brenn- kraftmaschine mit einem Verdichter mit einfachen Maßnah- men zu reduzieren.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß bei einer Brennkraft- maschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 und bei einem Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 14 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Erfindungsgemäß ist im Abgasstrang ein NOx-Speicher- Katalysator angeordnet, welcher zur NOx-Speicherung des Abgases ausgelegt ist. Zur Reduzierung der Stickoxide wird in regelmäßigen Abständen ein fetteres Luft- Kraftstoff-Gemisch mit relativem Kraftstoffüberschuss (<1) erzeugt, was im NOx-Speicher-Katalysator zu einer Reduzierung der Stickoxide führt. Die Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit relativem Kraftstoff- überschuss erfolgt bevorzugt über eine Reduzierung der Luftzufuhr auf der Luftseite der Brennkraftmaschine, wo- hingegen die Kraftstoffzufuhr zumindest annähernd kon- stant gehalten wird. Zur Absenkung der zugeführten Verbrennungsluft wird das Sperrorgan im Verdichter in ei- ne die Luftzufuhr reduzierende Position verstellt.

Zugleich wird die Dralleinrichtung in dem Zusatzkanal, welcher in den Verdichtereinlasskanal einmündet, in eine Position verstellt, in der über den Zusatzkanal zuzufüh- rende Verbrennungsluft das Verdichterrad mit einem an- treibenden Drall beaufschlagt. In dieser Betriebsweise wird somit das Verdichterrad angetrieben, was auch als Kaltluft-Turbinenbetrieb des Verdichters bezeichnet wer- den kann. Ein Abfallen der Verdichterdrehzahl kann auf diese Weise trotz der luftreduzierenden Position des Sperrorgans verhindert werden.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine wird insbesondere mit einem Abgasturbolader ausgestattet, welcher eine Ab- gasturbine im Abgasstrang umfasst, die von den unter Druck stehenden Abgasen angetrieben wird, wobei die Rota- tion des Turbinenrades über eine Welle auf das Verdich- terrad übertragen wird. Eine Reduzierung der Luftzufuhr für die Anfettung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zum Abbau von Stickoxiden im Speicherkatalysator hat auch einen ge- ringeren Abgasausstoß mit einem entsprechend verringerten Abgasgegendruck zur Folge, wodurch grundsätzlich die La- derdrehzahl abfällt. Dieser Abfall kann mittels der Drallbeaufschlagung des Verdichterrades zumindest teil- weise kompensiert werden, so dass die Laderdrehzahl nicht oder nur unwesentlich abfällt. Bei einem nachfolgenden Beschleunigungsvorgang steht somit sofort die volle La- derleistung zur Verfügung.

Die Aufrechterhaltung der Laderdrehzahl bei reduzierter Luftzufuhr kann durch den Einsatz einer variablen Turbi- nengeometrie in der Abgasturbine unterstützt werden, über die der wirksame Turbineneintrittsquerschnitt veränder- lich einstellbar ist. Bei reduzierter Luftzufuhr kann die variable Turbinengeometrie in eine den Querschnitt redu- zierende Staustellung überführt werden, wodurch der Ab- gasgegendruck erhöht wird.

Die Dralleinrichtung im Zusatzkanal kann funktional mit dem Sperr-bzw. Drosselorgan im Verdichtereinlasskanal verbunden sein. Dies wird beispielsweise dadurch er- reicht, dass eine Stellbewegung des Sperrorgans, über die der Strömungsquerschnitt im Verdichtereinlasskanal verän- dert wird, auch eine Verstellung der Dralleinrichtung be- wirkt, wodurch auch der Mündungsquerschnitt des Zusatzka- nals in den Verdichtereinlasskanal verändert wird. Über die funktionale Kopplung von Sperrorgan und Dralleinrich- tung reicht es aus, nur ein gemeinsames Stellglied zur Verstellung beider Bauteile vorzusehen.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraft- maschine mit Abgasturbolader und NOx-Speicher- Katalysator stromab der Abgasturbine, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Verdichter mit einem Verdichterrad, dem über einen axialen Verdich- tereinlasskanal und einen parallelen, in den Verdichtereinlasskanal einmündenden Zusatzkanal Verbrennungsluft zuführbar ist, dargestellt mit einem Sperrorgan im Verdichtereinlasskanal in Öffnungsposition und einer ebenfalls in Öff- nungsposition stehenden Dralleinrichtung im Mündungsbereich des Zusatzkanals.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugs- zeichen versehen.

Der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 1-ein Dieselmotor oder ein Ottomotor-ist ein Abgasturbolader 2 mit einer Abgasturbine 3 im Abgasstrang 18 und einem Verdichter 5 im Ansaugtrakt 17 zugeordnet. Das Turbinen- rad der Abgasturbine 3 wird von den unter Abgasgegendruck stehenden Abgasen der Brennkraftmaschine 1 angetrieben.

Über eine Welle 6 wird die Rotation des Turbinenrades auf das Verdichterrad übertragen, welches angesaugte Verbren- nungsluft auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet, die ü- ber den Ansaugtrakt 17 den Zylindern der Brennkraftma- schine zugeführt wird. Die Abgasturbine 3 kann mit einer variablen Turbinengeometrie 4 zur veränderlichen Einstel- lung des wirksamen Turbineneintrittsquerschnittes ausges- tattet sein.

Der Verdichter 5 besitzt in seinem Verdichtergehäuse ei- nen Verdichtereinlasskanal 105 sowie ein Sperrorgan 109, über das die zuzuführende Luftmenge reguliert werden kann. Des Weiteren ist der Verdichter 5 mit einem Zusatz- kanal 115 ausgestattet, welcher sich etwa parallel zum Verdichtereinlasskanal 105 erstreckt und in Höhe des Ver- dichterrades über ein Drallgitter 117 in den Verdichter- einlasskanal 105 einmündet. Das Drallgitter 117 ist ver- ner Staustellung verschoben. In dieser Konfiguration nimmt der Verdichter 5 die Funktion einer Kaltluftturbine ein, da der über den Zusatzkanal 115 zuzuführende Verbrennungsluftstrom aufgrund eines Druckgefälles zwi- schen Anström-und Abströmseite des Verdichters das Ver- dichterrad 102 antreibt und stromab des Verdichterrades 102 auf einen Unterdruck entspannt wird.

In Staustellung des Axialschiebers 114 ist das Sperrorgan 109 soweit in Richtung Verdichterrad 102 axial verscho- ben, dass der von dem Sperrorgan 109 beaufschlagte Axial- schieber 114 gegen die Kraft des Federelementes 119 in seine Stauposition verstellt ist, in welcher der Quer- schnitt des Mündungsbereiches 116 auf ein Minimum redu- ziert oder gegebenenfalls völlig abgesperrt ist. Das Drallgitter 117 ist in Stauposition beinahe vollständig in der axialen Aufnahmeöffnung 120 im Axialschieber 114 aufgenommen. Durch den verbleibenden Spalt im Mündungsbe- reich 116 kann nur ein verhältnismäßig geringer Luftmas- senstrom hindurchströmen, so dass das Verdichterrad 102 auch nur einen entsprechend geringen Drehimpuls erfährt.

Zugleich ist die Eintrittsöffnung 107 zum Verdichterein- lasskanal 105 abgesperrt.

Bei einer Verschiebung des Sperrorgans 109 in Gegenrich- tung-weg vom Verdichterrad 102-wird zunächst der Axi- alschieber 114 unter dem Einfluss des Federelementes 119 aus der Stauposition in seine Öffnungsposition verscho- ben, wobei in dieser Phase die Eintrittsöffnung 107 zum Verdichtereinlasskanal 105 noch geschlossen bleibt. Im weiteren Verlauf wird nach dem Erreichen der Öffnungspo- sition des Axialschiebers 114, welche durch einen An- schlag gesichert sein kann, bei einem weiteren Verschie- stellbar ausgeführt, derart, dass der Mündungsquerschnitt zwischen Zusatzkanal 115 und Verdichtereinlasskanal 105 im Hinblick auf seine Geometrie und/oder Querschnittsflä- che verändert werden kann.

Dem Verdichter 5 ist im Ansaugtrakt 17 ein Luftfilter 7 und ein Luftmesser 8 vorgeschaltet. Stromab des Verdich- ters 5 wird die auf erhöhten Druck komprimierte Verbren- nungsluft zunächst in einem Ladeluftkühler 9 gekühlt und anschließend unter Ladedruck den Zylindern der Brenn- kraftmaschine 1 zugeleitet.

Der Abgasturbine 3 ist ein Bypass zugeordnet, bestehend aus einer Bypassleitung 10, welche die Abgasturbine 3 ü- berbrückt, sowie einem in der Bypassleitung 10 angeordne- ten, einstellbaren Bypassventil 11.

Stromab der Abgasturbine 3 ist im Abgasstrang 18 ein NOX- Speicher-Katalysator 12 angeordnet, in welchem Stickoxide gespeichert und in regelmäßigen Abständen über eine An- fettung des Luft-Kraftstoff-Gemisches reduziert werden.

Darüber hinaus können im NOx-Speicher-Katalysator 12 auch weitere Schadstoffe ausgefiltert bzw. reduziert werden, insbesondere Rußpartikel.

Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Abgasrückführeinrich- tung zugeordnet, welche eine Rückführleitung 13 umfasst, die stromauf von der Abgasturbine 3 vom Abgasstrang 18 abzweigt und stromab des Luftladekühlers 9 in den Ansaug- trakt 17 einmündet und in der ein einstellbares Rückführ- ventil 14 sowie ein dem Rückführventil nachgeordneter Ab- gaskühler 15 angeordnet sind.

Über eine Regel-und Steuereinheit 16 sind die einstell- baren Stellorgane der Brennkraftmaschine bzw. der zuge- ordneten Aggregate einzustellen. Insbesondere die Kraft- stoffeinspritzung in die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 kann über Stellsignale der Regel-und Steuereinheit 16 eingestellt werden, darüber hinaus auch die variable Tur- binengeometrie 4, das Bypassventil 11, das Sperrorgan 109 des Verdichters 5 sowie das Drallgitter 117 und das Rück- führventil 14 der Abgasrückeinrichtung.

Der in Fig. 2 dargestellte Verdichter 5, umfasst das im Verdichtergehäuse angeordnete Verdichterrad 102, das drehbar im Verdichtereinlasskanal 105 gelagert ist und ü- ber die Welle 6 von der zugeordneten Abgasturbine ange- trieben wird. Die aus einem vorgelagerten, im Verdichter- gehäuse angeordneten Luftsammelraum 106 über eine Ein- trittsöffnung 107 in den axialen Verdichtereinlasskanal 105 gelangende Verbrennungsluft wird von den rotierenden Verdichterradschaufeln 103 auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet und radial in einen Diffusor 113 im Verdich- tergehäuse abgeleitet, von dem aus die komprimierte Verbrennungsluft zunächst im Ladeluftkühler gekühlt und anschließend unter Ladedruck in die Zylinder der Brenn- kraftmaschine geleitet wird. Die Rotationsachse des Ver- dichterrades 102 ist mit der Verdichterachse 111 iden- tisch, die auch zugleich die Längsachse des Verdichter- einlasskanals 105 ist. Der vorgelagerte Luftsammelraum 106 ist als Ringraum ausgebildet und weist gegenüber der Verdichterachse 111 einen radialen Abstand auf. Die Ein- trittsöffnung 107, welche Teil des Verdichtereinlasska- nals 105 ist und über die die Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 106 in Pfeilrichtung 108 in den Verdich- tereinlasskanal 105 strömt, ist halbaxial ausgerichtet und schließt mit der Verdichterachse 111 einen Winkel ein.

Axial in Pfeilrichtung 110 verschieblich ist in dem Ver- dichtereinlasskanal 105 ein Sperrorgan 109 angeordnet, bei dessen axialer Bewegung der Querschnitt der Ein- trittsöffnung 107 zwischen der in Fig. 2 dargestellten Öffnungsstellung und einer Schließstellung zu verschieben ist, in welcher die Eintrittsöffnung 107 vollständig ab- gesperrt ist und ein Übertritt von Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 106 in den Verdichtereinlasskanal 105 unterbunden ist. Bei der Überführung von der Öffnungspo- sition bis zum Erreichen der Schließposition legt das Sperrorgan 109 einen axialen Stellweg si zurück. Das Sperrorgan 109 wird mit Hilfe eines Stellgliedes 112 axi- al verschoben.

In Öffnungsstellung ist die Eintrittsöffnung 107 zwischen der Außenkontur des Sperrorgans 109 und einem Axialschie- ber 114 gebildet, der ebenfalls in Achsrichtung verscho- ben werden kann und einen axial verlaufenden, radial je- doch außerhalb des Verdichtereinlasskanals 105 verlaufen- den Zusatzkanal 115 gegenüber dem Verdichtereinlasskanal abtrennt. Der Zusatzkanal 115 kommuniziert einenends e- benfalls mit dem Luftsammelraum 106 und mündet andere- nends über einen Mündungsbereich 116 radial in Höhe des Verdichterrades 102 in den Verdichtereinlasskanal 105.

Die über den Zusatzkanal 115 zugeführte Verbrennungsluft trifft näherungsweise radial auf die Verdichterradschau- feln 103 auf und beaufschlagt diese mit einem beschleuni- genden Drall. Zur Verbesserung der Drallwirkung ist im Mündungsbereich 116 ein Drallgitter 117 angeordnet, wel- ches beispielsweise über den Umfang des Drallgitters ver- teilte Leitschaufeln aufweist, die den Strömungsverlauf der auftreffenden Verbrennungsluft beeinflussen.

Axialschieber 114 und Drallgitter 117 bilden gemeinsam eine Dralleinrichtung, über die der Mündungsquerschnitt des Mündungsbereiches 116 zwischen der in Fig. 2 darge- stellten Öffnungsposition und einer Stauposition zu ver- stellen ist, in welcher der Mündungsquerschnitt auf ein Minimum reduziert ist, gegebenenfalls auch vollständig abgesperrt ist. Die Verstellung des Mündungsquerschnittes erfolgt durch eine axiale Verschiebung des Axialschiebers 114 in Pfeilrichtung 118 ; der maximal mögliche Stellweg des Axialschiebers 114 bei der Überführung zwischen des- sen Öffnungsposition und dessen Stauposition ist in Fig.

2 mit s2 gekennzeichnet.

Der Axialschieber 114 ist am Verdichtergehäuse ver- schieblich gelagert und wird von einem Federelement 119 in seine Öffnungsstellung beaufschlagt. Zur Überführung aus der in Fig. 2 dargestellten Öffnungsstellung in die Staustellung wird der Axialschieber 114 entgegen der Fe- derkraft des Federelementes 119 verschoben ; hierbei wird das Drallgitter 117 in eine axiale Aufnahmeöffnung 120 im Axialschieber 114 eingeschoben.

Bei axialer Verstellung des Sperrorgans 109 in seine Schließstellung wird die Eintrittsöffnung 107 des Ver- dichtereinlasskanals 105 abgesperrt. Das Sperrorgan 109 ist als Sperrstempel ausgebildet, wobei in der Sperrstel- lung die Außenkontur des Sperrorgans die Außenkontur des Axialschiebers 114 berührt, so dass die Eintrittsöffnung 7 geschlossen ist. Der Axialschieber 114 befindet sich bei Annäherung des Sperrorgans 109 zunächst noch in sei- ner Öffnungsstellung und ist noch nicht in Richtung sei- ben des Sperrorgans 109 weg vom Verdichterrad 102 auch die Eintrittsöffnung 107 wieder geöffnet.

Zum Abbau der Stickoxide, welche im NOx-Speicher- Katalysator gespeichert sind, wird die Brennkraftmaschine in regelmäßigen Abständen mit einem angefetteten Luft- Kraftstoff-Gemisch befeuert, welches ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis 9<l aufweist. Dies wird bevorzugt durch eine Reduzierung der Luftzufuhr bei zumindest annähernd gleichbleibender Kraftstoffeinspritzung erreicht. Das Sperrorgan 109 wird in Schließstellung verstellt, so dass die Eintrittsöffnung 107 geschlossen ist und keine Verbrennungsluft über den Verdichtereinlasskanal 105 durch den Verdichter geschleust werden kann. Um einen Drehzahlabfall des Abgasturboladers zu verhindern, ver- bleibt der Axialschieber 114 in seiner Öffnungsposition, so dass auch der Mündungsbereich 116 mit dem darin ange- ordneten Drallgitter 117 geöffnet bleibt und über den Zu- satzkanal 115 Verbrennungsluft auf das Verdichterrad 102 geleitet werden kann. Die zugeführte Verbrennungsluft be- aufschlagt das Verdichterrad mit einem antreibenden Drall, wodurch die Laderdrehzahl zumindest annähernd auf- rechterhalten werden kann.