Aus der US-Patentschrift 6,094, 909 ist eine Brennkraftmaschi- ne mit einem Gasfördersystem bekannt. Das Gasfördersystem um- fasst eine von einem Gasstrom antreibbare Turbine und einen durch die Turbine angetriebenen Verdichter, der Gas in das Abgassystem fördern kann. Das Gasfördersystem wird in der Startphase der Brennkraftmaschine eingesetzt, um Sekundärluft dem Abgassystem zuzuführen, damit unverbrannte Kraftstoffbe- standteile oxidiert werden können. Die freigesetzte Verbren- nungswärme dient wiederum der Aufheizung des Abgasreinigungs- systems, das hierdurch rascher betriebsfähig ist. Die Turbine wird durch einen Luftstrom angetrieben, der durch ein über einem Drosselelement in der Ansaugleitung vorhandenes Druck- gefälle hervorgerufen wird. In der US-Patentschrift 6,094, 909 ist in der Turbineneinlassleitung ein Stellglied in der Form eines Ventils oder eines Drosselelements vorgesehen. Weiter- hin kann in der Turbinenauslassleitung ein zusätzliches Stellglied in der Form eines Ventils oder eines Drosselele- ments vorgesehen sein. Mittels der Stellglieder wird die Leistung der Brennkraftmaschine und/oder die Leistung des Gasfördersystems gesteuert. Auf der Verdichterseite sind kei- ne Stellglieder vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit ei- nem Gasfördersystem und ein Betriebsverfahren hierfür an- zugeben, mit welchen ein emissionsarmer Betrieb der Brenn- kraftmaschine und ein hohe Ausnutzung des Gasfördersystems ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftma- schine und ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen der unab- hängigen Ansprüche gelöst.

Die erfindungsgemäße'Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass zusätzlich zu einem ersten Stellglied, welches stromab der Turbine eines Gasfördersystems in der Turbinen- auslassleitung angeordnet ist, ein zweites Stellglied stromab des Verdichters des Gasfördersystems in der Verdichteraus- lassleitung angeordnet ist. Durch das zweite Stellglied lässt sich der Massenstrom über den Verdichter steuern bzw. regeln.

Dadurch wird erreicht, dass dem Abgassystem genau die Menge an Sekundärluft bzw. -gas zugeführt werden kann, welche benö- tigt wird, um unverbrannte Kraftstoffreste nachzuoxidieren.

Es können somit schädliche Kohlenwasserstoffemissionen (HC- Emissionen), welche insbesondere in der Startphase auftreten können, vermieden werden. Mittels des zweiten Stellglieds lässt sich der für eine optimale Abgasreaktion chemisch not- wendige, vorzugsweise in einem Steuergerät ermittelte bzw. errechnete, Sauerstoffmengenanteil im Verhältnis zur einge- spritzten Kraftstoffmenge bzw. -masse durch Abgleichen eines entsprechenden Gasstroms über den Verdichter mit erhöhter Ge- nauigkeit einstellen.

Der Begriff"Massenstrom"wird vorliegend der Einfachheit halber umfassend zur Bezeichnung einer mengenindikativen phy- sikalischen Größe gebraucht, wie z. B. für den Massenstrom oder die Menge oder Masse an angesaugtem Gas bzw. dem Abgas- system zugeführtem Gas.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ein zusätzliches drittes Stellglied stromauf der Turbine in der Turbineneinlassleitung angeordnet. In weitere Ausgestaltung der Erfindung ist ein zusätzliches viertes Stellglied stromauf des Verdichters in der Verdichtereinlassleitung vorgesehen. Durch diese zusätz- lichen Stellglieder lassen sich die Massenströme über die Turbine und den Verdichter flexibler und genauer einstellen.

Durch die zusätzlichen Stellglieder ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade für die Regelung des Gasfördersystems durch eine üblicherweise vorgesehene Steuereinheit.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Turbine durch einen Teilstrom der von der Brennkraftmaschine über die An- saugleitung angesaugten Verbrennungsluft antreibbar, wobei der Teilstrom durch ein über dem Drosselelement vorhandenes Druckgefälle hervorgerufen wird. Durch diese Maßnahme können Zusatzaggregate zum Antrieb der Turbine des Gasfördersystems entfallen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Die einzige Figur zeigt - eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Gasförder- system.

In der einzigen Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 mit zuge- ordnetem Gasfördersystem, Ansaugsystem und Abgassystem 4 dar- gestellt. Der Übersichtlichkeit der Darstellung halber sind jeweils nur Teilbereiche der Brennkraftmaschine 1 und des Ab- gassystems 4 dargestellt. Auch die selbstverständlich vorhan- denen Verbindungen zwischen Brennkraftmaschine 1 und Abgas- system 4 sind der Übersichtlichkeit halber in der einzigen Figur nicht dargestellt.

Signalleitungen, welche der Erfassung von Messdaten dienen, sind in der einzigen Figur gestrichelt dargestellt (auch "Messleitungen"genannt). Signalleitungen, welche der Über- mittlung von Steuersignalen dienen, sind strich-punktiert dargestellt.

Die Brennkraftmaschine 1 saugt beim Betrieb Gas, insbesondere Luft, über die Ansaugleitung 2 an und gibt Abgas über das Ab- gassystem 4 an die Umgebung ab. Es kann ein nicht dargestell- tes Abgasrückführsystem vorgesehen sein, welches Abgas in die Ansaugleitung 2 zurückführt. In der Ansaugleitung 2 ist als Stellglied ein Drosselelement 3, insbesondere eine Drossel- klappe, zur Steuerung bzw. Regelung des Gasmassenstroms ange- ordnet. Das Ansaugsystem umfasst die Ansaugleitung 2 und das Drosselelement 3 und ein gegebenenfalls in der Ansaugleitung vorgesehenes Filterelement bzw. Filterelemente 20. Das Abgas- system 4 enthält typischerweise einen nicht dargestellten ka- talytischen Konverter, auch Katalysator genannt, zur Abgas- reinigung.

Der Brennkraftmaschine 1 ist ein Gasfördersystem zugeordnet, welches eine Turbine 5 und einen Verdichter 8 umfasst. Unter einem Verdichter 8 werden auch eine Pumpe bzw. ein Kompressor verstanden. Der Verdichter 8 ist über eine nicht näher be- zeichnete Antriebswelle von der Turbine 5 antreibbar. An die Turbine 5 ist einlassseitig eine Turbineneinlassleitung 6 und auslassseitig eine Turbinenauslassleitung 7 angeschlossen.

Das jeweils andere Ende der Leitungen 6 und 7 ist stromauf bzw. stromab des Drosselelements 3 an die Ansaugleitung 2 an- geschlossen. Die Turbineneinlassleitung 6 ist an einer Ver- bindungsstelle 19 mit der Ansaugleitung 2 verbunden. Die Tur- bine 5 ist also parallel zum Drosselelement 3 geschaltet.

An den Verdichter 8 sind einlassseitig eine Verdichterein- lassleitung 9 und auslassseitig eine Verdichterauslassleitung 10 angeschlossen. Das andere Ende der Verdichtereinlasslei- tung 9 kann mit der Umgebung und/oder der Ansaugleitung 2 in Verbindung stehen. In der Ansaugleitung 2 ist vorzugsweise ein Filterelement 20 vorgesehen und das andere Ende der Ver- dichtereinlassleitung 9 ist bevorzugterweise mit diesem Fil- terelement 20 verbunden. Es kann jedoch auch stromab des Fil- terelements 20 mit der Ansaugleitung 2 verbunden sein. Das andere Ende der Verdichterauslassleitung 10 ist mit dem Ab- gassystem 4 verbunden.

Der Brennkraftmaschine 1 ist ferner ein nicht näher darge- stelltes Einspritzsystem zur Einspritzung von Kraftstoff, entweder direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1 oder in den Eingangsbereich der einzelnen, nicht näher darge- stellten Zylinder zugeordnet.

Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuer-und Auswerteeinheit 18 zur Steuerung bzw. Regelung des Betriebs der Brennkraftma- schine 1 und der der Brennkraftmaschine 1 zugeordneten Syste- me, insbesondere des Ansaugsystems und das Gasfördersystems, zugeordnet. Die Steuer-und Auswerteeinheit 18 ist vorzugs- weise in einem in einem Fahrzeug üblicherweise vorhandenen Steuergerät integriert. In der Ansaugleitung 2 und im Gasför- dersystem 10 sind Sensoren bzw. Messaufnehmer zur Bestimmung der Gasmassenströme vorgesehen. Bei diesen Gasmassensensoren bzw. Massenstromsensoren handelt es sich vorzugsweise um Heißfilm-Messaufnehmer (HFM). In der Ansaugleitung 2 ist ein Massenstromsensor 15 vorzugsweise stromauf der Verbindungs- stelle 19 mit der Turbineneinlassleitung 6 und stromab einer nicht näher bezeichneten Verbindungsstelle mit der Verdich- tereinlassleitung 9 bzw. eines bevorzugterweise in der An- saugleitung 2 angeordneten Filterelements 20 vorgesehen. Mit diesem Massenstromsensor 15 wird ein Massenstrom mL gemes- sen.

Der Massenstrom mL wird an der Verbindungsstelle 19 in einen Massenstrom mL1 und in einen Massenstrom mL2 aufgeteilt, wo- bei der Massenstrom mL1 über das Drosselelement 3 und der Massenstrom mL2 über die Turbine 5 fließt. Der Massenstrom mL2 wird vorzugsweise über einen Massenstromsensor 16 ermit- telt, welcher bevorzugterweise in der Turbineneinlassleitung 6 angeordnet ist. Der Massenstromsensor 16 könnte auch in der Turbinenauslassleitung 7 angeordnet sein. Ein Massenstrom mL3, welcher über den Verdichter 8 fließt, wird vorzugsweise über einen Massenstromsensor 17 ermittelt, welcher bevorzug- terweise in der Verdichtereinlassleitung 9 angeordnet ist.

Alternativ kann der Massenstromsensor 17 in der Verdichter- auslassleitung 10 angeordnet sein.

Die Signale bzw.. Messwerte der Massenstromsensoren 15,16, 17 und der Zustand des Drosselelements 3 werden über entspre- chende, nicht näher bezeichnete Signalleitungen von der Steu- er-und Auswerteeinheit 18 erfasst und ausgewertet. Handelt es sich bei dem Drosselelement 3 um eine Drosselklappe, so ist besagter Zustand durch die Position bzw. die Stellung bzw. den Winkel der Drosselklappe gegeben, welche bzw. wel- cher durch einen entsprechenden, dem Drosselelement 3 zuge- ordneten Sensor bzw. Messaufnehmer erfasst werden kann. Als weitere Sensoren können beispielsweise Druck-und Temperatur- sensoren in der Ansaugleitung 2 und Abgas-und Temperatursen- soren im Abgassystem 4 vorgesehen sein. Mittels der Abgassen- soren kann die Zusammensetzung des Abgases und somit der Schadstoffanteil ermittelt und bei der Steuerung/Regelung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 mit Gasfördersystem berücksichtigt werden.

Für die Steuerung bzw. Regelung des Massenstroms mL2 über die Turbine 5 ist ein erstes Stellglied 13 in der Turbinenaus- lassleitung 7 vorgesehen. Für die Steuerung bzw. Regelung des Massenstroms mL3 über den Verdichter 8 ist ein zweites Stell- glied 14 in der Verdichterauslassleitung 10 vorgesehen. Durch dieses zweite Stellglied 14 lässt sich der Gasstrom und somit die Sauerstoffmenge, welche dem Abgassystem 4 zugeführt wird, zusätzlich zum Antreiben des Verdichters 8 durch die Turbine 5 justieren bzw. abgleichen. Die dem Abgassystem zugeführte Luft-bzw. Sauerstoffmenge lässt sich somit genauer einstel- len und die Bildung von Schadstoffen lässt sich effizienter vermeiden.

Zusätzlich ist bevorzugterweise ein drittes Stellglied 11 in der Turbineneinlassleitung 6 stromauf der Turbine 5 angeord- net. Das dritte Stellglied 11 ist vorzugsweise zwischen Tur- bine 5 und Massenstromsensor 16 angeordnet. Weiterhin ist vorzugsweise ein viertes Stellglied 12 in der Verdichterein- lassleitung 9 stromauf des Verdichters 8 angeordnet. Das vierte Stellglied 12 ist vorzugsweise stromauf des Massen-. stromsensors 17 angeordnet. Durch die zusätzlichen-Stellglie- der ist ebenfalls eine genauere und gezieltere Einstellung der Massenströme über die Turbine 5 und den Verdichter 8 möglich. Dies führt ebenfalls zu einer genaueren und somit verbesserten Einstellung der dem Abgassystem zugeführten Luft-bzw. Sauerstoffmenge und somit zu einer verbesserten (Nach-) Oxidation im Abgas befindlicher unverbrannter Kraft- stoffanteile und zu einer Vermeidung von Schadstoffen im Ab- gas.

Bei den Stellgliedern 11,12, 13,14 handelt es sich vorzugs- weise um Ventile. Es kann sich auch um Drosselelemente han- deln. Die Stellglieder 11,12, 13,14 und das Drosselelement 3 werden über nicht näher bezeichnete Signalleitungen durch die Steuer-und Auswerteeinheit 18 angesteuert. Zusätzlich können nicht dargestellte Messleitungen bzw. Signalleitungen vorgesehen sein, welche der Erfassung eines Zustands bzw. von Zuständen der Stellglieder 11,12, 13,14 durch die Steuer- und Auswerteeinheit dienen können. Das Drosselelement 3 und/oder das erste und das zweite Stellglied 13 und 14 werden zur Einstellung des Gasmassenstroms mL2 über die Turbine 5 auf einen vorgegebenen Sollwert und/oder zur Einstellung des Gasmassenstroms mL3 über den Verdichter 8 auf einen weiteren, vorgegebenen Sollwert entsprechend durch die Steuer-und Aus- werteeinheit 18 angesteuert. Zusätzlich können das dritte Stellglied 11 und/oder das vierte Stellglied 12 zur Einstel- lung des Gasmassenstroms mL2 über die Turbine 5 auf den vor- gegebenen Sollwert und/oder zur Einstellung des Gasmassen- stroms mL3 über den Verdichter 8 auf den weiteren vorgegebe- nen Sollwert durch die Steuer-und Auswerteeinheit 18 ange- steuert werden.

Die Sollwerte für die Massenströme mL2 und m sind vorzugs- weise abhängig von einer Drehzahl und einer Last der Brenn- kraftmaschine 1 und können beispielsweise mittels vorzugswei- se in der Steuer-und Auswerteeinheit 18 hinterlegter Kenn- felder und/oder Modelle ermittelt werden. Drehzahl und Last werden vorzugsweise mittels entsprechender Sensoren bzw. aus entsprechenden Kennfeldern ermittelt.

Die Regel-/Steuergrößen bzw. die Ansteuerung für die Stell- glieder 11,12, 13,14 und/oder das Drosselelement 3 ergeben sich vorzugsweise aus den Sollwerten für die Massenströme mL2 und mL3, den Istwerten für die Massenströme mL, mL2, mL3 und/oder mull, wobei sich der Wert für den Massenstrom MLI aus einer Subtraktion des Werts des Massenstroms mL2 von dem Wert des Massenstroms mL insbesondere durch die Steuer-und Aus- werteeinheit 18 ergibt, und aus dem Zustand/Istwert des Dros- selelements 3, wobei die Istwerte bevorzugterweise mittels der Sensoren 15,16, 17 und/oder einem dem Drosselelement zu- geordneten, nicht näher bezeichneten Sensor ermittelt werden, bzw. aus der Differenz zwischen den jeweiligem Sollwerten und den jeweiligen Istwerten.

Selbstverständlich kann eine Einstellung der Massenströme mL2 und ML3 auch durch alleinige Ansteuerung des dritten Stell- glieds 11 und/oder des zweiten Stellglieds 14 bzw. des vier- ten Stellglieds 12 erfolgen.

Durch die Regelung bzw. Steuerung der Massenströme m>2, mL3 und somit mL1 ergeben sich Auswirkungen auf die Einspritzung, den Zündwinkel, den sog. Hochlaufgradienten der Brennkraftma- schine 1, die Abgastemperatur, die Temperaturen der Komponen- ten bzw. Bauteile und auf die Abgasemissionen. Die Steuer- und Auswerteeinheit 18 berücksichtigt diese Auswirkungen be- vorzugterweise, beispielsweise durch entsprechende Änderung des Zündwinkels und/oder durch Veranlassung einer entspre- chenden Beheizung des Abgassystems bzw. des üblicher Weise in diesem vorgesehenen Katalysators.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise beim Start- vorgang bzw. während einer Start-bzw. Warmlaufphase der Brennkraftmaschine 1 eingesetzt. Beginn und Ende der Start- phase können in der Steuer-und Auswerteeinheit 18'beispiels- weise durch Setzen eines entsprechenden Start-Bits und eines entsprechenden Startende-Bits hinterlegt und durch das erfin- dungsgemäße Verfahren abrufbar sein. Nach Erreichen eines stabilen und autarken, d. h. von einem ggf. vorgesehenen Star- ter bzw. Starter/Generator unabhängigen, Motorlaufs der Brennkraftmaschine und nach Erreichen der Anspringtemperatur eines üblicherweise in dem Abgassystem 4 vorgesehenen Kataly- sators, kann die Startphase als beendet angesehen werden, und die Gaszufuhr zum Abgassystem kann beendet werden. Die Been- digung der Gaszufuhr kann durch entsprechende Ansteuerung von wenigstens einem der Stellglieder 11,12, 13,14, beispiels- weise dem Stellglied 14, erfolgen, so dass das jeweilige Stellglied einen Zustand einnimmt, durch den die Leitung, in dem es sich befindet, geschlossen wird bzw. ist.