(57)【要約】吸気によって駆動されるタービン（７）が設けられるガス搬送システムと、前記タービン（７）によって駆動されると共にガスを排気システム（３、４、５）に供給できるポンプ（８）とを具備する内燃機関（１）が開示される。同様に、前記内燃機関（１）を運転するための方法が開示され、本方法によれば、噴射燃料の量は、内燃機関（１）の始動時にポンプ（８）の搬送性能に従って調整される。本発明は、自動車、特に燃料噴射による内燃機関を具備する乗用車に適用される。
2006517012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル要素（６）が配置される吸気ライン（２）と、
排気システム（３、４、５）と、
吸気流によって駆動され、タービン入口ライン（９）とタービン出口ライン（１０）とが接続されるタービン（７）と、ポンプ入口ライン（１１）とポンプ出口ライン（１２）を有し、前記タービン（７）によって駆動されることにより供給されたガスを排気システム（３、４、５）に送るポンプ（８）を有するガス搬送システムと、
をもつ燃料噴射装置を備えた内燃機関（１）において、
前記内燃機関（１）の始動時に、前記内燃機関内に噴射される燃料量を前記ポンプ（８）の供給能力の関数として設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記スロットル要素（６）にわたって存在する圧力勾配によって生成され、前記吸気ライン（２）を介して前記内燃機関（１）に取り入れられる燃焼空気の部分流によって前記タービン（７）が駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記内燃機関の始動時に燃料噴射が始まる前に前記内燃機関（１）の作動によって又は前記内燃機関（１）に割り当てられた補助ユニットの作動によって、前記内燃機関（１）の速度を設定することを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記内燃機関の始動時、前記スロットル要素（６）を前記吸気ライン（２）内の圧力の関数として設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記タービン入口ライン（９）又は前記タービン出口ライン（１０）に配置されるか、あるいは前記タービン入口ライン（９）又は前記タービン出口ライン（１０）に接続されるガス搬送ユニット（１５、１６）によって発生される気流によって、前記タービン（７）を駆動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記ガス搬送ユニットが、電気駆動式のガス搬送ユニット（１５）であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記ガス搬送ユニットが、前記タービン出口ライン（１０）に配置された排気可能なガス容器（１６）であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記ポンプ（８）によって供給された前記ガス流を、前記排気システム（３、４、５）内の空燃比の関数として設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記ポンプ（８）によって供給されたガス流を、前記排気システム（３、４、５）に割り当てられた排気マニホールド（３）に送り、及び／又は前記排気システム（３、４、５）に割り当てられた触媒コンバータ（５）に直接送ることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
排気ガスを前記ポンプ入口ライン（１１）を介してポンプ（８）に送り、前記ポンプ（８）によって供給された前記排気ガス流を前記吸気ライン（２）に送ることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記ポンプ入口ライン（１１）を介して接続された減圧容器（１７）を、前記ポンプ（８）によって排気することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１２】
スロットル要素（６）が配置される吸気ライン（２）と、
排気システム（３、４、５）と、
気流によって駆動できるタービン（７）と、該タービン（７）によって駆動できるポンプ（８）とを備えるガス搬送システムと、
を有する燃料噴射による内燃機関の運転方法において、
少なくとも前記内燃機関の始動時に、前記ポンプ（８）によって供給されたガスが前記排気システム（３、４、５）に送られ、
始動時に前記内燃機関（１）に噴射される燃料量を前記ポンプ（８）の供給容量の関数として設定することを特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項１３】
前記内燃機関の始動時の燃料噴射が始まる前に、前記スロットル要素（６）を閉鎖保持し、前記ポンプの供給容量が最小値に到達した後に前記スロットル要素（６）を開放することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記内燃機関（１）のエンジン速度が、前記燃料噴射が始まる前の前記内燃機関の始動時に増加されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記タービン入口ライン（９）又は前記タービン出口ライン（１０）に配置されるか、あるいは前記タービン入口ライン（９）又は前記タービン出口ライン（１０）に接続されるガス搬送ユニット（１５、１６）によって供給される気流によって、前記タービン（７）が駆動されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポンプ（８）によって供給された気流が、前記排気システム（３、４、５）内の空燃比の関数として設定されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ポンプ（８）によって供給される気流が、前記排気システム（３、４、５）の少なくとも２つの添加点（１３、１４）のいずれか一方で供給され、該添加点は前記内燃機関（１）の運転状態の関数として一方が選択されることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記排気システム（３、４、５）内の予め決定された温度閾値を超えた場合、前記ポンプ（８）によって供給された気流が前記排気システム（３、４、５）の特定部分を冷却するために用いられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記ポンプ（８）が、前記排気システム（３、４、５）から排気ガスを前記吸気ライン（２）に送ることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記内燃機関（１）に設けられた減圧容器（１７）が、減圧作動されるサーボシステムを作動するために、前記ポンプ入口ライン（１１）を介して前記ポンプ（８）によって排気されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文の特徴を有するガス搬送システムを具備する内燃機関、及び請求項１２の前文の特徴を有するその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ガス搬送システムを有する内燃機関を開示している。ガス搬送システムは、吸気によって駆動されるタービンと、タービンによって駆動されると共に大気ガスを排気システム内に供給できるポンプとを備える。このガス搬送システムは、内燃機関の始動時に、未燃焼の燃料成分を酸化できるように排気システムに二次空気を送るために使用される。放出される燃焼熱は排気ガス浄化システムを加熱するために使用され、したがってこのシステムは、より迅速に作動できる態勢にある。タービンは、吸気ラインのスロットル要素にわたって存在する圧力勾配によって発生される気流によって駆動される。しかし、タービン又はそれが駆動するポンプが、ある程度の時間を必要とする十分な回転速度に到達したときに、二次空気が十分な程度に供給されるに過ぎず、したがって、ガス搬送システムは、内燃機関の始動直後に二次空気を供給できない。ガス搬送システムは、内燃機関の始動時に二次空気の供給する以外の機能は有しない。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，０９４，９０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
対照的に、本発明の目的は、内燃機関の低エミッションの運転を可能にし、かつガス搬送システムの優れた利用を可能にする、ガス搬送システムを具備する内燃機関及びその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する内燃機関によって、また請求項１２の特徴を有する方法によって達成される。
【０００６】
本発明による内燃機関は、内燃機関の始動時、内燃機関内に噴射される燃料量をポンプの供給容量の関数として設定できるということによって特徴づけられる。ポンプの最小供給容量が到達されたときに、１回のみ燃料を噴射することが好ましく、この結果、燃料噴射の開始はポンプの供給容量に左右される。この結果、燃料噴射が始まるときに、ポンプの補助により十分な量の二次空気を排気システムに添加することができ、未燃焼の燃料残留物の後酸化が可能になる。後酸化により、不完全燃焼の燃料が酸化される。急速に放出される反応熱は、特に二次空気が添加される点の下流側において、排気ガス浄化システムをその作動温度に加熱する。したがって、有効な排気ガス浄化を迅速に達成することができる。特に、始動段階中に、有害な炭化水素エミッション（ＨＣエミッション）のレベルを低減することができる。これに対し、燃料噴射の開始がポンプの供給容量に適合されない場合、例えば、ポンプが最小供給容量に到達する前に、燃料が内燃機関の燃焼室に噴射された場合、排気システム内の未燃焼燃料の後酸化のための反応パートナとして必要とされる大気中の酸素が十分な量で存在せず、したがって、比較的大量のＨＣが放出される。他方、ポンプの供給容量に対してあまりにわずかな燃料が噴射されるならば、後酸化のために必要とされる排気システム内の空燃比（λ）が高すぎ、同様に後酸化を行うことができない。このため、排気ガス触媒コンバータのライトオフが遅くなり、その結果、汚染物質は比較的長時間に放出される。
【０００７】
本発明の１つの構成において、タービンは、吸気ラインを介して内燃機関によって取り入れられる燃焼用空気の部分流によって駆動でき、部分流は、スロットル要素のために存在する圧力勾配によって生成される。この措置により、ガス搬送システムのタービンを駆動するために必要な追加ユニットを省略することが可能である。
【０００８】
本発明の別の構成において、内燃機関の始動時、内燃機関の作動によって又は内燃機関に割り当てられた補助ユニットの作動によって、燃料噴射が始まる前に内燃機関の速度を設定できる。エンジン始動運転の開始時に内燃機関の速度を増加することが好ましい。これにより、内燃機関によって吸入管領域を急速に空にして、吸入管の圧力を急速に下げることが可能である。したがって、１回の吸気当たりの吸入空気量が急速に低減され、この結果、内燃機関の運転及び後酸化のために好ましい空燃比を燃料噴射の開始時に設定することができる。ガス搬送システムのタービンが吸入管内のスロットル要素にわたって存在する圧力低下によって駆動される場合、さらに、本発明による措置の結果、ポンプは十分な供給容量に急速に到達する。したがって、始動段階の非常に早期の段階においてさえも、十分な量の二次空気を排気システム内に供給することができ、その結果、有効な排気ガス浄化を迅速に提供することができる。
【０００９】
本発明の別の構成において、吸気ラインのスロットル要素は、吸気ラインの圧力の関数として設定することができる。特に、ガス搬送システムのタービンが吸入管のスロットル要素にわたって存在する圧力低下によって駆動される場合、ガス搬送システムのタービンがその回転速度に急速に到達するように、内燃機関によって取り入れられる空気量に従ってスロットル要素を設定することが可能である。したがって、ポンプは、同様に十分な供給容量に急速に到達する。
【００１０】
本発明の別の構成において、タービン入口ラインに又はタービン出口ラインに配置されるか、あるいはタービン入口ラインに又はタービン出口ラインに接続されるガス搬送ユニットによって発生される気流によって、タービンを駆動できる。この措置により、タービン速度を上げること、したがって、吸気ラインのスロットル要素にわたって存在する圧力差と無関係に、ポンプの十分な供給容量を達成することが可能である。
【００１１】
本発明の別の構成において、ガス供給ユニットは、電気駆動式のガス搬送ユニットとして設計される。ガス搬送ユニットの電気駆動は、このユニットの、したがってガス搬送システム全体の正確な作動を可能にする。
【００１２】
本発明の別の構成において、ガス搬送ユニットは、タービン出口ラインに配置された排気可能なガス容器として設計される。排気したガス容器が開放されるならば、空気がタービンを介して容器内に吸引され、これによってタービンが駆動される。これには、事実上、補助エネルギは必要とされない。したがって、本発明による措置は、スロットル要素にわたる圧力差と無関係にガス搬送システムの簡単な作動を可能にする。
【００１３】
本発明の別の構成において、ポンプによって供給されたガス流は、排気システム内の空燃比の関数として設定できる。供給されるガス流は、後酸化のために有利な条件が、二次空気が添加される点の下流側で確立されるように設定されることが好ましい。設定は、約１．２のλ値が確立されるような設定であることが好ましい。
【００１４】
本発明の別の構成において、ポンプによって供給されたガス流を、排気システムに割り当てられた排気マニホールドに送ることができ、及び／又は排気システムに割り当てられた触媒コンバータに直接送ることができる。これにより、後酸化の実施にとって条件が好ましい位置において、排気ガス浄化システムの二次空気の利用が可能になる。内燃機関の始動時、二次空気が排気マニホールドに送られることが好ましい。始動後、内燃機関がリッチ条件下で運転されているならば、未燃焼の排気ガス成分を酸化するために、アンダボディ位置に取り付けられた触媒コンバータの入口側に二次空気を添加することが可能である。
【００１５】
本発明の別の構成において、排気ガスを、ポンプ入口ラインを介してポンプに送ることができ、またポンプによって供給された排気ガス流を吸気ラインに送ることができる。この結果、ガス搬送システムにより排気ガス再循環が実現される。したがって、始動段階に主に行われる二次空気の供給に加えて、ガス搬送システムは別の機能も実行し、したがって、当該システムの利用率が向上する。
【００１６】
本発明の別の構成において、ポンプ入口ラインを介して接続された減圧容器をポンプによって排気できる。減圧容器のポンプによって発生された減圧は、サーボユニットを駆動するために使用することができる。したがって、ガス搬送システムは別の機能を実行し、当該システムの利用率が向上する。
【００１７】
本発明による方法は、内燃機関の始動時、噴射された燃料量がポンプの供給容量の関数として設定されることによって特徴づけられる。燃料の噴射は、ポンプが最小供給容量に到達したときに始まることが好ましい。このことにより、これらの未燃焼燃料成分を後酸化するための雰囲気酸素を同時に利用することなく、未燃焼燃料成分が排気システムに入らないことが保証される。噴射燃料量をポンプの供給容量に適合させることにより、排気マニホールド内の後酸化に最適なλ値が保証される。
【００１８】
本方法の１つの構成では、エンジンの始動時、燃料噴射が始まる前に、スロットル要素が主に閉鎖保持され、またポンプが最小供給容量に到達した後にのみ開放される。この結果、未燃焼燃料成分の有効な後酸化を可能にする条件が、非常に迅速に排気システム内に達成される。
【００１９】
本発明の別の構成において、内燃機関のエンジン速度は、燃料噴射が始まる前の内燃機関の始動時に増加される。エンジンの始動速度を増加することにより、吸入管に存在する空気の迅速な排出が可能になり、この結果、内燃機関運転にとっても、排気システムにおいても、好ましいλ値が非常に迅速に確立される。エンジンの始動速度は、内燃機関によって実行された圧縮動作を低減することによって増加することができる。内燃機関のスロットルを緩和すること、すなわち、排気バルブがある時間期間又は圧縮行程中にずっと開放したままであることが好ましい。さらに、内燃機関によって駆動される補助ユニットをスイッチオフするか又は切り離すことが有利である。
【００２０】
本発明の別の構成において、タービンは、少なくとも時折、タービン入口ラインに又はタービン出口ラインに配置されるか、あるいはタービン入口ラインに又はタービン出口ラインに接続されるガス搬送ユニットによって供給される気流によって駆動される。これにより、吸気ラインのスロットル要素にわたる圧力差と関係なく、初期段階にタービン速度を急速に上げることが可能であり、したがって、ポンプによって二次空気を非常に迅速に供給することが可能である。ガス搬送ユニットは、電気式作動ポンプによってあるいは圧力容器又は減圧容器によって形成されることが好ましい。
【００２１】
本発明の別の構成において、前記ポンプによって供給された気流は、排気システム内の空燃比の関数として設定される。この結果、所望のさらなる反応のための好ましい条件が確立され、したがって、さらなる反応が所望の方法で進行することができる。１．２のλ値を排気マニホールドに設定することが好ましい。
【００２２】
本発明の別の構成において、ポンプによって供給された気流が排気ガスに添加される少なくとも２つの添加点の一方は、内燃機関の運転状態の関数として選択される。少なくとも２つの位置で二次空気を排気システムに送ることができるという事実の故に、内燃機関の運転状態に主に関係する排気システム内の条件に柔軟に反応することが可能である。
【００２３】
本発明の別の構成において、排気システム内の予め決定可能な温度閾値を超えた場合、ポンプによって供給された気流は、排気システムの画定可能な部分を冷却する。本発明のこの構成では、ガス搬送システムは冷却機能をさらに実行し、その結果、当該システムの利用率が向上し、排気システムをより確実に作動でき、他の形態の冷却措置の必要はない。
【００２４】
本発明の別の構成において、ポンプは、少なくとも時折、排気ガスを排気システムから取り除いて、排気ガスを吸気ラインに送る。この場合、吸気ラインに送られた排気ガス流は、内燃機関の運転状態の関数として選択されることが好ましい。したがって、ガス搬送システムは排気ガス再循環機能を実行するので、排気システム内及び内燃機関の吸気装置内の圧力条件と無関係に、排気ガス再循環を行うことができる。運転状態に左右されるため、排気ガス再循環量を必要に応じて設定することができる。
【００２５】
本発明の別の構成において、内燃機関に割り当てられた減圧容器は、減圧作動されるサーボシステムを作動するために、ポンプ入口ラインを介してポンプによって排気される。ガス搬送システムのこの別の機能は、このシステムから追加の利点を得ることを可能にし、使用する構成要素に関する単純化ももたらす。
【００２６】
以下に、図面及び関連の実施例に基づき本発明のより詳細な説明を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は内燃機関１を示しており、この内燃機関は、本例において、一例として、関連のガス搬送システム、吸気システム及び排気システムを有する以下に簡単にエンジンと称される火花点火による４気筒往復ピストンエンジンとして設計される。内燃機関の運転時、エンジン１は、内部に配置されたスロットル要素６を有する吸気ライン２を介して空気を取り入れ、排気マニホールド３及びそれに接続された排気管４を介して周囲に排気ガスを放出する。排気ガスを浄化するための触媒コンバータ５が排気管４に配置される。この場合の触媒コンバータは、エンジンに近接して配置される始動触媒コンバータとして設計される。エンジン１に、タービン７とポンプ８とを備えるガス搬送システムが割り当てられる。ポンプ８は、タービン７の駆動シャフトを介して駆動することができる。タービン入口ライン９は入口側のタービン７に接続され、タービン出口ライン１０は出口側のタービン７に接続される。各々の場合に、ライン９、１０の他方の端部は、スロットル要素６の上流側又は下流側それぞれの吸気ライン２に接続され、この結果、タービン７はスロットル要素と平行に接続される。タービン７に供給された気流は、この場合、タービン出口ライン１０の制御可能な弁２０によって制御することができる。周囲と連通するポンプ入口ライン１１は、入口側のポンプに接続される。分岐して排気マニホールド３及び排気管４の添加点１３、１４を形成するポンプ出口ライン１２は、出口側のポンプに接続される。
【００２８】
さらに、エンジン１には、燃料をエンジン１の燃焼室内に又は個々のシリンダの入口領域内に直接噴射するためのより詳細に示していない噴射システムが割り当てられる。さらに、エンジン１は、エンジン１又はエンジン１に割り当てられたシステムの運転を制御又は調整するためのエンジン制御ユニット（図示せず）を有する。このため、例えば圧力センサのような様々なセンサ及び測定検出器（図示せず）が吸気システムにまた排気システムに配置され、空気量流量計は吸気ライン２にまた排気ガスセンサと温度センサは排気管４に配置される。センサからの信号は、エンジン制御ユニットによって記録され、評価される。さらに、エンジン１にスタータ（図示せず）が割り当てられ、その作動により始動運転が開始され、エンジンが独立して作動するまで始動運転を維持する。
【００２９】
図１に示した構成の操作モードについて以下に説明する。
【００３０】
第１の用途分野において、ガス搬送システムは、エンジン１の低エミッション始動又は暖機を達成するために使用される。このため、排気管４に配置された触媒コンバータ５が十分な効率で、すなわち、そのライトオフ温度として公知のものにおいて、十分に急速に作動できることが重要である。このため、始動運転のある時点の後に、エンジンがリッチ空燃比で運転され、得られたリッチ排気ガス内の還元成分が、触媒コンバータ５の上流側の後酸化によって燃焼される。以下の説明において、エンジン１に送られた混合気の空燃比は、エンジンλ又はλＥと称される。後酸化中に放出される燃焼熱は触媒コンバータ５を加熱し、この結果、触媒コンバータはその浄化機能を迅速に実行することができる。二次空気の供給の結果、排気ガスは、後酸化の進行に必要な酸素含有量に達する。二次空気の供給は、タービン７によって駆動されるポンプ８によって行われる。ポンプ出口ライン１２の切り換えユニット（図示せず）の作動により、二次空気の添加のために排気マニホールド３内の添加点１３を開放し、添加点１４を遮断する。スロットル要素６にわたって存在し、またエンジン１によって取り入れられた空気の流れによって引き起こされる圧力低下は、タービンを駆動するために使用される。この圧力低下は、タービン入口ライン９とタービン出口ライン１０にわたって作用し、したがって、タービン７にわたって空気の流れを生じさせ、これによって、タービン７及びそれに連結されたポンプ８を駆動する。
【００３１】
後酸化が行われるための前提条件は、燃焼性混合物が存在することである。したがって、エンジンの低エミッション始動のため、燃料噴射量と二次空気供給とを適合させることが重要である。その目的は、エンジン１の始動時に、後酸化が可能な限り早く始まることである。
【００３２】
本発明によれば、始動時、噴射された燃料量はポンプ８の供給容量の関数として設定される。始動運転の開始時、当初燃料が噴射されないことが好ましいが、この理由は、この時点にポンプ８が二次空気を未だ供給していないからである。この理由は、スロットル要素６にわたる圧力低下が当初存在していないか、あるいは低すぎることである。典型的に約２００ｒｐｍにおけるエンジン１の速度は、始動運転中に比較的低いので、スロットル要素にわたる圧力低下は比較的ゆっくりと形成される。圧力形成を加速するために、スロットル要素は、スロットル要素６の下流側の吸気ライン２に存在する減圧の関数として設定される。スロットル要素は、始動運転中に減圧がない場合、完全に閉鎖されることが好ましい。このことは、始動運転の開始時に当てはまる。この結果、スロットル要素６とエンジンシリンダの空気入口との間のライン体積内の空気は、エンジンによって急速に吸い込まれる。したがって、スロットル要素６にわたる圧力差が急速に形成され、それに応じてタービン７は急速にその回転速度に達し、ポンプ８は相応して急速に二次空気を供給する。
【００３３】
燃料の噴射は、ポンプ８が最小供給容量に達したときに開始することが好ましく、最小供給容量は、例えばポンプ８の回転速度センサの補助により決定することができる。スタータ作動の開始から燃料噴射の開始までの時間期間は、時間制御により有利に設定することもできる。この場合、例えば、エンジン制御ユニットに記憶され、燃料噴射が始まるまでの期間が記憶されるテーブルを利用することが可能である。この場合、エンジン１の冷却液温度又は周囲温度を考慮することがさらに可能である。
【００３４】
単位時間当たり噴射される燃料量は、ほぼλＥ＝０．８のエンジンλが得られるように設定されることが好ましい。したがって、点火可能な混合気がエンジン１の燃焼室内に存在し、エンジン１は、スタータの補助なしに作動し続けることができる。この独立したエンジン作動が始まるとき、エンジン速度、吸気量及びスロットル要素６にわたる圧力低下が高まる。減圧の関数としての設定に従って、予め決定可能な減圧の値に達するときにスロットル要素６が開放される。ポンプ８によって排気マニホールド３内に供給される二次空気の量は、後酸化に好ましい条件が排気マニホールド３に得られるように、タービン排気ライン１０の設定弁２０の補助により制限される。以下に排気ガスλ又はλＥＧとも称されるほぼλＥＧ＝１．２の空燃比が、排気ガスについて設定されるように、二次空気量が設定されることが好ましい。
【００３５】
エンジン１の始動速度がスタータ操作中に増加されるならば、十分な量の二次空気を供給するために必要な時間をさらになお短縮することができる。本発明によれば、これは、エンジン１によって実行される圧縮動作を低減することによって達成される。可変圧縮比により、これは始動運転のスタータ段階に低減される。さらに、圧縮行程の出口弁を開放することによって、エンジン１のスロットルを緩和することが有利である。同様に、エンジン１によって駆動される補助ユニットを一時的に切り離すことが有利である。一例として、ジェネレータ又は冷却液ポンプを切り離すことが可能である。これにより、エンジン１からの機械的動力損失が低減され、スタータ操作中のエンジン速度が増加される。
【００３６】
安定しまた独立したエンジン作動及び始動触媒５のライトオフ温度が達成された後、始動運転が終了したと考えることができ、また排気マニホールド３への二次空気の添加が終了される。二次空気の添加の終了は、設定弁２０を閉鎖することによって、又はポンプ出口ライン１２のスイッチ手段（図示せず）を閉鎖することによって行うことができる。
【００３７】
別の用途分野において、ガス搬送システムは、始動運転以外、例えば加速中又は全負荷の下のエンジン１のリッチ運転中にエミッションを低減するために使用される。これらの条件下では、タービン７を作動する程度に十分な圧力低下がスロットル要素にわたって存在する。ガス搬送システムのこの適用では、ポンプ８は、この場合、好ましくはエンジンから遠くに配置される触媒コンバータ５の入口側の添加点１４の排気ガス内に二次空気を通過させる。この場合、ほぼλＥＧ＝１．０の排気ガスλが設定される。これらの条件下において、排気ガス成分の低減は、触媒コンバータ５によって酸化され、汚染物質のレベルは加速又は全負荷運転中にも低減される。
【００３８】
別の適用領域では、ガス搬送システムは、排気システムの部分を冷却するために使用される。一例として、ポンプ８は、触媒コンバータハウジング又は空隙絶縁付き排気マニホールドの空隙内に比較的低温の周囲空気を吹き込むために使用することができる。ガス搬送システムのこの機能は、排気システム内の基準温度を超えた場合に作動されることが好ましい。これにより、排気システムの過熱又は損傷が防止され、かつ浄化作用を有する構成要素の機能を維持する。
【００３９】
図２は、別の好ましい実施形態のエンジン１及びガス搬送システムの構成を概略的に示している。機能上等しい構成要素の名称は、図１に使用されている名称に対応する。図１に示した実施形態に加えて、この場合、別のガス搬送ユニットがガス搬送システムに割り当てられる。ガス搬送ユニットは、タービン入口ライン９の分岐管に接続される電気駆動式の空気ポンプ１５として設計される。さらに、スロットル要素６の上流側の吸気ライン２に対する接続を遮断するために使用することができる遮断弁２１が、タービン入口ライン９に設けられる。エンジン１の始動時、空気ポンプ１５を用いてより急速にタービン７の速度を上げることができる。このため、スタータ操作の開始において、遮断弁２１が閉鎖され、弁２０が開放され、また空気ポンプがスイッチオンされる。したがって、始動運転が始まると、実際に空気がタービン７を介して供給される。したがって、スロットル要素６にわたる圧力差の形成に関わらず、短時間後に、後酸化に十分な二次空気量を排気マニホールド３に送ることができ、燃料噴射が図１に示した実施形態と同一の方法で実行される。十分な圧力差がスロットル要素６にわたって形成されると、空気ポンプがスイッチオフされ、遮断弁２１が開放される。次に、タービン７は、スロットル要素６にわたる圧力差によって引き起こされるライン９、１０を流れる気流によって駆動される。ガス搬送システムの別のすべての機能は、図１に示した実施形態と同一である。
【００４０】
図３は、別の好ましい実施形態のエンジン１及びガス搬送システムの構成を概略的に示している。機能上等しい構成要素は、図１と同一の参照番号で示されている。図１に示した実施形態に加えて、この場合、別のガス搬送ユニットがガス搬送システムに割り当てられる。ガス搬送ユニットは、タービン出口ライン１０の二次分岐管に配置される排気可能なガス容器１６として設計される。ガス容器は、入口側及び出口側で遮断弁２２と２３それぞれによって遮断することができる。エンジン１の始動中、排気されたガス容器１６を用いてより急速にタービン７の速度を上げることができる。このため、スタータ操作が始まるとき、遮断弁２２は、排気されたガス容器１６の入口側で開放される。弁２０と２３は閉鎖されたままである。したがって、始動運転が始まると、実際に、排気されたガス容器１６内にタービン７を介して空気が搬送される。したがって、スロットル要素６にわたる圧力差の形成に関わらず、短時間後に、後酸化に十分な二次空気量を排気マニホールド３に送ることができ、燃料噴射が図１に示した実施形態と同一の方法で実行される。十分な圧力差がスロットル要素６にわたって形成されると、弁２０が開放され、弁２２が開放される。次に、タービン７は、タービン入口ライン９と、弁２０が設けられたタービン出口ライン１０の分岐管とを通した気流によって駆動される。この場合、気流は、スロットル要素６にわたる圧力差によって発生される。スロットル要素６にわたる圧力差の形成と独立してタービン速度を急速に上げることを可能にするために、ガス容器１６は、当然十分なサイズでなければならない。ガス供給システムの別のすべての機能は、図１に示した実施形態と同様である。ガス容器１６の排気を新たに行うため、通常のエンジン作動中に、弁２３は開口し、弁２２が閉鎖される。特に、例えば高いエンジン速度のオーバラン運転中のような、スロットル要素６の下流側の大きな負圧のエンジン作動点において、さらなる始動運転のためにガス容器１６を十分に排気することができる。
【００４１】
図４は、別の好ましい実施形態のエンジン１及びガス搬送システムの構成を概略的に示している。機能上等しい構成要素は、図１で使用される構成要素と同一の参照番号で示されている。図４に示した実施形態では、図１に示した実施形態の機能に加えて、排気ガス再循環を提供することが可能である。このため、ガス供給システムは、ポンプ入口ライン１１の弁２４が設けられた分岐管を有し、この分岐管は排気管４と連通している。周囲と連通したポンプ入口ライン１１の当該部分は、その中に配置された弁２５によって同様に遮断することができる。さらに、スロットル要素６の下流側の吸気ライン２に通じるポンプ出口ライン１２の分岐管が設けられる。この分岐管は、設定可能な弁２６によって同様に遮断することができる。通常のエンジン作動中に、二次空気を供給するためにガス供給システムが必要とされない場合、ポンプ８は、添加点１８において排気ガスを吸気ライン２内に供給することができる。このため、弁２４が開放され、弁２５が閉鎖される。弁２６は、提供すべき排気ガス再循環速度に従って開放される。ポンプ８は、スロットル要素６にわたる圧力差によって引き起こされるタービン７を介した気流によって、上述のように駆動される。図４に示した実施形態は、排気ガスの再循環量が排気管と吸気管との間に存在する圧力差によって決定される受動的排気ガス再循環による標準排気ガス再循環システムと比較して、より高い排気ガス再循環速度を提供することができる。この理由は、ポンプ８によって提供される能動的排気ガス供給である。ガス搬送システムの別のすべての機能は、図１に示した実施形態と同一である。
【００４２】
図５は、別の好ましい実施形態のエンジン１及びガス搬送システムの構成を概略的に示している。機能上等しい構成要素は、図１と同一の参照番号で示されている。図１に示した実施形態と異なり、この場合のポンプ入口ライン１１は、排気可能なガス容器１７に接続される。弁２７によって遮断できる周囲への接続がなお存在する。二次空気を供給するためにガス搬送システムが必要とされない場合、通常のエンジン作動中にポンプ８によってガス容器を排気することができる。このため、弁２７が閉鎖される。ガス容器１７から抽出された空気は、ポンプ出口ライン１２を介して排気ガスに送ることができるか、あるいは図示しない分岐管を介して周囲に放出することができる。減圧によって作動されるサーボシステムは、ガス容器１７に接続され、またここではより詳細に示していないが、ガス容器１７に発生される減圧によって作動することができる。ガス搬送システムの別のすべての機能は、図１に示した実施形態となお同一である。
【００４３】
本発明による内燃機関及びガス搬送システムの実施形態により、説明したように、内燃機関の低エミッション運転を提供することが可能である。二次空気の供給に加えて存在するガス搬送システムの機能は、ガス搬送システムがより良く利用され、またいくつかの構成要素を省略できることを意味する。この関連で、例示した実施形態に対する修正が、ガス搬送システム内の追加のライン又は弁を使用することによって、本発明の範囲内で可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ガス搬送システムを有する本発明による内燃機関の実施形態の概略ブロック図。
【図２】ガス搬送システムを有する本発明による内燃機関の別の実施形態の概略ブロック図。
【図３】ガス搬送システムを有する本発明による内燃機関の別の実施形態の概略ブロック図。
【図４】ガス搬送システムを有する本発明による内燃機関の別の実施形態の概略ブロック図。
【図５】ガス搬送システムを有する本発明による内燃機関の別の実施形態の概略ブロック図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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