WO2005035955A1 - Impulsaufladung - Google Patents
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- WO2005035955A1 WO2005035955A1 PCT/EP2004/011109 EP2004011109W WO2005035955A1 WO 2005035955 A1 WO2005035955 A1 WO 2005035955A1 EP 2004011109 W EP2004011109 W EP 2004011109W WO 2005035955 A1 WO2005035955 A1 WO 2005035955A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/08—Modifying distribution valve timing for charging purposes
- F02B29/083—Cyclically operated valves disposed upstream of the cylinder intake valve, controlled by external means
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
- F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
- F02D9/1005—Details of the flap
- F02D9/1025—Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis
- F02D9/103—Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis the rotation axis being located at an edge
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Definitions
- the present invention relates to an internal combustion engine with at least one intake and one exhaust valve, which are assigned to a cylinder, and with at least one pulse flap, which is arranged in front of the intake valve 1.
- the invention further relates to a method for controlling the pulse flap.
- DE 37 37 824 A1 shows the arrangement of an impulse flap in front of an inlet valve.
- the impulse flap which is referred to there as an additional valve, is switched such that combustion air can freely enter a combustion chamber at the beginning of a suction phase of the cylinder.
- the additional valve should be controlled so that there is no backflow of combustion air entering the combustion chamber.
- a closing phase of the additional valve is intended to create a jam in front of the additional valve, while a suction is to occur behind the additional valve.
- the duration of a closing phase of the additional valve is intended to control the dynamization of the effect of suction and traffic jam.
- the object of the present invention is to achieve an increase in a cylinder charge using an impulse flap.
- An internal combustion engine with at least one intake and one exhaust valve, which are assigned to a cylinder, and at least one impulse flap, which is arranged in an intake manifold between a collector and the intake valve and has a control, has the control in such a way that this one Implemented multiple opening of the pulse flap in one suction stroke of the cylinder.
- This enables several short inlet mass flow pulses to be generated. This is ⁇ diei-ylinderladun ⁇ g ⁇ increased: O ⁇ intake stroke of the cylinder repeatedly opened and then closed again.
- the pulse flap thus does not generate a single inlet mass flow pulse. Rather, it generates several mass flow pulses, which are generated separately from one another during one suction stroke of the cylinder.
- the generation of a plurality of inlet mass flow pulses arranged one behind the other allows a reduction in the height of the mass flow pulse compared to conventional opening methods. In this way, the flow losses generated by a triggered mass current pulse can be reduced. This allows the intake mass integral to be increased. In particular, multiple inlet mass flow pulse generation allows a minimization of flow losses compared to a comparable single inlet mass flow pulse.
- the generation of a plurality of short inlet mass flow pulses arranged in series allows an increase in a differential pressure change applied to the pulse flap.
- the differential pressure In the case of a single mass flow pulse during an intake phase of the cylinder, the differential pressure must be limited in order not to exceed a critical pressure ratio across the pulse valve and, in particular, a supercritical pressure ratio via the pulse valve.
- the differential pressure can be controlled so that a short mass flow pulse is triggered before such a critical or supercritical pressure ratio is established.
- a pressure that subsequently builds up also in the form of, for example, strong pressure vibrations, can be used again to be able to use the pressure conditions via the then closed impulse flap.
- the control allows the pulse flap to be opened so that subcritical flow is made possible. This limits the otherwise occurring losses via the pulse flap.
- the multiple opening of the pulse flap during the suction phase in particular allows use in internal combustion engines in which there are strong pressure fluctuations in the intake manifold, which have hitherto not made it possible to use such means.
- a further development provides that after the impulse flap is opened for the first time, it is closed again.
- the closing can take place completely. However, it can also be done only in part, in particular in such a way that a pressure difference can build up again via the impulse flap. Openings and closings of the pulse flap can also be controlled differently, in particular as a function of a pressure difference that lies above the pulse flap.
- this pressure difference is determined directly or indirectly, a circuit of the pulse flap being derived from the pressure difference.
- the impulse flap is opened when an applied dynamic pressure reaches a size, when a trigger is triggered. pulse mass flow achieves an increase in charge without the energy to be used for this, for example for opening the impulse flap and possible flow losses, exceeding a limit value.
- the limit value can be preset. However, it can also be calculated.
- a configuration defines a critical pressure ratio up to which the pulse flap is opened. If the pressure ratio is above this, the impulse flap is not opened. According to a further embodiment, it is provided that a bandwidth of a pressure ratio is specified, within which the pulse flap is switched.
- the term “impulse flap” is not to be understood as limiting the geometry or shape of this component. Rather, the flap can have one or more components, in particular be subdivided, at least in sections being round, angular and / or curved, over the entire length Extend cross-section or even only partially over it, have one or more materials, are in connection with one or more adjusting means, which for example may have springs and / or spring-like means, magnets, in particular electromagnets, mechanical devices and the like open centrally or on the edge, open and close or open and close like a panel.
- the intake manifold in which the pulse flap is arranged can also be adapted accordingly to the internal combustion engine, its operating areas and to the control of the pulse flap.
- a map for a control device is stored, which has a shifting opening and closing of the pulse flap depending on an operating range of the internal combustion engine.
- One or more characteristic diagrams can be used here, and several dependencies can also be recorded here.
- the operating range of the internal combustion engine is detected, for example, via a rotational speed of the internal combustion engine. However, a load can also be detected.
- the control device is preferably integrated in an engine control.
- the control unit can also be present separately from the engine control and can be controlled by it. In this case, for example, the engine control system can have the corresponding characteristic map as a higher-level control unit.
- the control unit which is separate from the engine control unit, has one or more characteristic maps stored.
- a further development provides that a period of time for the opening of the pulse flap depends on the operating range of the internal combustion engine. In particular when the number of revolutions becomes lower, the duration of the opening of the impulse flap can decrease. Preferably, at a lower rotational speed, a multiple impulse flap opening is created, which has one or more openings than an operating range of the internal combustion engine with higher rotational speeds.
- the internal combustion engine is designed as a long-stroke engine.
- the impulse charging achieved thereby enables the cylinders to be filled particularly well.
- Forced control of the pulse flap is preferably carried out not only during opening but also for closing. According to a further development, it is provided that the impulse flap is permanently subjected to a restoring force when it is in an open position. If an opening force is interrupted, the restoring force returns to a closed position.
- the use of the pulse flap in connection with a control enables use in internal combustion engines that have strong pressure fluctuations and / or pressure fluctuations in the intake manifold.
- the internal combustion engine preferably has a further possibility of charging the internal combustion engine.
- the control of the pulse flap is provided in combination with a combined supercharging.
- the pulse charging made possible by the pulse flap acts as a charging device in an operating range of the internal combustion engine. machine, while another charging system is active in another operating area.
- the control of the pulse flap is provided in the form of a hybrid charge.
- the pulse flap is used as an additional charging system that reinforces charging by another system.
- Exhaust gas turbochargers and mechanical superchargers can be used as additional charging systems.
- the filling of the cylinder can also be improved by means of dynamic charging by changing the length of the intake manifold.
- wastegate superchargers, VTG superchargers and / or VST superchargers can be used as exhaust gas turbochargers.
- Mechanical displacers with internal compression such as, for example, reciprocating piston loaders or screw loaders or without internal compression, such as with the Roots loader, are used as mechanical loaders.
- a pressure wave charger such as a Comprex charger can also be used.
- the additional charging can take place, for example, in the form of a register charging and / or in the form of a two-stage regulated charging.
- the pulse charging by means of the switchable pulse flap can also be integrated into this.
- the charging system is switched via a control unit, wherein the control unit can be integrated in the engine control.
- the structure of the control allows the pulse flap to be used for two, four-cylinder engines or other numbers of cylinders. Since resonance systems could only be used with three cylinders and multiples of this cylinder sequence due to the firing order, the present invention permits an expansion of combined supercharging systems to other cylinder number ratios.
- the impulse flap can be used in both gasoline and diesel internal combustion engines. It can be used in stationary operation as well as in non-stationary internal combustion engines.
- the impulse flap and its control can also be switched in such a way that valve overlap between the inlet and outlet valves is also supported.
- the pulse flap is switched, for example, in such a way that a flushing pressure gradient is used.
- Another embodiment provides that a pressure storage between the pulse flap and the inlet valve is generated, which can be used in particular for purging residual gas.
- the pulse flap is preferably switched in coordination with the openings of the inlet and outlet valves.
- the pulse charging by means of the pulse flap can also be carried out in coordination with the switching of an EGR valve in order to support exhaust gas recirculation.
- a method for controlling a pulse flap is provided, the pulse flap being arranged in front of an inlet valve of a cylinder of an internal combustion engine in an intake manifold, for increasing a cylinder charge, the pulse flap being at least in an operating range during a suction stroke of the cylinder is opened at least twice.
- the method preferably provides that the pulse flap is opened and closed at least twice during the suction stroke of the cylinder.
- a pulse-like intake blockage is generated in front of the pulse flap several times during a suction stroke of the cylinder.
- a further development provides that a multiple inlet mass flow pulse is generated, the integral of which is greater than the inlet mass flow compared to a single inlet mass flow pulse of the same duration.
- pressure storage is used in an antechamber between the impulse flap and the inlet valve.
- the pulse flap is preferably opened when an outlet valve assigned to the inlet valve is open. In this way, valve overlap can be supported by means of pulse charging.
- FIG. 1 shows a schematic view of a cylinder with a pulse flap arranged in front of an inlet valve
- 3 shows a profile of a pulse flap opening in a second operating area
- 4 shows a course of an impulse flap actuation in a third operating range
- FIG. 5 shows a first pressure curve between an impulse flap and an inlet valve and a second pressure curve of a cylinder pressure in an operating range corresponding to that from FIG. 3,
- FIG. 7 shows a course of a pulse flap actuation corresponding to the pressure course from FIG. 5 and the mass flow compensation from FIG. 6.
- the internal combustion engine 1 shows a schematic view of an internal combustion engine 1 with at least one cylinder 2, which has at least one intake valve 3 and one exhaust valve 4.
- a pulse flap 6 is arranged upstream of the inlet valve 3 in an intake manifold 5.
- the impulse flap 6 can be opened in a controlled manner and also preferably closed in a controlled manner.
- the internal combustion engine 1 has, for example, an actuating device 7.
- the actuating device 7 is controlled according to the illustrated embodiment of the internal combustion engine 1 via a control device 8.
- the control unit 8 can be integrated in an engine control unit 9. However, the control unit 8 can also be present separately from the engine control unit 9.
- the engine control unit 9 can have one or more characteristic maps 10 stored, via which the actuating device 7 is controlled.
- the characteristic diagrams cover the operating areas of the internal combustion engine 1 and are in particular designed such that at least multiple opening of the pulse flap 6 is ensured during a suction stroke of the internal combustion engine 1.
- the rotational speed of the internal combustion engine 1 is determined, for example, by means of a sensor (not shown in more detail). This value is entered into the engine control unit 9, so that a state of the pulse flap 6 can be inferred from this and any further values. For example, this state can be "closing" or "opening".
- a map control takes place via the control unit 8, which has the maps required for this stored.
- the engine control unit 9 can carry out a comparison with the control unit 8 in order to ensure a time sequence and checking.
- the engine control unit 9 can also be designed redundantly to the control unit 8: in the event of a failure of the control unit 8
- the engine control unit 9 takes over the further operation of the impulse flap 6.
- the control unit 8 can also have further functions, for example serving as a valve control unit in the case of electro-magnetic valves or other actuated valves.
- a charging device 11 is provided in the intake manifold 5.
- the charging device 11 can be arranged in front of a collector in which two or suction pipes have an opening.
- the collector is not shown here.
- the charging device 1 can, however, also be arranged after a collector.
- the charging device 11 is preferably such that it can be operated in a coordinated manner with the pulse charging by means of the pulse flap 6.
- FIG. 2 shows a profile of a pulse flap opening in a first operating range of a 4-cylinder internal combustion engine. This is operated at 2000 revolutions / minute. It is shown that after passing through the top dead center of the charge exchange (LWOT) at 360 ° crank angle, the intake stroke begins, in the course of which the pulse flap is opened twice to generate mass pulses and is switched accordingly.
- the course of the flap opening as well as the flap closing is preferably straight as shown. However, the course can also follow a different shape, which for example has a curved course, in particular a hyperbolic course.
- the flap opening and the flap closing can each have a different course. There is also the possibility that a course of an opening or closing of the pulse flap has a plateau. In such a case, for example, the pulse flap is not completely opened or closed.
- the opening time of the impulse flap can vary.
- the opening duration preferably takes place as a function of a pressure drop across the impulse flap and its dismantling after the latter has opened. Since a decrease in pressure gradient also depends in particular on the flow conditions in the cylinder, the individual opening times of the impulse flap can also have different lengths. For example, according to a first embodiment, a first opening period is shorter than a subsequent second one. According to a second embodiment, the situation is reversed. Furthermore, the distance between two opening times of the pulse flap can be shortened in such a way that this distance is less than the opening time of the pulse flap. The gradient of the opening and thus the speed of the opening as well as the closing of the impulse flap can also be different.
- the impulse flap can be closed at a time when the piston is still in the suction phase.
- the actual closing process also takes place at a point in time at which the piston reverses movement and has ended its suction phase.
- the impulse flap can still be opened even if, for example, the piston has already passed bottom dead center. Further opening options and closing options also appear from the following figures.
- FIG. 3 shows a course of an impulse flap opening in a second operating range of the internal combustion engine known from FIG. 2.
- the internal combustion engine is operated at 1500 revolutions / minute.
- a sufficient pressure drop is achieved earlier.
- the distance between two openings is also larger in comparison to the distance in FIG. 2.
- a standardized flap opening is indicated on the Y axis. This is related to a 100% open pulse flap. This makes it possible to compare different valve geometries with one another.
- FIG. 4 shows another course of an impulse flap actuation in a third operating range of the internal combustion engine from FIG. 2.
- the impulse flap experiences three opening and closing controls.
- the first opening takes place at a time when the piston is not yet completely at the top dead center of the charge change.
- a first opening of the impulse flap can therefore already be achieved at a point in time at which the suction phase has not yet begun by reversing the movement of the piston.
- 4 also shows that the second pulse mass flow is conducted through the pulse flap shortly after the first pulse mass flow into the cylinder.
- the subsequent third pulse mass flow only takes place with a further, longer crankshaft offset.
- it can be advantageous if, for example, a first short pulse mass flow is triggered, followed by a larger pulse mass flow and then a smaller pulse mass flow.
- FIG. 5 shows a first pressure curve P1 between a pulse flap and an inlet valve and a second pressure curve P2 of a cylinder pressure in an operating range of an internal combustion engine corresponding to that from FIG. 3.
- Both pressure curves P1, P2 indicate the respective influence by opening and closing the impulse flap. If the inlet valve is opened in the area of top dead center when the charge is changed, i.e. at a crank angle of 360 °, and the impulse flap is also opened shortly afterwards, a pressure build-up in front of the impulse flap is released.
- the first pressure curve P1 also drops and balances itself out with the second pressure curve P2 in the cylinder.
- the mass flow pulse occurs in such a way that this compensation takes place within a few crank angle degrees, in particular within less than 40 ° crank angle revolution, preferably less than 30 ° crank angle revolution. Because the outlet valve is already open before the impulse flap is opened, the pressure curve P2 has an oscillation-like, slowly decreasing curve into which the first pressure curve P1 enters.
- the first mass flow pulse enables the pressure in the cylinder to be charged. This is followed by the pressure in the intake manifold up to the impulse flap.
- the impulse flap begins to close at around 405 ° crank angle rotation, the pressure peaks again, although the piston is in the suction phase due to its downward movement and the combustion chamber volume increases steadily.
- the impulse flap is closed at about 420 ° crank angle rotation, the pressure drops again.
- the pressure drop is very steep and only breaks off when the impulse flap is opened again. This happens at about 495 ° crank angle rotation. It should be noted here that the pressure drop across the pulse flap has built up in such a way that a renewed pulse charge causes the pressure curves P1, P2 to rise again despite the further increase in the combustion chamber due to the piston moving downward.
- the second pulse charge has such a strength that a pressure value corresponding to the first pressure peak is thereby achieved.
- a pressure which is above the ambient pressure in particular above 1.3 bar, and preferably at least 1.5 bar.
- FIG. 6 shows a mass flow curve corresponding to the pressure curve from FIG. 5 in the same operating range.
- the mass flow that flows through the intake valve into the cylinder is recorded.
- a mass flow of current begins through the opening of the inlet valve.
- this mass flow flow decreases again, since at this point the mass between the impulse flap and the inlet valve has already largely flowed into the cylinder.
- the mass flow is increased again by the first mass pulse flow due to the opening of the pulse flap. If the impulse flap is closed again, an oscillation occurs between it and the cylinder. However, this oscillation with decreasing amplitude further leads to a mass flow flowing into the cylinder.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (1) mit zumindest jeweils einem Einlass- (3) und einem Auslassventil (4), die einem Zylinder (2) zugeordnet sind, sowie einer Impulsklappe (6), die in einem Saugrohr (5) zwischen einem Sammler und dem Einlassventil (3) angeordnet ist und eine Steuerung hat, die eine Mehrfachöffnung der Impulsklappe (3) in einem Saughub des Zylinders (2) aufweist. Auch wird ein Verfahren zur Steuerung der Impulsklappe (6) vorgeschlagen.
Description
Impulsaufladung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit zumindest jeweils einem Einlaß- und einem Auslaßventile, die einem Zylinder zugeordnet sind, sowie mit zumindest einer Impulsklappe, die vor dem Einlaßventi 1 angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Impulsklappe.
Aus der DE 37 37 824 A1 geht die Anordnung einer Impulsklappe vor einem Einlaßventil hervor. Die dort als Zusatzventil bezeichnete Impulsklappe ist derart geschaltet, daß zu Beginn einer Saugphase des Zylinders Brennluft ungehindert in einen Verbrennungsraum eintreten kann. Das Zusatzventil soll so angesteuert werden, dass es nicht zu einem Rückfluß einer in den Verbrennungsraum eintretenden Brennluft kommt. Durch eine Schließphase des Zusatzventils soll vor dem Zusatzventil ein Stau erzeugt werden, während hinter dem Zusatzventil ein Sog entstehen soll. Über eine Dauer einer Schließphase des Zusatzventiis soll eine Dynamisierung des Effektes von Sog und Stau gesteuert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erhöhung einer Zylinderladung unter Nutzung einer Impulsklappe zu erzielen.
Diese Aufgabe wird mit einer Verbrennungskraftmaschi ne mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einem Verfahren zur Steuerung einer Impulsklappe mit den Merkmalen des Anspruches 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine mit zumindest jeweils einem Einlaß- und einem Auslaßventil, die einem Zylinder zugeordnet sind, sowie zumindest einer Impulsklappe, die in einem Saugrohr zwischen einem Sammler und dem Einlaßventil angeordnet ist und eine Steuerung hat, weist die Steuerung derart auf, daß diese eine Mehr- fachöffnung der Impulsklappe in einem Saughub des Zylinders implementiert hat. Dadurch gelingt, daß mehrere kurze Einlaßmassenstromirnpulse erzeugt werden können. Dadurch~wird diei-ylinderladun~g~erhöht:O^ saughubes des Zylinders mehrfach kurz geöffnet und wiederum geschlossen. Die Impulsklappe erzeugt somit nicht einen einzigen Einlaßmasseπstromimpuls. Vielmehr erzeugt sie mehrere Massenstromimpulse, die voneinander getrennt während des einen Saughubes des Zylinders erzeugt werden.
Die Erzeugung vom mehreren hintereinander angeordneten Einlaßmassenstromimpulsen erlaubt eine Reduzierung einer Höhe des Massenstromimpulses gegenüber herkömmlichen Öffnungsverfahren. Auf diese Weise lassen sich die durch einen ausgelösten Mas- senstromimpuls erzeugten Strömungsverluste reduzieren. Dadurch kann das Einlaßmas- senintegral gesteigert werden. Insbesondere erlaubt eine mehrfache Einlaßmassenstro- mimpulserzeugung eine Minimierung von Strömungsverlusten gegenüber einem vergleichbaren einzigen Einlassmassenstromimpulses.
Des weiteren erlaubt die Erzeugung von mehreren kurzen, hintereinander eingeordneten Einlaßmassenstromimpulsen eine Steigerung einer an der Impulsklappe anliegenden Differenzdruckänderung. Bei einem einzigen Massenstromimpuls während einer Ansaugphase des Zylinders ist der Differenzdruck zu begrenzen, um nicht ein kritisches Druckverhältnisses über der Impulsklappe und insbesondere ein überkritisches Druckverhältnis über die Impulsklappe zu überschreiten. Durch das mehrfache Öffnen der Impulsklappe kann jedoch der Differenzdruck so gesteuert werden, daß vor dem Aufbau eines derartigen kritischen bzw. überkritischen Druckverhältnisses ein kurzer Massenstromimpuls ausgelöst wird. Ein sich nachfolgend aufbauender Druck, auch in Form beispielsweise von starken Druckschwingungen, kann wieder genutzt werden, die Druckverhältnisse über die dann wieder geschlossene Impulsklappe nutzen zu können. Insbesondere erlaubt die Steuerung, daß die Impulsklappe so geöffnet wird, daß ein unterkritisches Durchströmen ermöglicht wird. Dieses begrenzt die ansonsten auftretenden Verluste über die Impulsklappe.
Weiterhin erlaubt die mehrfache Öffnung der Impulsklappe während der Saugphase ins- besondere die Anwendung bei Verbrennungskraftmaschinen, in denen starke Druckfluktuationen im Saugrohr herrschen, die einen Einsatz derartiger Mittel bisher nicht ermöglichten.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass nach einem ersten Öffnen der Impulsklappe diese wie- der geschlossen wird. Das Schließen kann dabei vollständig erfolgen. Er kann jedoch auch nur zu einem Teil erfolgen, insbesondere so, dass sich über die Impulsklappe wieder ein Druckunterschied aufbauen kann. Auch können Öffnungen und Schließungen der Impulsklappe unterschiedlich gesteuert werden, insbesondere in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz, die über der Impulsklappe anliegt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird diese Druckdifferenz direkt oder indirekt ermittelt, wobei aus der Druckdifferenz eine Schaltung der Impulsklappe abgeleitet wird. Beispielsweise wird die Impulsklappe dann geöffnet, wenn ein anliegender Staudruck eine Größe erreicht, bei ein ausgelöster Im-
pulsmassenstrom eine Ladungserhöhung erzielt, ohne dass die dafür aufzuwendende Energie beispielsweise zum Öffnen der Impulsklappe und eventueller Strömungsverluste einen Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert kann einstellbar vorgegeben werden. Er kann jedoch auch rechnerisch ermittelt werden. Insbesondere wird gemäß einer Ausges- taltung ein kritisches Druckverhältnis definiert, bis zu dem ein Öffnen der Impulsklappe ausgeführt. Liegt das Druckverhältnis darüber, wird die Impulsklappe nicht geöffnet. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Bandbreite eines Druckverhältnisses vorgegeben wird, innerhalb dessen eine Schaltung der Impulsklappe erfolgt.
Im übrigen ist der Begriff „Impulsklappe" nicht beschränkend bezüglich einer Geometrie oder einer Gestalt dieses Bauteils zu verstehen. Vielmehr kann die Klappe ein oder mehrere Bestandteile aufweisen, insbesondere unterteilt sein, zumindest abschnittsweise rund, eckig und/oder gebogen sein, sich über den gesamten Querschnitt oder auch nur teilweise über diesen erstrecken, ein oder mehrere Werkstoffe aufweisen, in Verbindung mit ein oder mehreren Stellmitteln stehen, die beispielsweise Federn und/oder federartige Mittel, Magnete, insbesondere Elektromagnete, mechanische Vorrichtungen und ähnliches aufweisen können. Die Impulsklappe kann sich beispielsweise zentral oder randsei- tig öffnen, auf- und zuklappen oder sich blendenartig öffnen und schließen.
Eine Möglichkeit einer Anordnung wie auch einer Bauform einer Impulsklappe geht beispielsweise aus DE 199 08435 A1 hervor. Weitere Beispiele von Anordnungen, Bauformen und Auch Ansteuerungen gehen beispielsweise aus der EP 0 141 165 A2, aus der DE 40 30760 A1 , aus der DE 1 500 159 A1 und aus der DE 3741 880 A1. Auf diese Dokumente wird im Rahmen dieser Offenbarung bezüglich der Anordnung, der Ausgestal- tung wie auch der Stellmittel verwiesen, wobei jeweils unterschiedliche Merkmale aus verschiedenen Dokumenten miteinander kombiniert werden können.
Auch kann das Saugrohr, in dem die Impulsklappe angeordnet ist, entsprechend an die Verbrennungskraftmaschine, deren Betriebsbereiche und an die Steuerung der Impuls- klappe angepasst sein. Beispielweise wird im Rahmen dieser Offenbarung diesbezüglich auf die DE 40 31 886 A1 wie auch auf die DE 3737828 A1 verwiesen.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß ein Kennfeld für ein Steuergerät hinterlegt ist, daß ein in Abhängigkeit von einem Betriebsbereich der Verbrennungskraftma- schine sich verschiebende Öffnung und Schließung der Impulsklappe aufweist. Hierbei können ein oder mehrere Kennfelder genutzt werden, wobei auch mehrere Abhängigkeiten hierin erfaßt sein können. Der Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine wird
beispielsweise über eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine erfaßt. Weiterhin kann jedoch auch eine Last erfaßt werden. Das Steuergerät ist vorzugsweise in eine Motorsteuerung integriert. Auch kann das Steuergerät von der Motorsteuerung getrennt vorliegen und von dieser angesteuert werden. Dabei kann beispielsweise die Motorsteuerung als übergeordnetes Steuergerät das entsprechende Kennfeld aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Steuergerät, welches getrennt vom Motorsteuergerät vorhanden ist, ein oder mehrere Kennfelder hinterlegt aufweist.
Eine Weiterbildung sieht vor, daß eine Zeitdauer der Öffnung der Impulsklappe vom Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine abhängig ist. Insbesondere bei niedriger werdenden Umdrehungszahlen kann die Zeitdauer der Öffnung der Impulsklappe abnehmen. Vorzugsweise wird bei einer niedrigeren Umdrehungsgeschwindigkeit eine mehrfache Impulsklappenöffnung erzeugt, die ein oder mehr Öffnungen aufweist als ein Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine mit höheren Umdrehungszahlen.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Verbrennungskraftmaschine als langhubiger Motor ausgeführt wird. In Verbindung mit der mehrfach öffnenden Impulsklappe erlaubt die dadurch erzielte Impulsaufladung eine besonders gute Befüllung der Zylinder.
Vorzugsweise wird eine Zwangssteuerung der Impulsklappe nicht nur während des Öff- nens sondern auch zum Schließen ausgeführt. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Impulsklappe mit einer Rückstellkraft permanent beaufschlagt ist, wenn sie sich in einer Öffnungsposition befindet. Wird eine Öffnungskraft unterbrochen, erfolgt eine Rückstellung in eine Schließposition durch die Rückstellkraft.
Insbesondere ermöglicht gemäß einer anderen Weiterbildung die Verwendung der Impulsklappe in Verbindung mit einer Steuerung den Einsatz bei Verbrennungskraftmaschi- nen, die starke Druckschwingungen und/oder Druckschwankungen im Saugrohr aufweisen.
Vorzugsweise weist die Verbrennungskraftmaschine neben der Impulsklappe und der zugehörigen Steuerung eine weitere Auflademöglichkeit der Verbrennungskraftmaschine auf. Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuerung der Impulsklappe im Verbund einer kombinierten Aufladung vorgesehen. Dabei wirkt die durch die Impulsklappe ermöglichte Impulsaufladung als Aufladeeinrichtung in einem Betriebsbereich der Verbrennungskraft-
maschine, während in einem anderen Betriebsbereich ein anderes Aufladsystem wirksam ist. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Steuerung der Impulsklappe in Form eine Hybridaufladung vorgesehen. Dabei wird die Impulsklappe als Zusatzaufladesystem verwendet, dass eine Aufladung durch ein anderes System verstärkt. Bei der kombinierten Aufladung ist beispielsweise vorgesehen, daß die Steuerung der Impulsklappe derart erfolgt, daß damit ein Resonanzsystem in einem Aufladesystem abgelöst werden kann.
Als zusätzliche Aufladesysteme können Abgasturbolader wie auch mechanische Lader eingesetzt werden. Auch kann mittels dynamischer Aufladung durch Veränderung der Saugrohrlänge die Befüllung des Zylinders verbessert werden. Als Abgasturbolader können beispielsweise Wastegate-Lader, VTG-Lader und/oder VST-Lader eingesetzt werden. Als mechanische Lader sind beispielsweise mechanische Verdrängerlader mit innerer Verdichtung wie beispielsweise Hubkolbenlader oder Schraubenlader oder ohne innere Verdichtung wie beispielsweise beim Roots-Lader eingesetzt werden. Auch kann ein Druckwellenlader wie beispielsweise ein Comprex-Lader eingesetzt werden.
Die zusätzliche Aufladung kann beispielsweise in Form einer Registeraufladung und/oder in Form einer zweistufigen geregelten Aufladung erfolgen. Auch kann in diese die Impulsaufladung mittels der schaltbaren Impulsklappe integriert sein.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Aufladesystem über ein Steuergerät geschaltet werden, wobei das Steuergerät in die Motorsteuerung integriert sein kann.
Insbesondere gestattet der Aufbau der Steuerung die Nutzung der Impulsklappe für Zwei-, Vier-Zylinder-Motoren oder andere Zylinderzahlen. Da Resonanzsysteme aufgrund der Zündfolge nur bei Drei-Zylindern und vielfachen dieser Zylinderfolge eingesetzt werden konnten, erlaubt die vorliegende Erfindung eine Ausweitung von kombinierten Aufladesystemen auch auf andere Zylinderzahlverhältnisse.
Die Impulsklappe kann bei Benzin- wie auch bei Dieselverbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden. Sie kann im Stationärbetrieb wie auch in instationär betriebenen Verbrennungskraftmaschinen Verwendung finden.
Auch kann die Impulsklappe und deren Ansteuerung so geschaltet werden, dass eine Ventilüberschneidung von Einlaß- und Auslassventil mitunterstützt wird. Die Impulsklappe wird beispielsweise so geschaltet, dass ein Spüldruckgefälle ausgenutzt wird. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass eine Druckspeicherung zwischen der Impulsklappe und
dem Einlassventil erzeugt wird, die insbesondere für eine Restgasausspülung eingesetzt werden kann. Vorzugsweise wird die Impulsklappe in Abstimmung der Öffnungen der Ein- lass- und der Auslassventile geschaltet. Die Impulsaufladung mittels der Impulsklappe kann ebenfalls in Abstimmung mit der Schaltung eines AGR-Ventils ausgeführt werden, um eine Abgasrückführung zu unterstützen.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren zu Steuerung einer Impulsklappe zur Verfügung gestellt, wobei die Impulsklappe vor einem Einlassventil eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine in einem Saugrohr angeordnet ist, zur Erhöhung einer Zylinderladung, wobei während eines Saughubes des Zylinders die Impulsklappe zumindest in einem Betriebsbereich zumindest zweifach geöffnet wird.
Vorzugsweise sieht das Verfahren vor, dass die Impulsklappe während des Saughubes des Zylinders zumindest zweifach geöffnet und geschlossen wird. Insbesondere wird be- absichtigt, dass mehrfach während eines Saughubes des Zylinders ein impulsartiger Ansaugstau vor der Impulsklappe erzeugt wird. Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein mehrfacher Einlassmassenstromimpuls erzeugt wird, dessen Integral über den Einlassmassenstrom größer ist im Vergleich zu einem einzelnen Einlassmassenstromimpuls gleicher Zeitdauer. Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass eine Druckspeicherung in einem Vorraum zwischen der Impulsklappe und dem Einlassventil angewendet wird. Vorzugsweise wird die Impulsklappe geöffnet, wenn ein dem Einlassventil zugeordnetes Auslassventil geöffnet ist. So kann eine Ventilüberschneidung mittels Impulsaufladung unterstützt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Zeichnung hervor. Die dort dargestellten Weiterbildungen sind jedoch nicht beschränkend auszulegen, sondern die dort beschriebenen Merkmale können insbesondere mit den oben schon beschriebenen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Zylinders mit einer vor einem Einlassventil angeordneten Impulsklappe,
Fig. 2 einen Verlauf einer Impulsklappenöffnung in einem ersten Betriebsbereich,
Fig. 3 einen Verlauf einer Impulsklappenöffnung in einem zweiten Betriebsbereich,
Fig. 4 einen Verlauf einer Impulsklappenbetätigung in einem dritten Betriebsbereich,
Fig. 5 einen ersten Druckverlauf zwischen einer Impulsklappe und einem Einlass- ventil und einen zweiten Druckverlauf eines Zylinderdruckes in einem Betriebsbereich entsprechend dem aus Fig. 3,
Fig. 6 einen Massenstromverlauf entsprechend zum Druckverlauf aus Fig. 5 im gleichen Betriebsbereich und
Fig. 7 einen Verlauf einer Impulsklappenbetätigung entsprechend zum Druckverlauf aus Fig. 5 und zum Massenstromausgleich aus Fig. 6.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Verbrennungskraftmaschine 1 mit zumindest einem Zylinder 2, der zumindest jeweils ein Einlassventil 3 und ein Auslassventil 4 aufweist. Dem Einlassventil 3 ist in einem Saugrohr 5 eine Impulsklappe 6 vorgeordnet. Die Impulsklappe 6 kann gesteuert geöffnet wie auch vorzugsweise gesteuert geschlossen werden. Hierzu weist die Verbrennungskraftmaschine 1 beispielsweise eine Stellvorrichtung 7 auf. Die Stellvorrichtung 7 wird gemäß der dargestellten Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine 1 über ein Steuergerät 8 angesteuert. Das Steuergerät 8 kann in ein Motorsteuergerät 9 integriert sein. Das Steuergerät 8 kann jedoch auch von dem Motorsteuergerät 9 getrennt vorliegen. Beispielsweise kann das Motorsteuergerät 9 ein oder mehrere Kennfelder 10 hinterlegt aufweisen, über die die Stellvorrichtung 7 angesteuert wird. Die Kennfelder decken die Betriebsbereiche der Verbrennungskraftma- schine 1 ab und sind insbesondere derart ausgelegt, dass zumindest ein mehrfaches Öffnen der Impulsklappe 6 während eines Saughubes der Verbrennungskraftmaschine 1 gewährleistet wird. Hierzu wird über einen nicht näher dargestellten Sensor beispielsweise die Umdrehungsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine 1 ermittelt. Dieser Wert geht in das Motorsteuerungsgerät 9 ein, so dass mit diesem und eventuellen weite- ren Werten auf einen Zustand der Impulsklappe 6 geschlossen werden kann. Beispielsweise kann dieser Zustand „Schließen" oder „Öffnen" sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt eine Kennfeldsteuerung über das Steuergerät 8, dass die dafür benötigten Kennfelder hinterlegt aufweist. Beispielsweise kann von dem Motorsteuergerät 9 ein Abgleich mit dem Steuergerät 8 erfolgen, um eine Zeitablauffolge und Überprüfung sicherzustellen. Insbesondere kann das Motorsteuergerät 9 auch redundant zum Steuergerät 8 ausgebildet sein: bei einem Ausfall des Steuergerätes 8
übernimmt das Motorsteuergerät 9 den weiteren Betrieb der Impulsklappe 6. Weiterhin kann das Steuergerät 8 auch weitere Funktionen aufweisen, beispielsweise als Ventilsteuergerät bei elektro-mag netischen Ventilen oder anders betätigten Ventilen dienen.
Weiterhin ist gemäß der dargestellten Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine 1 eine Aufladevorrichtung 11 im Saugrohr 5 vorgesehen. Die Aufladevorrichtung 11 kann vor einem Sammler angeordnet sein, in dem zwei oder Saugrohre eine Mündung aufweisen. Der Sammler ist hier nicht näher dargestellt. Die Aufladevorrichtung 1 kann jedoch auch erst einem Sammler nachgeordnet sein. Vorzugsweise ist die Aufladevorrichtung 11 derart, dass sie in abgestimmter Weise mit der Impulsaufladung mittels der Impulsklappe 6 betrieben werden kann.
Fig. 2 zeigt einen Verlauf einer Impulsklappenöffnung in einem ersten Betriebsbereich einer 4-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine. Diese wird bei 2000 Umdrehungen/ Minute betrieben. Eingezeichnet ist, dass nach Durchlaufen des oberen Totpunktes des Ladungswechsels (LWOT) bei 360° Kurbelwinkel der Ansaughub beginnt, in dessen Verlauf die Impulsklappe zur Erzeugung von Massenimpulsen zweimal geöffnet und dazu entsprechend geschaltet wird. Der Verlauf der Klappenöffnung wie auch der Klappenschließung ist dabei vorzugsweise so wie dargestellt geradlinig verlaufend. Der Verlauf kann jedoch auch einer anderen Form folgen, die beispielsweise einen gebogenen Verlauf, insbesondere eine hyperbelartigen Verlauf besitzt. Auch können die Klappenöffnung und die Klappenschließung jeweils einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass ein Verlauf einer Öffnung bzw. Schließung der Impulsklappe ein Plateau aufweist. Die Impulsklappe wird in einem derartigen Falle beispielsweise nicht vollständig geöffnet bzw. geschlossen.
Die Öffnungsdauer der Impulsklappe kann unterschiedlich sein. Vorzugsweise erfolgt die Öffnungsdauer in Abhängigkeit von einem Druckgefälle über die Impulsklappe und deren Abbau nach Öffnung derselben. Da ein Druckgefälleabbau insbesondere auch von den Strömungsbedingungen im Zylinder abhängt, können die einzelnen Öffnungszeiten der Impulsklappe auch unterschiedliche Längen aufweisen. Beispielsweise ist gemäß einer ersten Ausgestaltung eine erste Öffnungsdauer kürzer als eine nachfolgende zweite. Gemäß einer zweiten Ausgestaltung verhält es sich umgekehrt. Weiterhin kann sich der Abstand zwischen zwei Öffnungszeiten der Impulsklappe derart verkürzen, dass dieser Ab- stand geringer ist als die Öffnungsdauer der Impulsklappe. Auch kann die Gradient der Öffnung und damit die Schnelligkeit der Öffnung wie auch der Schließung der Impulsklappe verschieden sein.
Weiterhin kann die Schließung der Impulsklappe zu einem Zeitpunkt ausgelöst werden, an dem sich der Kolben noch in der Saugphase befindet. Der eigentliche Schließungsvorgang jedoch vollzieht sich auch noch über einem Zeitpunkt hinfort, bei dem der Kolben eine Bewegungsumkehr vollzieht und seine Saugphase beendet hat. Gemäß einer weite- ren Ausgestaltung kann eine Öffnung der Impulsklappe auch dann noch erfolgen, wenn beispielsweise der untere Totpunkt durch den Kolben schon durchlaufen wurde. Weitere Öffnungsmöglichkeiten bzw. Schließungsmöglichkeiten gehen auch aus den nachfolgenden Figuren hervor.
Fig. 3 zeigt einen Verlauf einer Impulsklappenöffnung in einem zweiten Betriebsbereich der aus Fig. 2 bekannten Verbrennungskraftmaschine. Hierbei wird die Verbrennungskraftmaschine bei 1500 Umdrehungen/Minute betrieben. Gegenüber dem Betriebspunkt aus Fig. 2 wird ein ausreichendes Druckgefälle schon früher erreicht. Auch ist der Abstand zwischen zwei Öffnungen größer im Vergleich zum Abstand in Fig. 2. In Fig. 2 wie auch in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 7 ist auf der Y-Achse eine normierte Klappenöffnung angegeben. Diese ist auf eine 100% geöffnete Impulsklappe bezogen. Dadurch gelingt es, unterschiedliche Klappengeometrien miteinander vergleichen zu können.
Fig. 4 zeigt einen andere Verlauf einer Impulsklappenbetätigung in einem dritten Be- triebsbereich der Verbrennungskraftmaschine aus Fig. 2. Hierbei erfährt die Impulsklappe drei Öffnungs- und Schließungsansteuerungen. Die erste Öffnung erfolgt dabei zur einem Zeitpunkt, in dem sich der Kolben noch nicht ganz im oberen Totpunkt des Ladungswechsels befindet. Eine erste Öffnung der Impulsklappe kann daher schon erzielt werden zu einem Zeitpunkt, an dem die Saugphase durch Umkehrung der Bewegung des Kolbens noch nicht begonnen hat. Weiterhin geht aus Fig. 4 hervor, dass der zweite Impulsmassenstrom durch die Impulsklappe kurz nach dem ersten Impulsmassenstrom in den Zylinder geführt wird. Der nachfolgende dritte Impulsmassenstrom dagegen erfolgt erst mit weiterem, längerem Kurbelwellenversatz. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn beispielsweise ein erster kurzer Impulsmassenstrom ausgelöst wird, gefolgt von einem größeren Impulsmassenstrom und anschließend von einem wieder kleinerem Impulsmassenstrom.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Betriebspunkt weist die von Fig. 2 bekannte Verbrennungskraftmaschine eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 1000 Umdrehungen/Minute auf.
Fig. 5 zeigt einen ersten Druckverlauf P1 zwischen einer Impulsklappe und einem Einlassventil und einen zweiten Druckverlauf P2 eines Zylinderdruckes in einem Betriebsbereich einer Verbrennungskraftmaschine entsprechend dem aus Fig. 3. Zur besseren Ü- bersicht ist dieser nochmals als Fig. 7 mitangegeben. Beide Druckverläufe P1 , P2 geben den jeweiligen Einfluß durch Öffnung und Schließung der Impulsklappe an. Wenn im Bereich des oberen Totpunktes beim Ladungswechsel, also etwa bei 360° Kurbelwinkel, das Einlassventil geöffnet wird und kurz darauf ebenfalls die Impulsklappe geöffnet wird, wird ein Druckstau vor der Impulsklappe abgebaut. Daher fällt der erste Druckverlauf P1 auch ab und gleicht sich mit dem zweiten Druckverlauf P2 im Zylinder aus. Insbesondere erfolgt der Massenstromimpuls derart, dass innerhalb von wenigen Kurbelwinkelgraden dieser Ausgleich vollzogen ist, insbesondere innerhalb von weniger als 40° Kurbelwinkelumdrehung, vorzugsweise weniger als 30° Kurbelwinkelumdrehung. Aufgrund des vor einer Öffnung der Impulsklappe schon geöffneten Auslassventils weist der Druckverlauf P2 einen schwingungsähnlichen, langsam abnehmenden Verlauf auf, in den der erste Druckverlauf P1 einläuft.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ermöglicht der erste Massenstromimpuls eine Aufladung des Druckes im Zylinder. Diesem folgt auch der Druck im Saugrohr bis zur Impulsklappe. Bei Beginn des Schließens der Impulsklappe bei etwa 405° Kurbelwinkelumdrehung hat der Druck wieder eine Druckspitze, obwohl der Kolben aufgrund seiner Abwärtsbewegung sich in der Saugphase befindet und das Brennraumvolumen sich stetig vergrößert. Nachdem die Impulsklappe bei etwa 420° Kurbelwinkelumdrehung geschlossen ist, fällt der Druck jedoch wieder ab. Der Druckabfall erfolgt sehr steil und reißt erst dadurch wieder ab, dass die Impulsklappe erneut geöffnet wird. Dieses geschieht bei etwa 495° Kurbel- Winkelumdrehung. Hierbei ist zu beachten, dass das Druckgefälle über die Impulsklappe sich derart aufgebaut hat, dass eine erneute Impulsaufladung zu einem Wiederansteigen der Druckverläufe P1 , P2 trotz weiterer Brennraumzunahme durch den abwärtsfahrenden Kolben verursacht wird. Insbesondere weist die zweite Impulsaufladung eine derartige Stärke auf, dass dadurch ein Druckwert entsprechend der ersten Druckspitze erreicht wird. Auf diese Weise gelingt es bei der anschließenden Richtungsumkehr der Bewegung des Kolbens mit einem Druck einen Verdichtungshub beginnen zu können, der oberhalb des Umgebungsdruckes, insbesondere oberhalb von 1 ,3 bar, und vorzugsweise mindesten 1 ,5 bar beträgt.
Nachdem das Einlassventil wieder geschlossen wurde, nimmt der Druckverlauf P1 auch wieder seinen Eingangsdruck an.
Fig. 6 zeigt einen Massenstromverlauf entsprechend zum Druckverlauf aus Fig. 5 im gleichen Betriebsbereich. Dabei ist der Massenstrom aufgezeichnet, der durch das Einlassventil in den Zylinder überströmt. Einerseits ist deutlich zu erkennen, dass schon kurz vor der ersten Öffnung der Impulsklappe durch die Öffnung des Einlaßventiels eine Mas- senstromfluß einsetzt. Dieser Massenstromfluß senkt sich jedoch wieder ab, da zu diesem Zeitpunkt die zwischen der Impulsklappe und dem Einlassventil befindliche Masse schon zum Großteil in den Zylinder eingeströmt ist. Dadurch entseht an der Impulsklappe ein Unterdruck, wie er auch in Fig. 5 ersichtlich ist. Jedoch wird durch den ersten Massen- impulsstrom aufgrund des Öffnens der Impulsklappe der Massenstrom wieder erhöht. Wird die Impulsklappe wieder geschlossen, entsteht zwischen dieser und dem Zylinder eine Schwingung. Diese Schwingung mit abnehmender Amplitude führt allerdings weiter zu einem Einströmen eines Massenstromes in den Zylinder.
Durch das zweite Öffnen der Impulsklappe ändert sich der Massenstrom jedoch wieder erheblich. Der Massenstrom erreicht dabei Werte, die mindestens doppelt so groß sind wie diejenigen während des ersten Massenstromimpulses. Insbesondere können Massenströme von mehr als 0,15 kg/s erreicht werden. Wird die Ventilklappe wieder geschlossen, beginnen die Schwingungen zwischen der Ventilklappe und dem Zylinder erneut. Dabei entstehen jedoch auch Massenströme, die aus dem Zylinder hin zur Impuls- klappe fließen. Dieses wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass zu diesem Zeitpunkt der Kolben seine Bewegungsrichtung umdreht und das Einlassventil noch nicht wieder vollständig geschlossen ist. Ist das Einlassventil geschlossen, endet auch die Massen- stromschwingung.
Claims
1. Verbrennungskraftmaschine (1) mit zumindest jeweils einem Einlass- (3) und einem Auslassventil (4), die einem Zylinder (2) zugeordnet sind, sowie einer Im- pulsklappe (6), die in einem Saugrohr (5) zwischen einem Sammler und dem Einlassventil (3) angeordnet ist und eine Steuerung hat, die eine Mehrfachöffnung der Impulsklappe (3) in einem Saughub des Zylinders (2) aufweist.
2. Verbrennungskraftmaschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennfeld für ein Steuergerät (8) hinterlegt ist, das eine in Abhängigkeit von einem Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine (1) sich verschiebende Öffnung und Schließung der Impulsklappe (6) aufweist.
3. Verbrennungskraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass eine Zeitdauer der Öffnung der Impulsklappe (6) vom Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine (1) abhängig ist.
4. Verfahren zu Steuerung einer Impulsklappe (6), die vor einem Einlassventil (3) eines Zylinders (2) einer Verbrennungskraftmaschine (1) in einem Saugrohr (5) an- geordnet ist, zur Erhöhung einer Zylinderladung, wobei während eines Saughubes des Zylinders (2) die Impulsklappe (6) zumindest in einem Betriebsbereich zumindest zweifach geöffnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsklappe (6) während des Saughubes des Zylinders (2) zumindest zweifach geöffnet und geschlossen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrfach während eines Saughubes des Zylinders (2) ein impulsartiger Ansaugstau vor der Im- pulsklappe (6) erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrfacher Einlassmassenstromimpuls erzeugt wird, dessen Integral über den Einlassmassenstrom größer ist im Vergleich zu einem einzelnen Einlassmassenstromim- puls gleicher Zeitdauer.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckspeicherung in einem Vorraum zwischen der Impulsklappe (6) und dem Ein- lassventil (3) angewendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsklappe (6) geöffnet wird, wenn ein dem Einlassventil (3) zugeordnetes Auslassventil (4) geöffnet ist.
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DE102014016877A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine |
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Date | Code | Title | Description |
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AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW |
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AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
DPEN | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |