DE102015203788B4

DE102015203788B4 - Internal combustion engine with a device for pulse charging and method for operating such an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102015203788B4
Application number: DE102015203788.6A
Authority: DE
Inventors: Jean-Philippe Pützer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: DE102015203788A1

Abstract

Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, bei der jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung (1a) des Ansaugsystems (1) anschließt und jede Einlassöffnung mit einem Ventil ausgestattet ist, um die Einlassöffnung zu versperren oder im Rahmen eines Ladungswechsels freizugeben, und eine Vorrichtung (2) zur Impulsaufladung mit mindestens zwei verschwenkbaren Klappen (3a, 3b) vorgesehen ist, bei der- die mindestens zwei Klappen (3a, 3b) diametral gegenüberliegend und jeweils mit einem ortsfesten Schenkel unter Ausbildung einer Lagerung (6a, 6b) an einer Wandung (1b) des Ansaugsystems (1) gelagert sind,- die mindestens zwei Klappen (3a, 3b) in einer Schließstellung jeweils mit einem dem ortsfesten Schenkel gegenüberliegenden freien Schenkel an einem als Auflager dienenden und das Ansaugsystem (1) entlang einer Steglängsachse (7b) durchquerenden Steg (7a) aufliegen und das Ansaugsystem (1) verschließen, und- die mindestens zwei Klappen (3a, 3b) in einer Offenstellung das Ansaugsystem (1) freigeben, dadurch gekennzeichnet, dass- jede Klappe (3a, 3b) an dem freien Schenkel mit mindestens einem Permanentmagneten (4a, 4b) ausgestattet ist, wobei die Orientierung der Magnetfelder der Permanentmagnete (4a, 4b) der mindestens zwei Klappen (3a, 3b) bezüglich des Stegs (7a) diametral entgegengesetzt ist, und- der Steg (7a) mit einer bestrombaren Spule (7c) ausgestattet ist.Internal combustion engine with at least one cylinder, in which each cylinder has at least one inlet opening for supplying fresh air via an intake system, an intake line (1a) of the intake system (1) connecting to each inlet opening and each inlet opening being equipped with a valve to close the inlet opening block or release within the framework of a charge change, and a device (2) for pulse charging with at least two pivotable flaps (3a, 3b) is provided, in which - the at least two flaps (3a, 3b) diametrically opposite and each with a fixed leg underneath Form a bearing (6a, 6b) on a wall (1b) of the intake system (1), - the at least two flaps (3a, 3b) in a closed position, each with a free leg opposite the stationary leg on a serving as a support and rest the suction system (1) along a web (7a) crossing a longitudinal axis (7b) and close the suction system (1), and - the at least two flaps (3a, 3b) release the suction system (1) in an open position, characterized in that - each flap (3a, 3b) on the free leg with at least one permanent magnet ( 4a, 4b), the orientation of the magnetic fields of the permanent magnets (4a, 4b) of the at least two flaps (3a, 3b) with respect to the web (7a) being diametrically opposite, and - the web (7a) with a current-carrying coil ( 7c) is equipped.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, bei der jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung des Ansaugsystems anschließt und jede Einlassöffnung mit einem Ventil ausgestattet ist, um die Einlassöffnung zu versperren oder im Rahmen eines Ladungswechsels freizugeben, und eine Vorrichtung zur Impulsaufladung mit mindestens zwei verschwenkbaren Klappen vorgesehen ist, bei der

- die mindestens zwei Klappen diametral gegenüberliegend und jeweils mit einem ortsfesten Ende unter Ausbildung einer Lagerung an einer Wandung des Ansaugsystems gelagert sind,
- die mindestens zwei Klappen in einer Schließstellung jeweils mit einem dem ortsfesten Ende gegenüberliegenden freien Ende an einem als Auflager dienenden und das Ansaugsystem entlang einer Steglängsachse durchquerenden Steg aufliegen und das Ansaugsystem verschließen, und
- die mindestens zwei Klappen in einer Offenstellung das Ansaugsystem freigeben.

The invention relates to an internal combustion engine with at least one cylinder, in which each cylinder has at least one inlet opening for supplying fresh air via an intake system, an intake duct of the intake system being connected to each inlet opening and each inlet opening being equipped with a valve to block the inlet opening or to release within the framework of a charge change, and a device for pulse charging with at least two pivotable flaps is provided, in which

the at least two flaps are diametrically opposed and are each mounted with a fixed end to form a bearing on a wall of the intake system,
- The at least two flaps rest in a closed position, each with a free end opposite the fixed end on a web serving as a support and crossing the intake system along a longitudinal axis of the web and closing the intake system, and
- the at least two flaps release the intake system in an open position.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zur Impulsaufladung einer derartigen Brennkraftmaschine.Furthermore, the invention relates to a method for operating the device for pulse charging of such an internal combustion engine.

Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 19 273 A1 beschrieben. Die AT 407 426 B beschreibt ein Konzept zur Verbesserung des Spülens einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei dem ein elektromagnetisch entriegelbares Membranventil verwendet wird, mit welchem der Spülstrom unterbrochen und die Spülzeit gesteuert werden kann. Die mindestens eine Klappe, d.h. Membranzunge des Membranventils ist gemäß der AT 407 426 B ferromagnetisch und interagiert mit mindestens einem Elektromagneten, von dem sie in einer der beiden Endstellungen gehalten wird.An internal combustion engine of the type mentioned at the beginning is described, for example, in the German patent application DE 102 19 273 A1 described. The AT 407 426 B describes a concept for improving the flushing of a two-stroke internal combustion engine, in which an electromagnetically unlockable membrane valve is used, with which the flushing flow can be interrupted and the flushing time can be controlled. The at least one flap, ie the diaphragm tongue of the diaphragm valve is according to the AT 407 426 B ferromagnetic and interacts with at least one electromagnet, by which it is held in one of the two end positions.

Sowohl die Klappen der AT 407 426 B als auch die Klappen der DE 102 19 273 A1 werden zwar von einem Magneten angezogen, ziehen aber selbst - ähnlich einem Magneten - nichts an und können auch nicht mit einem anderen Magneten in der Art interagieren, dass die Klappe aufgrund der Orientierung ihres Magnetfeldes von einem Magneten abgestoßen wird.Both the flaps of the AT 407 426 B as well as the flaps of the DE 102 19 273 A1 are attracted by a magnet, but do not attract anything - similar to a magnet - and cannot interact with another magnet in such a way that the flap is repelled by a magnet due to the orientation of its magnetic field.

Die US 5 245 956 A offenbart ein herkömmliches Ventil mit flexiblen und als Klappen dienenden Zungen, insbesondere für den Einsatz in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, wobei die Druckdifferenz über das Ventil hinweg das Öffnen und Schließen der Klappen bzw. Zungen bestimmt. Die JP H 04203212 A zeigt ein ähnliches Konzept.The US 5 245 956 A discloses a conventional valve with flexible tongues serving as flaps, in particular for use in a two-stroke internal combustion engine, the pressure difference across the valve determining the opening and closing of the flaps or tongues. JP H 04203212 A shows a similar concept.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.In the context of the present invention, the term internal combustion engine encompasses diesel engines and gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines that use a hybrid combustion process, as well as hybrid drives that, in addition to the internal combustion engine, include an electric machine that can be connected to the internal combustion engine and which consumes power from the internal combustion engine outputs additional power as a switchable auxiliary drive.

In den letzten Jahren hat sich eine Entwicklung hin zu kleinen, hochaufgeladenen Motoren vollzogen, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet wird. Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Motoren für die Automobilbauindustrie nimmt weiter ständig zu.In recent years, there has been a development towards small, supercharged engines, where supercharging is primarily a process for increasing performance, in which the air required for the engine combustion process is compressed. The economic importance of these engines for the automotive industry continues to grow.

Häufig wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Vorteilhafterweise wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.An exhaust gas turbocharger is often used for charging, in which a compressor and a turbine are arranged on the same shaft. The hot exhaust gas stream is fed to the turbine and relaxes in the turbine, releasing energy, causing the shaft to rotate. The energy given off by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is used to drive the compressor, which is also arranged on the shaft. The compressor conveys and compresses the charge air supplied to it, which causes the cylinders to be charged. A charge air cooler is advantageously provided downstream of the compressor in the intake system, with which the compressed charge air is cooled before it enters the at least one cylinder. The cooler lowers the temperature and thus increases the density of the charge air, so that the cooler also improves the filling of the cylinders, i. H. contributes to a larger air mass. There is a compression by cooling.

Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.The advantage of an exhaust gas turbocharger compared to a mechanical supercharger is that there is no mechanical connection for power transmission between the supercharger and the internal combustion engine, or is necessary. While a mechanical supercharger draws all of the energy required for its drive from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and thus adversely affects efficiency, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

Die Aufladung dient - wie bereits erwähnt - der Leistungssteigerung. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.As already mentioned, charging serves to increase performance. The air required for the combustion process is compressed, which means that each cylinder can be supplied with a larger air mass per work cycle. This allows the Fuel mass and thus the medium pressure can be increased.

Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum verringert, lässt sich das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist.Charging is a suitable means of increasing the output of an internal combustion engine with the same displacement or reducing the displacement while maintaining the same output. In any case, the charging leads to an increase in the installation space and a more favorable power mass. If the displacement is reduced, the load spectrum can be shifted towards higher loads, where the specific fuel consumption is lower.

Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Brennkraftmaschinen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.Supercharging thus supports the constant effort in the development of internal combustion engines to minimize fuel consumption, i. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Die Auslegung der Abgasturboaufladung bereitet häufig Schwierigkeiten, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Nach dem Stand der Technik wird aber ein Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird beispielsweise die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis. Dies hat zur Folge, dass zu niedrigeren Drehzahlen hin das Ladedruckverhältnis und der Ladedruck ebenfalls abnehmen, was gleichbedeutend ist mit einem Drehmomentabfall.The design of exhaust gas turbocharging often creates difficulties, with the aim being a noticeable increase in performance in all engine speed ranges. According to the prior art, however, a drop in torque is observed when the speed falls below a certain speed. This drop in torque is understandable if it is taken into account that the boost pressure ratio depends on the turbine pressure ratio. If, for example, the engine speed is reduced, this leads to a smaller exhaust gas mass flow and thus to a smaller turbine pressure ratio. As a result, the boost pressure ratio and the boost pressure also decrease toward lower speeds, which is equivalent to a drop in torque.

Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann durch Verwendung mehrerer Turbolader verbessert werden, beispielsweise durch mehrere parallel angeordnete Turbinen von kleinerem Turbinenquerschnitt, wobei mit steigender Abgasmenge Turbinen sukzessive zugeschaltet werden, oder auch mittels mehrerer in Reihe geschalteter Abgasturbolader, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient.The torque characteristic of a turbocharged internal combustion engine can be improved by using a plurality of turbochargers, for example by means of several turbines arranged in parallel with a smaller turbine cross-section, turbines being switched on successively as the amount of exhaust gas increases, or also by means of a plurality of exhaust gas turbochargers connected in series, of which one exhaust gas turbocharger as a high-pressure stage and one exhaust gas turbocharger serves as a low pressure stage.

Neben der Aufladung mittels Abgasturbolader und/oder mechanischem Lader ist aus dem Stand der Technik auch die sogenannte Impulsaufladung bekannt, bei der die Ansaugleitung eines Zylinders stromaufwärts der Einlassöffnung mittels einer Vorrichtung verschließbar ist bzw. temporär verschlossen wird. Während des Ladungswechsels bleibt die Ansaugleitung bei geöffnetem Einlassventil zunächst geschlossen, so dass sich im Rahmen des Ansaugtaktes stromabwärts der Vorrichtung zunehmend ein Unterdruck aufbaut. Wird die Ansaugleitung dann durch Öffnen der Vorrichtung schlagartig freigegeben, beschleunigt der Unterdruck die in der Ansaugleitung befindliche Luftsäule, die mit hohem Impuls in den Zylinder gelangt. Auf diese Weise wird die Füllung des Zylinders mittels Impulsaufladung vergrößert. Die Effekte sind die bereits im Zusammenhang mit der Abgasturboaufladung Beschriebenen. Mittels Impulsaufladung lässt sich insbesondere die Drehmomentcharakteristik der Brennkraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen verbessern. Die Vorrichtung zur Impulsaufladung muss insbesondere über schnelle Schaltzeiten und eine ausreichende Dichtigkeit verfügen, um eine effektive Impulsaufladung bewerkstelligen zu können.In addition to charging by means of an exhaust gas turbocharger and / or mechanical supercharger, so-called pulse charging is also known from the prior art, in which the intake line of a cylinder upstream of the inlet opening can be closed or temporarily closed by means of a device. During the charge change, the intake line initially remains closed when the inlet valve is open, so that a vacuum is increasingly built up downstream of the device as part of the intake stroke. If the intake line is then suddenly released by opening the device, the vacuum accelerates the air column in the intake line, which enters the cylinder with a high impulse. In this way the filling of the cylinder is increased by means of pulse charging. The effects are those already described in connection with exhaust gas turbocharging. In particular, the torque characteristic of the internal combustion engine can be improved at low engine speeds by means of pulse charging. The device for pulse charging must in particular have fast switching times and sufficient tightness in order to be able to effect an effective pulse charging.

Eine Vorrichtung zur Impulsaufladung beschreibt beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift DE 199 08 435 A1 . Wie bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art sind zwei verschwenkbare Klappen vorgesehen, die diametral gegenüberliegend und jeweils mit einem ortsfesten Ende unter Ausbildung einer Lagerung an einer Wandung des Ansaugsystems gelagert sind. Die beiden Klappen sind als dünne Weicheisenbleche ausgebildet und liegen in einer Schließstellung jeweils mit einem dem ortsfesten Schenkel gegenüberliegenden freien Schenkel an einem als Auflager dienenden und das Ansaugsystem entlang einer Steglängsachse durchquerenden Steg auf, wodurch das Ansaugsystem verschlossen wird. Die zwei Klappen werden von Federelementen in die Schließstellung vorgespannt und mittels Magnetfeldern in der Schließstellung gehalten. Die Magnetfelder werden von bestrombaren Spulen erzeugt, welche in ortsfesten zu den Klappen gehörenden Rahmenteilen nahe der Lagerung der Klappen integriert sind.A device for pulse charging, for example, describes the German laid-open specification DE 199 08 435 A1 , As with the device of the type mentioned, two pivotable flaps are provided, which are diametrically opposed and each have a fixed end with the formation of a bearing on a wall of the intake system. The two flaps are designed as thin soft iron sheets and, in a closed position, each have a free leg opposite the fixed leg on a web serving as a support and crossing the intake system along a longitudinal axis of the web, whereby the intake system is closed. The two flaps are pretensioned into the closed position by spring elements and held in the closed position by means of magnetic fields. The magnetic fields are generated by current-carrying coils, which are integrated in fixed frame parts belonging to the flaps near the mounting of the flaps.

Im Rahmen des Ansaugtaktes werden die Klappen dann bei unbestromten Spulen infolge des stromabwärts an ihnen angreifenden Unterdrucks geöffnet. Dabei werden die Klappen von Magnetfeldern anderer in der Wandung des Ansaugsystems vorgesehener bestrombarer Spulen erfasst und in Anlage gezogen, d. h. in die vollständige Offenstellung verbracht. Wird die Bestromung letztgenannter Spulen bei geschlossenem Einlassventil eingestellt, bewegen sich die Klappen im Rahmen einer Schwenkbewegung unter dem Einfluss ihrer Federelemente zurück in die Schließstellung.As part of the intake stroke, the flaps are then opened when the coils are not energized as a result of the negative pressure acting on them downstream. The flaps of magnetic fields of other energizable coils provided in the wall of the intake system are detected and pulled into contact with the valve. H. spent in full open position. If the energization of the latter coils is set with the inlet valve closed, the flaps move back into the closed position as part of a pivoting movement under the influence of their spring elements.

Nachteilig an der Vorrichtung gemäß der DE 199 08 435 A1 ist unter anderem, dass die Klappen ausschließlich infolge des angreifenden Unterdrucks geöffnet und ausschließlich mittels Federelementen geschlossen werden. Die Spulen bzw. Magnetfelder dienen primär dem Halten der Klappen in der Offenstellung bzw. in der Schließstellung. Infolgedessen können die Klappen nicht beliebig verschwenkt, insbesondere nicht gegen einen noch nicht abgebauten Unterdruck geschlossen werden.A disadvantage of the device according to the DE 199 08 435 A1 is, among other things, that the flaps are opened only as a result of the negative pressure applied and are closed exclusively by means of spring elements. The coils or magnetic fields serve primarily to hold the flaps in the open position or in the closed position. As a result, the flaps cannot be pivoted arbitrarily, in particular cannot be closed against a vacuum that has not yet been released.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die über eine verbesserte Impulsaufladung verfügt. Against this background, it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, which has improved pulse charging.

Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zur Impulsaufladung einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.Another object of the present invention is to provide a method for operating the device for pulse charging of such an internal combustion engine.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, bei der jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung des Ansaugsystems anschließt und jede Einlassöffnung mit einem Ventil ausgestattet ist, um die Einlassöffnung zu versperren oder im Rahmen eines Ladungswechsels freizugeben, und eine Vorrichtung zur Impulsaufladung mit mindestens zwei verschwenkbaren Klappen vorgesehen ist, bei der

- die mindestens zwei Klappen diametral gegenüberliegend und jeweils mit einem ortsfesten Schenkel unter Ausbildung einer Lagerung an einer Wandung des Ansaugsystems gelagert sind,
- die mindestens zwei Klappen in einer Schließstellung jeweils mit einem dem ortsfesten Schenkel gegenüberliegenden freien Schenkel an einem als Auflager dienenden und das Ansaugsystem entlang einer Steglängsachse durchquerenden Steg aufliegen und das Ansaugsystem verschließen, und
- die mindestens zwei Klappen in einer Offenstellung das Ansaugsystem freigeben,

die dadurch gekennzeichnet ist, dass

- jede Klappe an dem freien Schenkel mit mindestens einem Permanentmagneten ausgestattet ist, wobei die Orientierung der Magnetfelder der Permanentmagnete der mindestens zwei Klappen bezüglich des Stegs diametral entgegengesetzt ist, und
- der Steg mit einer bestrombaren Spule ausgestattet ist.

The first subtask is solved by an internal combustion engine with at least one cylinder, in which each cylinder has at least one inlet opening for supplying fresh air via an intake system, an intake line of the intake system connecting to each inlet opening and each inlet opening being equipped with a valve around the inlet opening to block or release in the context of a charge change, and a device for pulse charging with at least two pivotable flaps is provided, in which

the at least two flaps are diametrically opposed and are each mounted with a fixed leg to form a bearing on a wall of the intake system,
- The at least two flaps each rest in a closed position with a free leg opposite the stationary leg on a web serving as a support and crossing the intake system along a longitudinal axis of the web and closing the intake system, and
- the at least two flaps release the intake system in an open position,

which is characterized in that

- Each flap on the free leg is equipped with at least one permanent magnet, the orientation of the magnetic fields of the permanent magnets of the at least two flaps being diametrically opposite with respect to the web, and
- The bridge is equipped with an energizable coil.

Ausgehend von der Schließstellung werden die Klappen der erfindungsgemäßen Vorrichtung geöffnet, indem die Spule des Stegs bestromt wird und zwar in der Richtung, dass das Magnetfeld der Spule die Magnetfelder der Permanentmagnete und damit die Klappen abstößt. Dadurch, dass die Orientierung der klappenzugehörigen Permanentmagnete und ihrer Magnetfelder diametral entgegengesetzt ist, können die Klappen mit der Bestromung einer einzelnen Spule verschwenkt und in die Offenstellung überführt werden. Das Ansaugsystem wird auf diese Weise freigegeben.Starting from the closed position, the flaps of the device according to the invention are opened by energizing the coil of the web in the direction that the magnetic field of the coil repels the magnetic fields of the permanent magnets and thus the flaps. Because the orientation of the valve-associated permanent magnets and their magnetic fields is diametrically opposite, the valves can be pivoted with the energization of a single coil and brought into the open position. The suction system is released in this way.

Wie im Stand der Technik wird der Öffnungsvorgang der Klappen im Rahmen eines Ansaugtaktes durch einen stromabwärts der Klappen aufgebauten Unterdruck unterstützt. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird das Öffnen der Klappen aber nicht allein mittels Unterdruck bewerkstelligt, sondern aktiv durch Bestromung der Spule des Stegs gesteuert und forciert.As in the prior art, the opening process of the flaps is supported in the context of an intake stroke by a negative pressure built up downstream of the flaps. In contrast to the prior art, the opening of the flaps is not accomplished solely by means of negative pressure, but is actively controlled and forced by energizing the coil of the web.

Dies ermöglicht zum einen die Realisierung vergleichsweise kurzer Öffnungszeiten und damit eine effektive Impulsaufladung und zum anderen ein Öffnen der Klappen unabhängig vom momentan vorliegenden Druck stromabwärts der Klappen. Folglich können die Klappen während eines Ladungswechsels bei einlassseitig offenem Zylinder auch mehrmals geöffnet werden, um das Ansaugsystem mehrfach freizugeben, was vorteilhaft sein kann.On the one hand, this enables the realization of comparatively short opening times and thus an effective impulse charging, and on the other hand, the flaps can be opened independently of the current pressure downstream of the flaps. Consequently, the flaps can also be opened several times during a charge change with the cylinder open on the inlet side in order to release the intake system several times, which can be advantageous.

Ausgehend von in der Offenstellung befindlichen Klappen können die Klappen in die Schließstellung überführt werden, indem die Bestromung der Spule des Stegs beendet wird. Da die Permanentmagnete der Klappen sich aufgrund ihrer diametral entgegengesetzten Orientierung anziehen, ziehen sich die zugehörigen Klappen gegenseitig in die Schließstellung. Folglich müssen keine Federelemente bzw. Rückstellfedern vorgesehen werden, die die Klappen in Richtung Schließstellung vorspannen und verschwenken.Starting from the flaps in the open position, the flaps can be transferred to the closed position by stopping the energization of the coil of the web. Since the permanent magnets of the flaps attract each other due to their diametrically opposite orientation, the associated flaps pull each other into the closed position. Consequently, no spring elements or return springs have to be provided which pretension and pivot the flaps in the direction of the closed position.

Wird die Bestromung der Spule des Stegs nicht nur beendet, sondern umgekehrt, zieht das Magnetfeld der Spule die Permanentmagnete der Klappen an und unterstützt das Schließen der Klappen aktiv. Dies ermöglicht die Realisierung vergleichsweise kurzer Schließzeiten.If the current supply to the bar of the bridge is not only ended, but vice versa, the magnetic field of the coil attracts the permanent magnets of the flaps and actively supports the closing of the flaps. This enables the realization of comparatively short closing times.

Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die über eine verbesserte Impulsaufladung verfügt.With the internal combustion engine according to the invention, the object on which the invention is based is achieved, namely an internal combustion engine is provided which has improved pulse charging.

Erfindungsgemäß sind die Permanentmagnete der Klappen unterschiedlich ausgerichtet, so dass die Orientierung der Magnetfelder dieser Permanentmagnete diametral entgegengesetzt ist. Dabei wird Bezug genommen auf die Feldlinien zwischen dem Südpol und dem Nordpol der Magnete. Vorliegend bedeutet dies, dass der Südpol des Permanentmagneten der einen Klappe dem Steg zugewandt und der Nordpol dieses Permanentmagneten vom Steg abgewandt ist, während der Südpol des Permanentmagneten der anderen Klappe vom Steg abgewandt und der Nordpol dieses Permanentmagneten dem Steg zugewandt ist (siehe auch Figurenbeschreibung). Durch Umkehr der Stromrichtung in der Spule des Stegs können die Klappen einmal angezogen und ein anderes Mal abgestoßen werden.According to the invention, the permanent magnets of the flaps are oriented differently, so that the orientation of the magnetic fields of these permanent magnets is diametrically opposite. Reference is made to the field lines between the south pole and the north pole of the magnets. In the present case, this means that the south pole of the permanent magnet of one flap faces the web and the north pole of this permanent magnet faces away from the web, while the south pole of the permanent magnet of the other flap faces away from the web and the north pole of this permanent magnet faces the web (see also Figure description). By reversing the current direction in the coil of the bridge, the flaps can be tightened once and pushed off another time.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the internal combustion engine are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Steg in Strömungsrichtung stromlinienförmig ausgebildet ist, so dass der Steg der im Ansaugsystem geführten Luftströmung einen möglichst geringen Widerstand bietet und der Druckverlust in Strömungsrichtung über den Steg hinweg möglichst gering ist.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the web is designed to be streamlined in the flow direction, so that the web offers the least possible resistance to the air flow conducted in the intake system and the pressure loss in the flow direction across the web is as small as possible.

Als Strömungsrichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Hauptströmungsrichtung der Luftströmung im Ansaugsystem bezeichnet, d. h. die Richtung, in welche die Luft im Wesentlichen strömt. In der Regel wird die Strömungsrichtung durch die Mittelachse der Ansaugleitung bzw. des Ansaugsystems vorgegeben.In the context of the present invention, the flow direction is the main flow direction of the air flow in the intake system, i. H. the direction in which the air essentially flows. As a rule, the direction of flow is predetermined by the central axis of the intake line or the intake system.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Steg in einem Schnitt quer zur Steglängsachse ein linsenförmiges bzw. ellipsenförmiges Profil aufweist.In this context, embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the web has a lenticular or elliptical profile in a section transverse to the longitudinal axis of the web.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die bestrombare Spule des Stegs eine Wicklung quer zur Strömungsrichtung aufweist. Erfindungsgemäß ist von einer Wicklung quer zur Strömungsrichtung die Rede, falls die Längsachse der Spule quer zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist bzw. verläuft.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the energizable coil of the web has a winding transverse to the direction of flow. According to the invention, there is talk of a winding transverse to the direction of flow if the longitudinal axis of the coil is oriented or extends transversely to the direction of flow.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Impulsaufladung erfordert eine bestimmte Ausrichtung der Spule und ihrer Wicklung. Um mit der Spule ein Magnetfeld erzeugen zu können, mit dem die Permanentmagnete abgestoßen und die Klappen verschwenkt werden können, muss die Längsachse der Spule quer zur Strömungsrichtung ausgerichtet sein und senkrecht zur Steglängsachse verlaufen.The device for pulse charging according to the invention requires a specific orientation of the coil and its winding. In order to be able to generate a magnetic field with the coil, with which the permanent magnets can be repelled and the flaps can be pivoted, the longitudinal axis of the coil must be aligned transversely to the flow direction and perpendicular to the longitudinal axis of the web.

Dann ist das Magnetfeld der bestromten Spule in der Weise ausgerichtet, dass einer Klappe der Südpol und der anderen gegenüberliegenden Klappe der Nordpol zugewandt ist und umgekehrt bei umgekehrter Stromrichtung.Then the magnetic field of the energized coil is oriented in such a way that one flap faces the south pole and the other opposite flap the north pole and vice versa in the opposite direction of the current.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang daher auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Wicklung der Spule eine Wicklung um eine virtuelle Achse ist, welche senkrecht zur Steglängsachse verläuft.In this context, embodiments of the internal combustion engine are also advantageous in which the winding of the coil is a winding around a virtual axis which runs perpendicular to the longitudinal axis of the web.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Steg drehbar gelagert ist und um die Steglängsachse verdrehbar ist. Verfügt der Steg dann noch über eine gewisse Erstreckung quer zur Steglängsachse, beispielsweise weil der Steg ein linsenförmiges Profil aufweist, hat der Steg eine klappenähnliche Gestalt und kann mittels Verdrehen zur Ladungsbewegung genutzt werden. Eine gesteigerte Ladungsbewegung im Ansaugsystem bzw. im Zylinder unterstützt die Gemischaufbereitung, insbesondere die Homogenisierung der Zylinderfrischladung.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the web is rotatably mounted and can be rotated about the longitudinal axis of the web. If the web then has a certain extent transversely to the longitudinal axis of the web, for example because the web has a lenticular profile, the web has a flap-like shape and can be used to turn the cargo by twisting. An increased charge movement in the intake system or in the cylinder supports the mixture preparation, in particular the homogenization of the fresh cylinder charge.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens eine Klappe unter Verwendung von faserverstärktem Kunststoff gefertigt ist.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which at least one flap is manufactured using fiber-reinforced plastic.

Im Gegensatz zu den Klappen der DE 199 08 435 A1 , die als dünne Weicheisenbleche auch die Funktion eines Ankers übernehmen und magnetisch ausgebildet sind, müssen die Klappen erfindungsgemäß nicht aus magnetischen Werkstoffen gefertigt werden.In contrast to the flaps of the DE 199 08 435 A1 According to the invention, the flaps do not have to be made from magnetic materials as thin soft iron sheets that also function as an anchor and are designed magnetically.

Dieser Umstand kann in vorteilhafter Weise genutzt werden, beispielsweise indem die Klappen unter Verwendung von faserverstärktem Kunststoff gefertigt werden. Derartige Klappen haben gegenüber Weicheisenblechen einen Gewichtsvorteil, was Vorteile bietet im Hinblick auf die Verschwenkzeiten bzw. Verstellzeiten. Zudem sorgt eine aus Kunststoff gefertigte und deshalb elastische Klappe für eine hohe Dichtigkeit der Vorrichtung in der Schließstellung der Klappen. Unter Umständen verfügt die Klappe über eine derart hohe Elastizität, dass die Klappe während des Öffnens im Rahmen des Verschwenkens geknickt wird bzw. der Verschwenkvorgang ein Knicken der Klappe ist, so dass ein Klappenteil um eine Achse in der Klappe verschwenkt wird. Derartigen Klappen wäre dann von Hause aus ein Federelement immanent. In anderen Worten gesagt, wäre das Federelement bereits integraler Bestandteil der Klappe, ohne das ein zusätzliches Bauteil vorgesehen und montiert werden müsste.This fact can be used in an advantageous manner, for example by manufacturing the flaps using fiber-reinforced plastic. Such flaps have a weight advantage over soft iron sheets, which offers advantages with regard to the pivoting times or adjustment times. In addition, a flap made of plastic and therefore elastic ensures a high level of tightness of the device in the closed position of the flaps. Under certain circumstances, the flap has such a high elasticity that the flap is kinked during the pivoting during the opening or the pivoting process is a kinking of the flap, so that a flap part is pivoted about an axis in the flap. Such flaps would then inherently be a spring element. In other words, the spring element would already be an integral part of the flap, without an additional component having to be provided and installed.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Steg unter Verwendung von mindestens einem magnetischen Werkstoff gefertigt ist. Dadurch könnten das Magnetfeld der bestromten Spule des Stegs und folglich die anziehenden und abstoßenden Feldkräfte verstärkt werden. Es können ferromagnetische Materialien zum Einsatz kommen, die sogenannte Elementarmagnete enthalten, die in Weis'schen Bezirken parallel zueinander ausgerichtet sind oder ausgerichtet werden können. Das bedeutet, dass ein äußeres Magnetfeld die Richtung der Elementarmagnete im ferromagnetischen Material so verdreht, dass sie parallel zum äußeren Magnetfeld liegen. Alternativ können paramagnetische Materialien verwendet werden, die im Gegensatz zu ferromagnetischen Materialien nur so lange eine von Null verschiedene Magnetisierung aufweisen, wie sie sich in einem externen Magnetfeld befinden.Embodiments of the internal combustion engine in which the web is manufactured using at least one magnetic material are advantageous. This could strengthen the magnetic field of the energized coil of the bridge and consequently the attractive and repulsive field forces. Ferromagnetic materials can be used that contain so-called elementary magnets that are aligned or can be aligned parallel to each other in Weis districts. This means that an external magnetic field rotates the direction of the elementary magnets in the ferromagnetic material so that they are parallel to the external magnetic field. Alternatively, paramagnetic materials can be used which, in contrast to ferromagnetic materials, have a non-zero magnetization only as long as they are in an external magnetic field.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen jede Klappe mit einem Federelement ausgestattet ist, welches die Klappe in Richtung Schließstellung kraftbeaufschlagt. Auch wenn derartige Federelemente aufgrund des erfindungsgemäßen Prinzips nicht erforderlich sind, können solche Federelemente zur Unterstützung des Schließvorganges eingesetzt werden.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which each flap is equipped with a spring element which acts upon the flap in the direction of the closed position. Even if such spring elements are not required due to the principle of the invention, such spring elements can be used to support the closing process.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das Federelement integral mit der Klappe ausgebildet ist, so dass die Klappe und das Federelement ein monolithisches Bauteil bilden. Neben der bereits beschriebenen Kunststoffklappe mit Knickfähigkeit, der von Hause aus ein Federelement immanent ist, könnte die Klappe auch verformbar, beispielsweise wie eine Blattfeder biegbar sein. Eine Klappe in Gestalt einer Blattfeder könnte mit einem ortsfesten Schenkel unbeweglich an der Wandung des Ansaugsystems gelagert, d. h. fixiert werden. Da keine bewegliche Lagerung, sondern lediglich eine fixe Lagerung erforderlich ist, vereinfacht sich die Lagerung erheblich.In this context, embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the spring element is formed integrally with the flap, so that the flap and the spring element form a monolithic component. In addition to the plastic flap with buckling capacity already described, which is inherently a spring element, the flap could also be deformable, for example, like a leaf spring, it can be bent. A flap in the form of a leaf spring could be immovably mounted on the wall of the intake system with a fixed leg, i. H. be fixed. Since no movable storage, but only a fixed storage is required, the storage is considerably simplified.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen für jede Klappe stromabwärts der Lagerung eine bestrombare Hilfsspule in der Wandung des Ansaugsystems vorgesehen ist. Die Hilfsspulen können unterschiedlichste Aufgaben übernehmen.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which an energizable auxiliary coil is provided in the wall of the intake system for each flap downstream of the bearing. The auxiliary coils can take on a wide variety of tasks.

Ausgehend von in der Offenstellung befindlichen Klappen können die Klappen in die Schließstellung überführt werden, indem die Hilfsspulen in der Art bestromt werden, dass die Magnetfelder der Hilfsspulen die Magnetfelder der Permanentmagnete abstoßen und damit die Klappen in die Schließstellung bewegen.Starting from flaps in the open position, the flaps can be transferred to the closed position by energizing the auxiliary coils in such a way that the magnetic fields of the auxiliary coils repel the magnetic fields of the permanent magnets and thus move the flaps into the closed position.

Wird die Bestromung der Hilfsspulen umgekehrt, zieht das Magnetfeld der Hilfsspule die zugehörige Klappe an und unterstützt das Öffnen der Klappe aktiv. Dies kann zur Verkürzung der Öffnungszeiten beitragen.If the energization of the auxiliary coils is reversed, the magnetic field of the auxiliary coil attracts the associated flap and actively supports the opening of the flap. This can help shorten opening hours.

Die Hilfsspulen können auch dazu verwendet werden, die Klappen in der Offenstellung zu halten.The auxiliary coils can also be used to hold the flaps in the open position.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das durch die Vorrichtung zur Impulsaufladung hindurchführende Ansaugsystem als Schwingrohr ausgebildet ist. Dabei wird die Länge des Schwingrohrs in der Regel auf einen bestimmten Drehzahlbereich ausgelegt, in dem eine besonders gute Füllung erzielt werden soll, beispielsweise auf den unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine, der häufig eine schlechte Drehmomentcharakteristik aufweist. Unter Umständen ist das Schwingrohr in der Länge veränderbar, beispielsweise als schaltbares Schwingrohr ausgelegt.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the intake system passing through the device for pulse charging is designed as an oscillating tube. The length of the vibrating tube is usually designed for a specific speed range in which particularly good filling is to be achieved, for example the lower speed range of the internal combustion engine, which often has poor torque characteristics. Under certain circumstances, the length of the vibrating tube can be changed, for example designed as a switchable vibrating tube.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das Ansaugsystem in dem Bereich, in dem die Vorrichtung zur Impulsaufladung vorgesehen ist, einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Ein rechteckiger bzw. polygonaler Querschnitt vereinfacht die Geometrie der Vorrichtung, insbesondere der Klappen erheblich.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the intake system has a rectangular cross section in the area in which the device for pulse charging is provided. A rectangular or polygonal cross section considerably simplifies the geometry of the device, in particular the flaps.

Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zur Impulsaufladung einer Brennkraftmaschine einer vorstehend beschriebenen Art aufzuzeigen, wird gelöst durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ausgehend von in der Schließstellung befindlichen Klappen die Spule des Stegs in der Art bestromt wird, dass sich das Magnetfeld der Spule und die Magnetfelder der Permanentmagnete der Klappen abstoßen, wodurch die Klappen in die Offenstellung überführt werden und das Ansaugsystem freigegeben wird.The second sub-task underlying the invention, namely to demonstrate a method for operating the device for pulse charging an internal combustion engine of the type described above, is achieved by a method which is characterized in that, starting from flaps located in the closed position, the coil of the bridge in the It is energized in such a way that the magnetic field of the coil and the magnetic fields of the permanent magnets of the flaps repel one another, as a result of which the flaps are moved into the open position and the suction system is released.

Das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine Gesagte gilt ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren.The statements made in connection with the internal combustion engine according to the invention also apply to the method according to the invention.

Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen die mindestens eine Einlassöffnung durch Betätigen des zugehörigen Ventils zwecks Ladungswechsel freigegeben wird bevor die Spule des Stegs bestromt wird.Process variants are advantageous in which the at least one inlet opening is opened by actuating the associated valve for the purpose of changing charges before the coil of the web is energized.

Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen die Spule des Stegs während des Ladungswechsels mindestens zweimal bestromt wird, um das Ansaugsystem mindestens zweimal freizugeben.Process variants are advantageous in which the coil of the web is energized at least twice during the charge change in order to release the intake system at least twice.

Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen ausgehend von in der Offenstellung befindlichen Klappen die Bestromung der Spule des Stegs beendet wird, wodurch die Klappen in die Schließstellung überführt werden und das Ansaugsystem verschlossen wird.Process variants are advantageous in which, starting from flaps located in the open position, the energization of the coil of the web is ended, as a result of which the flaps are moved into the closed position and the suction system is closed.

Vorteilhaft können auch Verfahrensvarianten sein, bei denen ausgehend von in der Offenstellung befindlichen Klappen die Bestromung der Spule des Stegs umgekehrt wird, so dass das Magnetfeld der Spule die Permanentmagnete der Klappen anzieht, wodurch die Klappen in die Schließstellung überführt werden und das Ansaugsystem verschlossen wird.Process variants can also be advantageous in which, starting from the flaps in the open position, the energization of the coil of the bridge is reversed, so that the magnetic field of the coil attracts the permanent magnets of the flaps, as a result of which the flaps are moved into the closed position and the suction system is closed.

Zum Betreiben einer Vorrichtung, bei der für jede Klappe stromabwärts der Lagerung eine bestrombare Hilfsspule in der Wandung des Ansaugsystems vorgesehen ist, sind Verfahrensvarianten vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Hilfsspulen in der Art bestromt werden, dass sich das Magnetfeld einer Hilfsspule und das Magnetfeld des mindestens einen Permanentmagneten der zugehörigen Klappe anziehen, wodurch die Überführung der Klappen in die Offenstellung unterstützt wird und/oder die Klappen in der Offenstellung gehalten werden. For operating a device in which an auxiliary coil which can be energized in the wall of the intake system is provided for each flap downstream of the bearing, method variants are advantageous which are characterized in that the auxiliary coils are energized in such a way that the magnetic field of an auxiliary coil and the Attract the magnetic field of the at least one permanent magnet of the associated flap, which supports the transfer of the flaps into the open position and / or the flaps are held in the open position.

Zum Betreiben einer Vorrichtung, bei der für jede Klappe stromabwärts der Lagerung eine bestrombare Hilfsspule in der Wandung des Ansaugsystems vorgesehen ist, können auch Verfahrensvarianten vorteilhaft sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass ausgehend von in der Offenstellung befindlichen Klappen die Hilfsspulen in der Art bestromt werden, dass sich das Magnetfeld einer Hilfsspule und das Magnetfeld des mindestens einen Permanentmagneten der zugehörigen Klappe abstoßen, wodurch die Klappen in die Schließstellung überführt werden und das Ansaugsystem verschlossen wird.To operate a device in which an auxiliary coil that can be energized in the wall of the intake system is provided downstream of the bearing for each valve, process variants can also be advantageous, which are characterized in that the auxiliary coils are energized in this way, starting from the valves in the open position that the magnetic field of an auxiliary coil and the magnetic field of the at least one permanent magnet of the associated flap repel, as a result of which the flaps are moved into the closed position and the suction system is closed.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den 1a, 1b und 2 näher beschrieben. Hierbei zeigt:

1a schematisch einen Abschnitt des Ansaugsystems und die in der Schließstellung befindliche Vorrichtung zur Impulsaufladung gemäß einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine, teilweise im Halbschnitt,
1b schematisch die in 1a dargestellte Vorrichtung zur Impulsaufladung in der Offenstellung, teilweise im Halbschnitt, und
2 schematisch die Spule des Stegs der in den 1a und 1b dargestellten Vorrichtung zur Impulsaufladung.

The invention is explained below using an exemplary embodiment according to FIGS 1a . 1b and 2 described in more detail. Here shows:

1a schematically a section of the intake system and the device for pulse charging in the closed position according to a first embodiment of the internal combustion engine, partly in half section,
1b schematically the in 1a shown device for pulse charging in the open position, partially in half section, and
2 schematically the coil of the bridge in the 1a and 1b shown device for pulse charging.

1a zeigt schematisch einen Abschnitt des Ansaugsystems 1 und die in der Schließstellung befindliche Vorrichtung 2 zur Impulsaufladung gemäß einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine, teilweise im Halbschnitt. 1a shows schematically a portion of the intake system 1 and the device in the closed position 2 for pulse charging according to a first embodiment of the internal combustion engine, partly in half section.

Die Vorrichtung 2 zur Impulsaufladung umfasst zwei verschwenkbare Klappen 3a, 3b, die diametral gegenüberliegend und jeweils mit einem ortsfesten Schenkel unter Ausbildung einer Lagerung 6a, 6b an einer Wandung 1b des Ansaugsystems 1 gelagert sind. Die zwei Klappen 3a, 3b liegen in der in 1a dargestellten Schließstellung jeweils mit einem dem ortsfesten Schenkel gegenüberliegenden freien Schenkel an einem Steg 7a an. Der drehbar gelagerte Steg 7a, der ein linsenförmiges und damit stromlinienförmiges Profil aufweist, dient den Klappen 3a, 3b als Auflager und durchquert das Ansaugsystem 1 entlang seiner Längsachse 7b, die in 1a senkrecht auf der Zeichenebene steht und um die der Steg 7a verdrehbar ist. Das Ansaugsystem 1 wird vorliegend durch die Klappen 3a, 3b verschlossen.The device 2 includes two swiveling flaps for pulse charging 3a . 3b , the diametrically opposite and each with a fixed leg to form a bearing 6a . 6b on a wall 1b of the intake system 1 are stored. The two flaps 3a . 3b lie in the in 1a Shown closed position each with a free leg opposite the fixed leg on a web 7a on. The swivel-mounted bridge 7a , which has a lenticular and therefore streamlined profile, serves the flaps 3a . 3b as a support and crosses the intake system 1 along its longitudinal axis 7b , in the 1a is perpendicular to the drawing plane and around which the web 7a is rotatable. The intake system 1 is present through the flaps 3a . 3b locked.

Jede Klappe 3a, 3b ist an ihrem freien Schenkel mit einem Permanentmagneten 4a, 4b ausgestattet, wobei die Orientierung der Magnetfelder dieser Permanentmagnete 4a, 4b bezüglich des Stegs 7a diametral entgegengesetzt ist. Der Steg 7a selbst ist mit einer bestrombaren Spule 7c ausgestattet, mit welcher ein Magnetfeld zum Öffnen der Vorrichtung 2 generiert werden kann (siehe auch 2). Da die Permanentmagnete 4a, 4b der Klappen 3a, 3b sich aufgrund ihrer diametral entgegengesetzten Orientierung anziehen, ziehen sich die zugehörigen Klappen 3a, 3b bei unbestromter Spule 7c gegenseitig in die Schließstellung, wodurch auch die Dichtigkeit der Vorrichtung 2 in der Schließstellung erhöht wird.Every stone 3a . 3b is on its free leg with a permanent magnet 4a . 4b equipped, the orientation of the magnetic fields of these permanent magnets 4a . 4b regarding the footbridge 7a is diametrically opposite. The jetty 7a itself is with an energizable coil 7c equipped with which a magnetic field to open the device 2 can be generated (see also 2 ). Because the permanent magnets 4a . 4b the flaps 3a . 3b attract due to their diametrically opposite orientation, the associated flaps pull 3a . 3b with de-energized coil 7c each other in the closed position, which also causes the tightness of the device 2 is increased in the closed position.

Ausgehend von der in 1a dargestellten Schließstellung der Klappen 3a, 3b wird die Spule 7c des Stegs 7a zwecks Impulsaufladung in der Art bestromt, dass sich das Magnetfeld der Spule 7c und die Magnetfelder der Permanentmagnete 4a, 4b abstoßen, wodurch die Klappen 3a, 3b in die Offenstellung überführt werden und das Ansaugsystem 1 freigegeben wird.Starting from the in 1a shown closed position of the flaps 3a . 3b becomes the coil 7c of the jetty 7a for the purpose of pulse charging in such a way that the magnetic field of the coil 7c and the magnetic fields of the permanent magnets 4a . 4b repel, causing the flaps 3a . 3b be transferred to the open position and the intake system 1 is released.

1b zeigt schematisch die in 1a dargestellte Vorrichtung 2 zur Impulsaufladung in der Offenstellung, teilweise im Halbschnitt. Die beiden Klappen 3a, 3b geben in der Offenstellung das Ansaugsystem 1 frei. 1b shows schematically the in 1a shown device 2 for pulse charging in the open position, partly in half cut. The two flaps 3a . 3b give the intake system in the open position 1 free.

Für jede Klappe 3a, 3b ist stromabwärts ihrer Lagerung 6a, 6b eine bestrombare Hilfsspule 5a, 5b in der Wandung 1b des Ansaugsystems 1 vorgesehen, die unterschiedlich verwendet werden kann. Die bestromten Hilfsspulen 5a, 5b können beispielsweise die Klappen 3a, 3b in der Offenstellung halten. Bei geeigneter Bestromung der Hilfsspulen 5a, 5b zieht das Magnetfeld der Hilfsspule 5a, 5b die zugehörige Klappe 3a, 3b an und unterstützt auf diese Weise den Öffnungsvorgang der Klappe 3a, 3b.For every flap 3a . 3b is downstream of their storage 6a . 6b an energizable auxiliary coil 5a . 5b in the wall 1b of the intake system 1 provided that can be used differently. The energized auxiliary coils 5a . 5b can, for example, the flaps 3a . 3b hold in the open position. With suitable energization of the auxiliary coils 5a . 5b draws the magnetic field of the auxiliary coil 5a . 5b the associated flap 3a . 3b and in this way supports the opening process of the flap 3a . 3b ,

Ausgehend von der in 1b dargestellten Offenstellung können die Klappen 3a, 3b in die Schließstellung überführt werden, indem die Hilfsspulen 5a, 5b in der Art bestromt werden, dass sich die Magnetfelder der Hilfsspulen 5a, 5b und die Magnetfelder der Permanentmagnete 4a, 4b abstoßen, wodurch die Klappen 3a, 3b in die Schließstellung bewegt werden.Starting from the in 1b illustrated open position can the flaps 3a . 3b be brought into the closed position by the auxiliary coils 5a . 5b be energized in such a way that the magnetic fields of the auxiliary coils 5a . 5b and the magnetic fields of the permanent magnets 4a . 4b repel, causing the flaps 3a . 3b be moved into the closed position.

Vorliegend sind die Klappen 3a, 3b biegbar, so dass die Klappen 3a, 3b über ein integrales Federelement verfügen, welches den Schließvorgang unterstützt, d. h. die dazugehörige Klappe 3a, 3b in Richtung Schließstellung vorspannt bzw. kraftbeaufschlagt. Die Klappen 3a, 3b können daher ortsfest und unbeweglich mittels fixer Lagerung 6a, 6b an der Wandung 1b des Ansaugsystems 1 gelagert, d. h. fixiert werden. Dies vereinfacht die Lagerung 6a, 6b erheblich. Bei geeigneter Bestromung der Spule 7c des Stegs 7a zieht das Magnetfeld der Spule 7c die Klappen 3a, 3b an und unterstützt auf diese Weise den Schließvorgang der Klappen 3a, 3b. The flaps are present 3a . 3b bendable so that the flaps 3a . 3b have an integral spring element that supports the closing process, ie the associated flap 3a . 3b preloaded in the direction of the closed position or acted upon by force. The flaps 3a . 3b can therefore be stationary and immobile by means of fixed storage 6a . 6b on the wall 1b of the intake system 1 stored, ie fixed. This simplifies storage 6a . 6b considerably. When the coil is suitably energized 7c of the jetty 7a draws the magnetic field of the coil 7c the flaps 3a . 3b and in this way supports the closing process of the flaps 3a . 3b ,

2 zeigt schematisch die Spule 7c des Stegs 7a der in den 1a und 1b dargestellten Vorrichtung 2 zur Impulsaufladung. Die bestrombare Spule 7c verfügt über eine Wicklung um eine virtuelle Achse 7d, welche gleichzeitig die Längsachse 7d der Spule 7c darstellt. Diese Längsachse 7d verläuft in den 1a und 1b quer zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Steglängsachse 7b, so dass der Südpol S des Magnetfelds dem Permanentmagneten 4a der einen Klappe 3a und der Nordpol N des Magnetfelds dem Permanentmagneten 4b der anderen Klappe 3b zugewandt ist (siehe auch Figurenbeschreibung). Durch Umkehr der Stromrichtung in der Spule 7c ändert sich diese Orientierung des Magnetfelds, so dass die Klappen 3a, 3b einmal angezogen und ein anderes Mal abgestoßen werden. 2 shows schematically the coil 7c of the jetty 7a the one in the 1a and 1b shown device 2 for pulse charging. The energizable coil 7c has a winding around a virtual axis 7d , which is also the longitudinal axis 7d the coil 7c represents. This longitudinal axis 7d runs in the 1a and 1b transverse to the direction of flow and perpendicular to the longitudinal axis of the web 7b so the south pole S of the magnetic field to the permanent magnet 4a one mouth 3a and the North Pole N of the magnetic field to the permanent magnet 4b the other flap 3b is facing (see also figure description). By reversing the current direction in the coil 7c this orientation of the magnetic field changes so that the flaps 3a . 3b be dressed once and repelled another time.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Ansaugsystemintake system
1a1a: Ansaugleitungsuction
1b1b: Wandung des AnsaugsystemsWall of the intake system
22: Vorrichtung zur ImpulsaufladungDevice for pulse charging
3a3a: erste Klappefirst flap
3b3b: zweite Klappesecond flap
4a4a: Permanentmagnet der ersten KlappePermanent magnet of the first flap
4b4b: Permanentmagnet der zweiten KlappePermanent magnet of the second flap
5a5a: bestrombare Hilfsspule der ersten Klappeenergizable auxiliary coil of the first flap
5b5b: bestrombare Hilfsspule der zweiten Klappeenergizable auxiliary coil of the second flap
6a6a: Lagerung der ersten KlappeStorage of the first flap
6b6b: Lagerung der zweiten KlappeStorage of the second flap
7a7a: Stegweb
7b7b: Längsachse des StegsLongitudinal axis of the web
7c7c: bestrombare Spule des Stegsenergizable coil of the bridge
7d7d: Längsachse der Spule des Stegs, virtuelle Achse der Wicklung Longitudinal axis of the coil of the bridge, virtual axis of the winding
NN: NordpolNorth Pole
SS: SüdpolSouth Pole

Claims

Internal combustion engine with at least one cylinder, in which each cylinder has at least one inlet opening for supplying fresh air via an intake system, an intake line (1a) of the intake system (1) connecting to each inlet opening and each inlet opening being equipped with a valve to close the inlet opening block or release within the framework of a charge change, and a device (2) for pulse charging with at least two pivotable flaps (3a, 3b) is provided, in which - the at least two flaps (3a, 3b) diametrically opposite each other and each with a fixed leg underneath Form a bearing (6a, 6b) on a wall (1b) of the intake system (1), - the at least two flaps (3a, 3b) in a closed position, each with a free leg opposite the fixed leg on a serving as a support and the suction system (1) lies along a web (7a) crossing a longitudinal axis (7b) n and close the intake system (1), and - the at least two flaps (3a, 3b) release the intake system (1) in an open position, characterized in that - each flap (3a, 3b) on the free leg with at least one permanent magnet (4a, 4b), the orientation of the magnetic fields of the permanent magnets (4a, 4b) of the at least two flaps (3a, 3b) with respect to the web (7a) being diametrically opposite, and - the web (7a) with a current-carrying coil (7c) is equipped.

Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the web (7a) is streamlined in the direction of flow.

Internal combustion engine after Claim 2 , characterized in that the web (7a) has a lenticular profile in a section transverse to the longitudinal axis of the web (7b).

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the energizable coil (7c) of the web (7a) has a winding transverse to the direction of flow.

Internal combustion engine after Claim 4 , characterized in that the winding of the coil (7c) is a winding around a virtual axis (7d) which is perpendicular to the longitudinal axis (7b) of the web.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the web (7a) is rotatably mounted and can be rotated about the longitudinal axis (7b).

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one flap (3a, 3b) is manufactured using fiber-reinforced plastic.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the web (7a) is manufactured using at least one magnetic material.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that each flap (3a, 3b) is equipped with a spring element which acts upon the flap (3a, 3b) in the direction of the closed position.

Internal combustion engine after Claim 9 , characterized in that the spring element is formed integrally with the flap (3a, 3b), so that the flap (3a, 3b) and the spring element form a monolithic component.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a flowable auxiliary coil (5a, 5b) is provided in the wall (1b) of the intake system (1) for each flap (3a, 3b) downstream of the bearing (6a, 6b).

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the intake system (1) passing through the device (2) for pulse charging is designed as an oscillating tube.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the intake system (1) has a rectangular cross section in the region in which the device (2) for pulse charging is provided.

Method for operating the device (2) for pulse charging an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that, starting from flaps (3a, 3b) in the closed position, the coil (7c) of the web (7a) is energized in the manner, that the magnetic field of the coil (7c) and the magnetic fields of the permanent magnets (4a, 4b) of the flaps (3a, 3b) repel each other, whereby the flaps (3a, 3b) are transferred to the open position and the suction system (1) is released.

Procedure according to Claim 14 , characterized in that the at least one inlet opening is released by actuating the associated valve for the purpose of changing the charge before the coil (7c) of the web (7a) is energized.

Procedure according to Claim 14 or 15 , characterized in that the coil (7c) of the web (7a) is energized at least twice during the charge change in order to release the suction system (1) at least twice.

Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that, starting from flaps (3a, 3b) in the open position, the energization of the coil (7c) of the web (7a) is ended, whereby the flaps (3a, 3b) into the Be transferred to the closed position and the suction system (1) is closed.

Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that, starting from flaps (3a, 3b) in the open position, the energization of the coil (7c) of the web (7a) is reversed, so that the magnetic field of the coil (7c) Permanent magnets (4a, 4b) of the flaps (3a, 3b) attract, whereby the flaps (3a, 3b) are transferred to the closed position and the suction system (1) is closed.

Method according to one of claims 14 to 18 for operating a device for pulse charging, in which for each flap (3a, 3b) downstream of the bearing (6a, 6b) an energizable auxiliary coil (5a, 5b) in the wall (1b) of the intake system ( 1) is provided, characterized in that the auxiliary coils (5a, 5b) are energized in such a way that the magnetic field of an auxiliary coil (5a, 5b) and the magnetic field of the at least one permanent magnet (4a, 4b) of the associated flap (3a , 3b), whereby the transfer of the flaps (3a, 3b) to the open position is supported and / or the flaps (3a, 3b) are held in the open position.

Method according to one of claims 14 to 19 for operating a device for pulse charging, in which for each flap (3a, 3b) downstream of the bearing (6a, 6b) a current-carrying auxiliary coil (5a, 5b) in the wall (1b) of the intake system ( 1) is provided, characterized in that starting from flaps (3a, 3b) in the open position, the auxiliary coils (5a, 5b) are energized in such a way that the magnetic field of an auxiliary coil (5a, 5b) and the magnetic field of the at least repel a permanent magnet (4a, 4b) of the associated flap (3a, 3b), whereby the flaps (3a, 3b) are transferred to the closed position and the suction system (1) is closed.