DE19754287A1

DE19754287A1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE19754287A1
Application number: DE19754287A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Herden; Matthais Dr Kuesell
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 1999-06-10
Also published as: JPH11241620A; FR2772077A1

Abstract

The internal combustion engine has at least one cylinder supplied with mixture through at least one induction channel with a controllable induction cross section. At least one valve controlling the inlet cross section is fitted in the induction channel. A preswitch valve (13) controlled in dependence on the engine working cycle is fitted to a valve (16), and may be an electromagnetically operated slide valve.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to an internal combustion engine those mentioned in the preamble of claim 1 Characteristics.

State of the art

Bekannte Brennkraftmaschinen weisen konstante Einlaß- und Auslaßventilerhebungskurven zur Steuerung des Gaswechsels auf. Der Ventilöffnungs- und -schließ zeitpunkt, die Ventilöffnungsdauer und der Ventilhub sind bei jedem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders periodisch konstant. Diese sogenannten Ventilerhe bungskurven sind durch die konstruktiv festgelegte Nockenkontur und -höhe der von der Kurbelwelle ange triebenen und permanent mit dieser umlaufenden Noc kenwelle vorgegeben. Diese von der Nockenwelle vorge gebenen Ventilerhebungskurven stellen einen Kompromiß dar zwischen optimalem Gasdurchsatz bei vollem Lei stungsbedarf und möglichst geringen Verlusten, das heißt einem guten Motorwirkungsgrad, im Teillastbe trieb der Brennkraftmaschine. Known internal combustion engines have constant intake and exhaust valve lift curves to control the Gas change on. The valve opening and closing time, valve opening time and valve lift are at every work cycle of the respective cylinder periodically constant. This so-called valve valve Exercise curves are determined by the constructive Cam contour and height indicated by the crankshaft driven and permanent with this revolving noc kenwelle given. This featured by the camshaft given valve lift curves represent a compromise between optimal gas throughput with full lei need and the lowest possible losses, the means good engine efficiency, at partial load driven the internal combustion engine.

Eine solche Kompromißauslegung kann jedoch nachteilig sein, will man gleichzeitig eine gute Höchstleistung und einen guten Wirkungsgrad im Teillastbereich er zielen. Eine hohe Motorleistung bei höheren Dreh zahlen erfordert sowohl eine lange Ventilöffnungszeit als auch einen großen Ventilhub, um bei jedem Ansaug takt eine möglichst große Menge an Frischgas in den Brennraum strömen zu lassen. Als nachteilig bei einer solchen Auslegung der Ventilsteuerung haben sich die Drosselverluste bei niederen Motordrehzahlen und im Teillastbereich herausgestellt, da für einen derarti gen Betrieb der Brennkraftmaschine die Öffnungszeiten und der Ventilhub, besonders des Einlaßventils, zu lang beziehungsweise zu groß für die benötigte An saugluftmenge sind. Um dennoch eine korrekte Füllung des Brennraumes einstellen zu können, wird der Saug rohrquerschnitt mit einer Drosselklappe reduziert, wodurch allerdings Drosselverluste beim Gaswechsel entstehen. Auch sind dann die Ventilüberschneidungen, das heißt ein Öffnen des Auslaßventils, bevor das Einlaßventil vollständig geschlossen ist, länger, wodurch Spülverluste entstehen und in manchen Be triebspunkten ein zu hoher Restgasanteil im Zylinder verbleibt.However, such a compromise design can be disadvantageous you want a good high performance at the same time and good efficiency in the partial load range aim. High engine power at higher revs paying requires both a long valve opening time as well as a large valve lift to with every intake stroke the greatest possible amount of fresh gas into the To let the combustion chamber flow. As a disadvantage with one such interpretation of the valve timing have Throttle losses at low engine speeds and in Partial load range highlighted because for such a the opening times for the operation of the internal combustion engine and the valve lift, especially the intake valve long or too large for the required type are suction air volume. To ensure correct filling of the combustion chamber, the suction reduced pipe cross-section with a throttle valve, whereby however throttle losses when changing the gas arise. Then the valve overlaps, that is, opening the exhaust valve before that Inlet valve is fully closed, longer, which results in flushing losses and in some cases too high residual gas in the cylinder remains.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, sind Systeme bekannt, die eine Phasenverschiebung von der Einlaß- zur Aus laßerhebungskurve ermöglichen. Damit soll das Drehmo ment der Brennkraftmaschine an der Vollastkurve sowie der Restgasgehalt positiv beeinflußt werden. Als Variationsparameter der Beeinflussung der Ventiler hebungskurven bieten sich grundsätzlich der Ventil hub, der Ventilöffnungszeitpunkt und die Ventilöff nungsdauer an. Bekannt, insbesondere zur Verringerung der Drosselverluste, sind die Beeinflussung des Schließzeitpunktes des Einlaßventils.To remedy this disadvantage, systems are known which is a phase shift from the inlet to the outlet allow elevation curve. So that the torque ment of the internal combustion engine on the full load curve as well the residual gas content can be positively influenced. As Variation parameters for influencing the valves Lift curves are basically the valve stroke, the valve opening time and the valve opening duration. Known, especially for reduction the throttle losses are influencing the Closing time of the intake valve.

Bekannt ist beispielsweise ein variabler Hub des Ein laßventils, kombiniert mit einer stufenlosen Phasen verschiebung der Einlaßöffnungsdauer. Hierzu kann eine zusätzliche Exzenterwelle vorgesehen sein, die beispielsweise mittels eines Elektromotors verstellt wird.A variable stroke of the A is known, for example valve, combined with a stepless phase shift in intake duration. This can an additional eccentric shaft can be provided adjusted for example by means of an electric motor becomes.

Bekannt ist weiterhin ein System zur Variation des Ventilhubes, fest gekoppelt mit der Öffnungszeit. Hier findet eine zusätzliche zweite Einlaßnockenwelle Verwendung, die mit der gleichen Drehzahl läuft wie die bereits vorhandene erste Nockenwelle. Ein spezi elles Getriebe ermöglicht über einen Elektromotor eine Verdrehung der beiden Nockenwellen zueinander. Nachteilig bei derartig konstruktiv relativ aufwen digen Lösungen sind die kostenintensiven Modifika tionen am Zylinderkopf, die durch die zusätzlichen Bauteile entstehen.A system for varying the Valve stroke, permanently linked to the opening time. Here is an additional second intake camshaft Use that runs at the same speed as the already existing first camshaft. A spec elles transmission enables via an electric motor a rotation of the two camshafts to each other. Disadvantageous with such a relatively expensive construction solutions are the cost-intensive modifications cations on the cylinder head, which are characterized by the additional Components are created.

Daneben sind Systeme bekannt, die mittels eines zu sätzlichen Ventils unmittelbar vor dem Einlaßventil die Drosselverluste reduzieren sollen. Es ist bei spielsweise ein in das Saugrohr integrierter Dreh schieber vorgeschlagen. Die Luft durchströmt dabei eine hohle Walze und gelangt durch Schlitze in den Einlaßkanal. Die Walze wird über einen Riemen von der Einlaßnockenwelle angetrieben und kann somit durch zusätzliche verstellbare Spannelemente in der Phasen zuordnung verändert werden. Als Ergebnis erhält man ebenfalls eine Reduzierung der Drosselverluste. Vor teilhaft ist, daß die Zylinderkopfkonstruktion nicht geändert werden muß, und das kleine Volumen des An saugkanals noch etwas Unterdruck aufweist, der für eine gute Gemischaufbereitung der eingespritzten Kraftstoffmenge sorgt. Nachteilig ist jedoch die nun eingeschränkte Variabilität dieses Systems.In addition, systems are known which use a additional valve immediately before the inlet valve reduce throttle losses. It is at for example, a rotation integrated in the intake manifold slide proposed. The air flows through it a hollow roller and passes through slots in the Inlet duct. The roller is held by a belt from the Inlet camshaft driven and can therefore by additional adjustable clamping elements in the phases assignment can be changed. As a result you get also a reduction in throttle losses. Before is partial that the cylinder head construction is not needs to be changed, and the small volume of the An suction channel still has some vacuum, which for a good mixture preparation of the injected Amount of fuel. However, the disadvantage is now limited variability of this system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brenn kraftmaschine zu schaffen, bei der eine Reduzierung von Drosselverlusten möglichst einfach in vorhandene Konstruktionen integrierbar sein soll.The invention has for its object a burning to create an engine with a reduction of throttling losses as easily as possible into existing ones Constructions should be integrable.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vor teil, daß mit sehr einfachen konstruktiven Mitteln, und damit sehr kostengünstig, ein variables System zur Einlaßsteuerung einer Brennkraftmaschine ermög licht wird.The internal combustion engine according to the invention in Features mentioned claim 1 offers the front partly that with very simple constructive means, and therefore very inexpensive, a variable system for inlet control of an internal combustion engine light becomes.

Dadurch, daß den Einlaßventilen jeweils ein Vor schaltventil zugeordnet ist, das vorzugsweise jeweils als elektromagnetisch betätigbare Schieber- oder Klappenventile ausgebildet ist, läßt sich in einfa cher Weise eine drosselfreie Laststeuerung der Brenn kraftmaschine erreichen. Die Vorschaltventile lassen sich ohne Beeinflussung der eigentlichen Zylinder kopfkonstruktion in die Brennkraftmaschine integrie ren. Insbesondere auf Grund ihrer elektromagnetischen Betätigbarkeit, sind diese einfach und robust aufge baut, so daß sie während des bestimmungsgemäßen Ein satzes der Brennkraftmaschine sicher und zuverlässig funktionieren. Insbesondere läßt sich sehr vorteil haft durch eine separate Ansteuerung jedes der Vor schaltventile eine zylinderselektive Füllungssteue rung zur gezielten Beeinflussung einer Gemischbildung (Kraftstoff-Verbrennungsluft-Gemisch) erreichen, so daß der Betrieb der Brennkraftmaschine hinsichtlich Kraftstoffverbrauch, Restgas, Drehmoment und/oder Gemischbildung entsprechend aktueller Betriebsbedin gungen optimal anpaßbar ist. Die zusätzlich zu den Einlaßventilen vorgesehenen Vorschaltventile lassen sich sehr vorteilhaft als separates Modul aufbauen, die in einfacher Weise in beziehungsweise an der Brennkraftmaschine integrierbar sind. Vorzugsweise können die Vorschaltventile in ein der Brennkraft maschine zugeordnetes Saugmodul, das der Bereitstel lung und Verteilung der Verbrennungsluft dient, inte griert werden.The fact that the inlet valves each have a front switching valve is assigned, preferably each as an electromagnetically actuated slide or Flap valves is formed, can be in simple way a throttle-free load control of the burner reach the engine. Leave the ballast valves itself without affecting the actual cylinder Integral head construction in the internal combustion engine ren. Especially due to their electromagnetic Operability, these are simple and robust builds so that it during the intended A set of the internal combustion engine safely and reliably function. In particular, it can be very advantageous through a separate control of each of the pre switching valves a cylinder-selective charge control tion to specifically influence mixture formation (Fuel / combustion air mixture), see above that the operation of the internal combustion engine with respect Fuel consumption, residual gas, torque and / or Mixture formation according to current operating conditions conditions is optimally adaptable. The in addition to the Leave inlet valves provided build up very advantageously as a separate module, which in a simple manner in or on the Internal combustion engine can be integrated. Preferably can the ballast valves in one of the internal combustion machine-assigned suction module, which is provided by the serving and distribution of the combustion air, inte be griert.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, daß die Ansteuerung der Vorschaltventile über eine Motorelektronik erfolgt, die gleichzeitig die Einlaßventile und Kraftstoffeinspritzung der Brenn kraftmaschine steuert. Somit ist ein abgestimmtes Auf- beziehungsweise Zusteuern der Vorschaltventile auf die Ansteuerung der Einlaßventile und der Kraft stoffeinspritzung möglich, so daß mit verhältnismäßig wenig Aufwand der Betrieb der Brennkraftmaschine optimierbar ist. Erfolgt die Steuerung der. Vorschalt ventile zusätzlich in Abstimmung mit verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie der Drehzahl, der Last, der Betriebstemperatur und weite ren Größen, ist der kraftstoffsparende und effektive Betrieb der Brennkraftmaschine weiter optimierbar.In a preferred embodiment of the invention is provided see that the control of the ballast valves over an engine electronics takes place, which at the same time the Inlet valves and fuel injection of the Brenn engine controls. This is a coordinated one Open or close the pilot valves on the control of the inlet valves and the force injection possible, so that with relative little effort to operate the internal combustion engine can be optimized. Is the control of the. Ballast valves also in coordination with various Operating parameters of the internal combustion engine, such as the Speed, the load, the operating temperature and wide sizes, is the most fuel-efficient and effective Operation of the internal combustion engine can be further optimized.

Mit den auch über das Fahrpedal steuerbaren Vor schaltventilen kann ohne Verwendung einer den Wir kungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechternden Drosselklappe die vom Fahrer gewünschte Leistung der Brennkraftmaschine gesteuert werden. Auch ist bei einer solchen Ansteuerung durch eine Motorelektronik eine selektive Zylinderabschaltung auf einfache Weise realisierbar, die im Niedrig- und Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine für einen sehr kraftstoffsparenden Betrieb sorgen kann.With the Vor also controllable via the accelerator pedal switching valves can be used without using the efficiency of the internal combustion engine deteriorating Throttle valve the driver's desired performance Internal combustion engine can be controlled. Is also at such control by motor electronics selective cylinder deactivation in a simple manner feasible in low and partial load operation of the Internal combustion engine for a very fuel efficient Operation can provide.

Die Verschlußeinrichtungen der Vorschaltventile kön nen vorteilhaft sowohl als elektromagnetisch betä tigte Flachschieber oder auch als rotatorisch bewegte Klappen ausgeführt sein. Die jeweilige Ausführungs form läßt sich dabei je nach verfügbarem Einbauraum oder der gewünschten Betätigungsgeschwindigkeit indi viduell auswählen. Eine Ausführungsform mit Flach schieber weist beispielsweise den Vorteil auf, daß der Ansaugkanal im geöffneten Zustand des Vorschalt ventils keinerlei drosselnde Widerstände aufweist, wie es bei einer rotatorisch bewegten Klappe der Fall ist. Bei einer solchen Klappe verbleibt die Drehachse auch im voll geöffneten Zustand in der Mitte des Ansaugkanals. Ein rotatorisch betätigtes Vorschalt ventil kann dafür den Vorteil geringerer Betätigungs kräfte und kürzerer Betätigungszeit aufweisen. The closure devices of the series valves can NEN advantageous both as electromagnetic flat slide or rotated Flaps must be executed. The respective execution shape can be chosen depending on the available installation space or the desired actuation speed indi select viduell. An embodiment with flat slide has for example the advantage that the intake duct when the ballast is open valve has no throttling resistance, as is the case with a rotary flap is. With such a flap, the axis of rotation remains even when fully open in the middle of the Intake duct. A rotating ballast Valve can take advantage of less actuation have strength and shorter operating time.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann auch eine kontinuierliche Betätigung der Vorschalt ventile vorgesehen sein. Je nach der am Elektromagne ten des Vorschaltventils angelegten Spannung ist eine kontinuierliche Betätigung mit nur teilweiser Freiga be des Ansaugkanals möglich. So ist beispielsweise im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine ein teilweises Öffnen, bei dem nicht der gesamte Ansaugquerschnitt freigegeben wird, denkbar, um auf diese Weise die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft nicht zu gering werden lassen.In a further advantageous embodiment, also a continuous actuation of the ballast valves may be provided. Depending on the on the electromagnetic The voltage applied to the ballast valve is a continuous operation with only partial release of the intake duct possible. For example, in Partial load operation of the internal combustion engine is partial Open where not the entire intake cross section is released, conceivable in this way the Airflow velocity not let too little.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further advantageous embodiments of the invention result from the rest, in the subclaims mentioned features.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigen:The invention is described below in exemplary embodiment len with reference to the accompanying drawings tert. Show it:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung ei nes Saugkanals einer Brennkraftmaschine; Figure 1 is a schematic sectional view of egg nes suction channel of an internal combustion engine.

Fig. 2 ein Diagramm mit verschiedenen Zeitver läufen von Ventilbetätigungen von Ein laß-, Auslaß- und Vorschaltventilen; Fig. 2 is a diagram with different time courses of valve actuations of a lass-, exhaust and pilot valves;

Fig. 3a eine Ausführungsform eines Vorschalt ventils mit translatorischer Klappe und einfachwirkendem Elektromagneten mit Rückstellfeder; Figure 3a shows an embodiment of a ballast valve with a translational flap and single-acting electromagnet with return spring.

Fig. 3b eine Ausführungsform eines Vorschalt ventils mit translatorischer Klappe und doppeltwirkendem Elektromagneten; Figure 3b shows an embodiment of a ballast valve with a translational flap and double-acting electromagnet.

Fig. 3c eine Ausführungsform eines Vorschalt ventils mit translatorischer Klappe in Schwingankerausführung mit zwei Elektro magneten; FIG. 3c shows an embodiment of a ballast valve magnets translatory oscillating flap in Anke version with two electromagnets;

Fig. 4a eine Ausführungsform eines Vorschalt ventils mit rotatorischer Klappe und einfachwirkendem Elektromagneten mit Rückstellfeder; Figure 4a shows an embodiment of a ballast valve with a rotary flap and single-acting electromagnet with return spring.

Fig. 4b eine Ausführungsform eines Vorschalt ventils mit rotatorischer Klappe und doppeltwirkendem Elektromagneten; 4b shows an embodiment of a ballast with rotary valve flap and double-acting electromagnet.

Fig. 4c eine Ausführungsform eines Vorschalt ventils mit rotatorischer Klappe in Schwingankerausführung mit zwei Elektro magneten und Fig. 4c shows an embodiment of a ballast valve with a rotary flap in a rocker arm design with two electric magnets and

Fig. 5 eine Ausführungsform eines Vorschalt ventils mit Kegelsitzverschluß und einfachwirkendem Elektromagneten mit Rückstellfeder. Fig. 5 shows an embodiment of a ballast valve with cone seat closure and single-acting electromagnet with return spring.

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung die Einbau lage eines erfindungsgemäßen Vorschaltventils 13 in einem Ansaugkanal 12 einer Brennkraftmaschine. Er kennbar ist ein Ausschnitt des Ansaugkanals 12, der zum Brennraum 14 eines Zylinders führt und durch ein bekanntes Einlaßventil 16 mit rundem Tellersitz 18 zum Brennraum 14 hin geöffnet oder verschlossen wer den kann. In Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Einlaßventil 16 ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse 20 angeordnet, die Kraftstoff direkt in den Ansaugkanal 12 vor dem Einlaßventil 16 einspritzt. In Strömungs richtung vor der Einspritzdüse 20 ist ein erfindungs gemäßes Vorschaltventil 13 angeordnet, das in der dargestellten Ausführung einen elektromagnetisch betätigten Flachschieber 22 aufweist, der den Öff nungsquerschnitt des Ansaugkanals 12 vollständig ver schließen oder freigeben kann. Der Flachschieber 22 des Vorschaltventils 13 wird in der dargestellten Ausführungsform in seiner Ruhestellung durch eine Spiralfeder 26 in die Verschlußposition gedrückt. Erst durch die Betätigung eines Elektromagneten 24 wird der Flachschieber 22 gegen die Kraft der Feder 26 verlagert und gibt damit den Ansaugquerschnitt frei. Das Vorschaltventil 13 öffnet und schließt bei jedem Arbeitszyklus des Motors vorzugsweise mit maxi malem Hub. Fig. 1 shows a sectional view of the installation position of a ballast valve 13 according to the invention in an intake duct 12 of an internal combustion engine. It can be seen a section of the intake duct 12 which leads to the combustion chamber 14 of a cylinder and is opened or closed by a known inlet valve 16 with a round plate seat 18 towards the combustion chamber 14 . In the flow direction immediately before the intake valve 16, a fuel injector 20 is arranged, which directly injects fuel into the intake port 12 before the intake valve sixteenth In the flow direction in front of the injector 20 , a ballast 13 according to the invention is arranged, which in the illustrated embodiment has an electromagnetically actuated flat slide valve 22 which can completely close or release the opening cross section of the intake duct 12 . The flat slide 22 of the series valve 13 is pressed in the illustrated embodiment in its rest position by a coil spring 26 in the closed position. Only when an electromagnet 24 is actuated is the flat slide 22 displaced against the force of the spring 26 and thus releases the intake cross section. The ballast valve 13 opens and closes with each stroke of the engine preferably with a maximum stroke.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem von einer nach dem Viertaktverfahren arbeitenden Brennkraftmaschine verschiedene Zeitverläufe der Ventilbetätigungen von Einlaß-, Auslaß- und Vorschaltventilen der Brenn kraftmaschine dargestellt sind. Mit 40 ist eine Ex pansionsphase, mit 42 eine Ausschiebephase, mit 44 eine Ansaugphase und mit 46 eine Kompressionsphase eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Brennraum 14 bezeichnet. In der ersten Zeile 1 sind Ventilerhe bungskurven 6 und 7 von Einlaß- und Auslaßventil eines Zylinders über der Zeit dargestellt. Die Höhe der Ventilerhebungskurve 6 zeigt dabei qualitativ den Ventilhub eines nicht dargestellten Auslaßventils des Zylinders, und die Höhe der Ventilerhebungskurve 7 zeigt qualitativ den Ventilhub des Einlaßventils 16. Die zweite Zeile 2 des Diagramms zeigt die Ventilöff nungskurve S des Vorschaltventils 13 bei Vollast der Brennkraftmaschine. Hier ist erkennbar, daß das Vor schaltventil 13 während der gesamten Öffnungszeit des Einlaßventils 16 voll geöffnet ist. Die Steilheit des Kurvenanstiegs gibt dabei die endlich lange Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des elektromagnetisch betätigten Vorschaltventils 13 an. Wünschenswert ist eine möglichst kurze Betätigungszeit, die jedoch auf grund der Trägheit der bewegten Massen nicht beliebig klein gehalten werden kann. In der dritten Zeile 3 ist eine beispielhafte Kurve 9 für einen Teillast betrieb der Brennkraftmaschine dargestellt. Bei die ser Strategie eines frühen Einlaßschließens (FES) wird das Vorschaltventil 13 weitgehend gleichzeitig mit dem Einlaßventil 16 geöffnet, jedoch bereits nach kurzer Zeit wieder geschlossen. Die vierte Zeile 4 des Diagrammes zeigt eine Strategie eines späten Ein laßschließens (SES), bei der das Vorschaltventil 13 erst eine wählbare Zeitspanne nach dem Schließen des Einlaßventils 16 geschlossen wird. Schließlich ist in der untersten Zeile 5 des Diagrammes eine weitere Strategie eines späten Einlaßöffnens (SEÖ) und frühen Einlaßschließens (FES) dargestellt. Das Vorschaltven til 13 öffnet hierbei erst eine wählbare Zeit nach dem Öffnen des Einlaßventils 16 und schließt bereits wieder vor dem Schließen des Einlaßventils 16. Alle diese dargestellten Strategien lassen sich weiter verfeinern mit einer zusätzlichen Steuerung des Öff nungshubs des Vorschaltventils 13. Beispielsweise kann es im Leerlaufbetrieb oder bei geringer Last durchaus sinnvoll sein, das Vorschaltventil 13 nur teilweise zu öffnen und nicht den gesamten Einlaß querschnitt freizugeben. Ebenso ist eine langsamere Öffnungsgeschwindigkeit der Vorschaltventile 13 mög lich, um auf diese Weise deren Öffnungsquerschnitt mit dem Öffnungshub des Einlaßventiles 16 zu synchro nisieren. Eine solche Ansteuerung kann für einen gleichmäßigen Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit des angesaugten Frischgases und damit für wenig Ver wirbelungen im Ansaugkanal 12 sorgen. Fig. 2 shows a diagram in which from a four-stroke internal combustion engine working various time courses of the valve actuations of intake, exhaust and pilot valves of the internal combustion engine are shown. With 40 is an expansion phase, with 42 an extension phase, with 44 an intake phase and with 46 a compression phase of a fuel-air mixture in a combustion chamber 14 . In the first line 1 Ventilerhe curves 6 and 7 of the intake and exhaust valve of a cylinder are shown over time. The height of the valve lift curve 6 qualitatively shows the valve lift of an unillustrated exhaust valve of the cylinder, and the height of the valve lift curve 7 qualitatively shows the valve lift of the intake valve 16. The second line 2 of the diagram shows the valve opening curve S of the series valve 13 at full load of the internal combustion engine. It can be seen here that the on-off valve 13 is fully open during the entire opening time of the inlet valve 16 . The steepness of the curve rise indicates the finally long opening and closing speed of the electromagnetically actuated ballast valve 13 . It is desirable for the actuation time to be as short as possible, but this cannot be kept as short as desired due to the inertia of the moving masses. The third line 3 shows an exemplary curve 9 for a partial load operation of the internal combustion engine. In this strategy of early inlet closing (FES), the ballast valve 13 is largely opened simultaneously with the inlet valve 16 , but is closed again after a short time. The fourth line 4 of the diagram shows a strategy of a late closing (SES), in which the ballast valve 13 is only closed for a selectable period after the inlet valve 16 has been closed. Finally, the bottom line 5 of the diagram shows another late opening (SEE) and early closing (FES) strategy. The Vorschaltven valve 13 opens only a selectable time after opening the inlet valve 16 and closes again before the closing of the inlet valve 16. All of these strategies shown can be further refined with an additional control of the opening stroke of the ballast valve 13. For example, in Idle operation or at low load may be quite sensible to only partially open the ballast valve 13 and not to open the entire inlet cross section. Likewise, a slower opening speed of the series valves 13 is possible, in order to synchronize their opening cross-section with the opening stroke of the inlet valve 16 in this way. Such control can ensure a steady increase in the flow rate of the fresh gas drawn in and thus for little swirling in the intake duct 12 .

Die Fig. 3a bis 5 zeigen verschiedene Ausführungs formen des Vorschaltventiles 13, sowohl hinsichtlich der elektromagnetischen Betätigung als auch der Klap penform. FIGS. 3a to 5 show various forms of execution Vorschaltventiles 13, both in terms PenFORM of the electromagnetic actuator and the Klap.

So ist in der Fig. 3a eine Ausführungsform mit einer translatorisch verstellbaren Klappe 22, betätigt durch einen einfachwirkenden Elektromagneten 24, dargestellt. Eine Schraubenfeder 26 drückt die als Flachschieber ausgeführte Klappe 22 in die geschlos sene Stellung; der Elektromagnet 24 sorgt jeweils nur für die Öffnung des Vorschaltventils 13. Wird er abgeschaltet, drückt die Feder 26 den Flachschieber in die geschlossene Position zurück. Die Klappe 22 selbst ist als Flachschieber ausgeführt, der in einer Nut 21 quer zur Strömungsrichtung des Ansaugkanals 12 geführt ist.Thus, in FIG. 3a shows an embodiment with a translationally adjustable flap 22, actuated by a single-acting solenoid 24, is shown. A coil spring 26 presses the flap 22 designed as a flat slide valve into the closed position; the electromagnet 24 only provides for the opening of the series valve 13. When it is switched off, the spring 26 presses the flat slide valve back into the closed position. The flap 22 itself is designed as a flat slide valve which is guided in a groove 21 transversely to the flow direction of the intake duct 12 .

Die Fig. 3b zeigt eine weitere Variante mit einer Ausführung des Vorschaltventils 13 mit einer flach schieberförmigen Klappe 22 wie in Fig. 3a, die je doch von einem doppeltwirkenden Elektromagneten 25 betätigt wird. Der doppeltwirkende Elektromagnet 25 sorgt dabei sowohl für die Öffnung als auch für die Schließung der Klappe 22 des Vorschaltventils 13.
Eine weitere Variante zeigt die Fig. 3c. Die trans latorisch bewegte Klappe 22 entsprechend Fig. 3a und 3b wird hierbei von zwei Elektromagneten 31, 32 betä tigt. Der Schieber 30 des Vorschaltventils 13 weist einen Schwinganker 27 an seinem Ende auf, der sich zwischen den beiden Elektromagneten 31, 32 bewegen kann, je nachdem, welcher der beiden mit Spannung beaufschlagt wird. FIG. 3b shows a further variant of an embodiment of the Vorschaltventils 13 having a flat gate shaped flap 22 as shown in Fig. 3a, which is operated depending on but by a double acting electromagnet 25. The double-acting electromagnet 25 ensures both the opening and the closing of the flap 22 of the series valve 13.
Another variant is shown in FIG. 3c. The trans latory flap 22 shown in FIGS . 3a and 3b is actuated by two electromagnets 31 , 32 . The slide 30 of the series valve 13 has an oscillating armature 27 at its end, which can move between the two electromagnets 31 , 32 , depending on which of the two is energized.

Die Fig. 4a bis 4c zeigen Ausführungen, bei denen das Vorschaltventil 13 mit einer rotatorischen Klappe 23 zum kontinuierlichen Öffnen und Verschließen des Saugkanals 12 versehen ist. Der Drehpunkt der durch einen Schieber 30 betätigten Klappe 23 liegt hierbei auf der Mittellängsachse des Ansaugkanals 12. Der Schieber 30 selbst ist wiederum elektromagnetisch betätigt, entweder durch einfachwirkenden Elektro magneten 24 mit Rückstellung durch eine Schrauben feder 26 (Fig. 4a), doppeltwirkenden Elektromagneten 25 (Fig. 4b) oder in einer Ausführung mit einem zwi schen zwei Elektromagneten 31, 32 bewegbaren Schwing anker 27 (Fig. 4c). FIGS. 4a to 4c show embodiments in which the Vorschaltventil 13 is provided with a rotary valve 23 for the continuous opening and closing of the suction channel 12th The fulcrum of the flap 23 actuated by a slider 30 lies here on the central longitudinal axis of the intake duct 12. The slider 30 itself is in turn electromagnetically actuated, either by single-acting electromagnet 24 with resetting by a helical spring 26 ( FIG. 4 a), double-acting electromagnet 25 ( Fig. 4b) or in an embodiment with an inter mediate two electromagnets 31 , 32 movable armature 27 ( Fig. 4c).

Die Fig. 5 zeigt schließlich eine weitere Ausfüh rungsform, bei der das Vorschaltventil 13 einen translatorisch bewegten kegelförmigen Schließkörper 28 aufweist. In der gezeigten Ausführungsform wird der Schieber 30 durch einen einfach wirkenden Elek tromagneten 24 betätigt und in Ruhestellung von einer Schraubenfeder 26 in geschlossene Position gedrückt. Ebenso möglich bei einer derartigen Ausführungsform mit Kegelsitzventil 28 sind wiederum Ausführungsfor men mit doppeltwirkendem Elektromagneten 25 zur Betä tigung des Schiebers 30 oder mit zwischen zwei Elek tromagneten 31, 32 bewegtem Schwinganker 27 entspre chend den Fig. 3b, 3c oder 4b, 4c. FIG. 5 shows a further exporting approximate shape, wherein the Vorschaltventil 13 has a translationally moving conical closing body 28. In the embodiment shown, the slide 30 is actuated by a single-acting electromagnet 24 and pressed in the rest position by a coil spring 26 in the closed position. Also possible in such an embodiment with cone seat valve 28 are again for men with double-acting electromagnet 25 for actuating the slide 30 or with two electromagnets 31 , 32 moving armature 27 accordingly FIGS . 3b, 3c or 4b, 4c.

Wie die Fig. 2 beispielhaft zeigt, öffnet und schließt das Vorschaltventil 13 je Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine je ein mal. Das heißt, das Vor schaltventil 13 wird abhängig vom Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine gesteuert. Dies ist ein deutlicher Unterschied zu einer Drosselklappe, denn eine Dros selklappe drosselt den durch den Ansaugkanal der Brennkraftmaschine zuströmenden Luft- beziehungsweise Gasstrom unabhängig vom Arbeitszyklus der Brennkraft maschine. As an example in FIG. 2, the ballast valve 13 opens and closes once per working cycle of the internal combustion engine. That is, the on-off valve 13 is controlled depending on the duty cycle of the internal combustion engine. This is a clear difference to a throttle valve, because a throttle valve throttles the air or gas flow flowing through the intake duct of the internal combustion engine, regardless of the working cycle of the internal combustion engine.

Hat die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder, dann hat vorzugsweise jeder Zylinder sein eigenes Vorschalt ventil 13, wobei vorzusehen ist, daß die Vorschalt ventile 13 der einzelnen Zylinder unabhängig vonein ander steuerbar sind, damit das Öffnen und Schließen jedes der Vorschaltventile 13 dem jeweiligen Arbeits takt des jeweiligen Zylinders optimal angepaßt werden kann.If the internal combustion engine a plurality of cylinders, then preferably, each cylinder has its own ballast valve 13, whereby to provide that the ballast valves 13 of the individual cylinders are other controllable independently of one, so that the opening and closing of each of the Vorschaltventile 13 cyclically to the respective working of the respective Cylinder can be optimally adjusted.

Das Einlaßventil 16 wird vorzugsweise über eine me chanische Zwangsführung, beispielsweise über eine Nockenwelle, betätigt. Dadurch ist es möglich, das Einlaßventil 16 so robust auszuführen, daß die im Brennraum 14 des Zylinders auftretenden hohen Drücke zu keinerlei Beschädigungen führen können. Das zwi schen dem Brennraum 14 und dem Vorschaltventil 13 vorgesehene Einlaßventil 16 sorgt dafür, daß die im Brennraum 14 auftretenden hohen Drücke nicht auf das Vorschaltventil 13 wirken können. Dadurch ist es möglich, den verstellbaren Teil des Vorschaltventils 13, bei den beispielhaft gezeigten Ausführungen ist das die Klappe 22 beziehungsweise 23, so leicht aus zuführen, daß mit leicht aufbringbaren, mäßig großen Verstellkräften die erforderliche hohe Verstellge schwindigkeit erreichbar ist. Wäre das das Vorschalt ventil 13 schützende Einlaßventil 16 nicht vorhanden, dann müßte die Klappe 22 beziehungsweise 23 des Vor schaltventils 13 aus Festigkeitsgründen so schwer sein, daß mit vertretbarem Aufwand mit heute verfüg baren Stellantrieben keine ausreichende Dynamik des vorschaltventils 13 erreichbar wäre. The inlet valve 16 is preferably operated via a mechanical mechanical guidance, for example via a camshaft. This makes it possible to make the inlet valve 16 so robust that the high pressures occurring in the combustion chamber 14 of the cylinder cannot lead to any damage. The between the combustion chamber 14 and the ballast valve 13 provided inlet valve 16 ensures that the high pressures occurring in the combustion chamber 14 cannot act on the ballast valve 13 . This makes it possible to run the adjustable part of the pilot valve 13 , in the exemplary embodiments shown this is the flap 22 or 23 , so easily that the required high adjustment speed can be achieved with easily applied, moderately large adjustment forces. Would that the ballast valve 13 protected inlet valve 16 is not present, then would the flap 22 and 23 of its so hard before switching valve 13 for reasons of strength that with reasonable effort today facts available actuators sufficient dynamics could be achieved vorschaltventils 13th

Üblicherweise gibt es pro Zylinder ein Einlaßventil 16 oder mehrere Einlaßventile. Sind mehrere Einlaß ventile pro Zylinder vorgesehen, dann ist es möglich, daß jedem Einlaßventil 16 ein eigenes Vorschaltventil 13 zugeordnet ist, oder pro Zylinder ist ein gemein sames Vorschaltventil 13 mehreren Einlaßventilen 16 vorgeschaltet.There is usually one intake valve 16 or more intake valves per cylinder. If several inlet valves per cylinder are provided, then it is possible that each inlet valve 16 is assigned its own ballast valve 13 , or a common ballast valve 13 is connected upstream of several inlet valves 16 per cylinder.

Claims

1. Internal combustion engine with at least one cylinder, with at least one in the cylinder leading suction channel with a controllable inlet cross-section, wherein in the intake duct at least one cross-section controlling the inlet valve is provided, characterized in that the at least one valve ( 16 ) at least one in Dependent on a working cycle of the internal combustion engine controlled control valve ( 13 ) is assigned.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the ballast valve ( 13 ) is an elec tromagnetically actuated slide valve.

3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the ballast valve ( 13 ) is an electromagnetically actuated flap valve.

4. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the ballast valve ( 13 ) is controllable independently of the valve ( 16 ) to which it is assigned.

5. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine has at least two cylinders, each with at least one valve ( 16 ) and at least one valve ( 16 ) associated with the ballast valve ( 13 ), the ballast valve ( 13 ) one of the cylinders can be controlled independently of the ballast valve ( 13 ) of another cylinder.

6. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the ballast valve ( 13 ) is arranged upstream of the valve ( 16 ).

7. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that an injection valve ( 20 ) is provided for supplying fuel to the intake duct ( 12 ) and that the Vorschaltven valve ( 13 ) is arranged upstream of the injection valve ( 20 ).

8. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the control of the series valve ( 13 ) takes place in coordination with a control of a fuel injection of the internal combustion engine.

9. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the series valve ( 13 ) by engine electronics in coordination with various operating parameters of the internal combustion engine, preferably a speed, an engine load, an operating temperature, an accelerator pedal position, etc., takes place.

10. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the series valves ( 13 ) can be controlled together with the fuel injection so that individual cylinders ( 14 ) can be switched off who can.

11. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the ballast valve ( 13 ) can be actuated by an electric motor, in particular by stepping motors, hydraulically or pneumatically.

12. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the ballast valve ( 13 ) as a translationally acting flap or flat slide ( 22 ), actuated by a double-acting electromagnet ( 25 ) or by a single acting electromagnet ( 24 ) and one Return spring ( 26 ) is executed.

13. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the ballast valve ( 13 ) as a rotary flap ( 23 ), actuated by a double-acting electromagnet ( 25 ) or by a single-acting electromagnet ( 24 ) and a return spring ( 26 ) is executed.

14. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the series valve ( 13 ) as a translational or rotary flap ( 22 , 23 ), actuated by two electromagnets ( 27 ) in a rocker arm design and a return spring ( 26 ), is executed.

15. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the ballast valve ( 13 ) is designed with an iris diaphragm closure or with a cone seat closure ( 28 ).