多缸内燃机，其气缸配备有具有相互交叉的液压回路的进气阀可变致动系统的制作方法

本发明涉及一种类型的内燃机，其包括：-多个气缸和多个活塞，该活塞可在气缸中移动并可操作地与曲轴相关联，其中，发动机气缸各自具有随时间顺序分布的操作循环；-第一进气阀和第二进气阀，该第一进气阀和第二进气阀与每个发动机气缸相关联，以用于在气缸的每个操作循环中在气缸的进气阶段期间分别控制来自气缸的第一进气导管和第二进气导管的进气流量；以及-由曲轴驱动的凸轮轴，该凸轮轴具有多个凸轮，这些凸轮与相应的发动机气缸相关联并且被配置成借助于相应的挺杆驱动发动机的进气阀，-其中，发动机气缸的进气阀由所述挺杆操纵，通过介入多个与相应的发动机气缸相关联的液压回路来抵抗相应的复位弹簧的作用，并且-其中，与每个发动机气缸相关联的液压回路包括：-泵送活塞，该泵送活塞由与相应的发动机气缸相关联的挺杆驱动，并且被配置成经过压力腔室朝向与发动机的相应进气阀相关联的两个液压致动器输送加压流体；以及-电气致动的控制阀，该控制阀能够将所述加压流体腔室设置成与低压排气通道连通，该低压排气通道与加压流体蓄能器连通，以这种方式，当所述控制阀打开时，加压流体从压力腔室排放到所述低压通道中，并且由所述液压回路控制的进气阀由于相应的复位弹簧的作用而关闭，而与相应的凸轮的作用无关。这种类型的发动机例如在以本技术人名义提交的文献ep 0 803 642 b1、ep 1555398、ep 1 508 676 b1、ep 1 674 673 b1和ep 2 261 471 a1中进行了描述。

背景技术：

1、一段时间以来，本技术人开发了一种内燃机，该内燃机包括一种用于对上述类型的进气阀进行可变致动的系统，以“multiair”商标销售。本技术人是关于配备有上述类型的系统的发动机的大量专利和专利申请的持有者。

2、附图中的图1是配备有在欧洲专利ep 0 803 642 b1中描述的multiair系统的发动机的剖视图。

3、参考图1，其中所示的发动机是多缸发动机，例如具有直列式四气缸的发动机，其包括气缸盖1。对于每个气缸，气缸盖1包括由气缸盖1的基部表面3形成并限定燃烧腔室的腔体2，两个进气导管4、5和两个排气导管6通向该腔体中。两个进气导管4、5与燃烧腔室2的连通由两个传统的蘑菇型进气阀7控制，每个进气阀包括可滑动地安装在气缸盖1的主体中的阀杆8。

4、每个阀7由设置在气缸盖1的内表面和阀的端部保持器10之间的弹簧9朝向关闭位置拉回。两个排气导管6与燃烧腔室的连通由两个阀70控制，这两个阀也是传统类型的阀，与这两个阀相关联的是用于朝向关闭位置返回的弹簧9。

5、由凸轮轴11以下面将描述的方式控制每个进气阀7的打开，该凸轮轴围绕轴线12可旋转地安装在气缸盖1的支撑件内并且包括多个用于致动进气阀7的凸轮14。

6、控制进气阀7的每个凸轮14与挺杆16的帽15配合，该挺杆被安装成使其可以沿着轴线17滑动，该轴线在所提及的现有文献中示出的示例的情况下相对于阀7的轴线大致成90°定向。帽15通过与其相关联的弹簧被拉回抵靠凸轮14。挺杆16构成可滑动地安装在衬套18内的泵送活塞，该衬套由预组装单元20的主体19承载，该预组装单元包括与进气阀的致动相关联的所有电气和液压装置，根据下文将详细描述。

7、泵送活塞16能够将推力传递到阀7的阀杆8，从而经由存在于压力腔室c(泵送活塞16面向该压力腔室)中的加压流体(优选地是来自发动机的润滑回路的油)并且经由滑动地安装在柱形主体中的活塞21抵抗弹性器件9的作用而使阀打开，该柱形主体由衬套22构成，该衬套也由子单元20的主体19承载。

8、再次在图1所示的已知解决方案中，与每个进气阀7相关联的加压流体腔室c可以被设置成经由电磁阀24与排气通道23连通。电磁阀24可以是适用于本文所示目的任何已知的类型，由示意性地呈现并且由25表示的电子控制器件根据指示发动机的操作参数(比如是加速器的位置和发动机额定转速(r.p.m))的信号s进行控制。

9、当电磁阀24打开时，腔室c与通道23开始连通，使得在腔室c中存在的加压流体在前述通道中流动，并且凸轮14和相应的挺杆16与进气阀7分离，该进气阀因此在复位弹簧9的作用下迅速返回到其关闭位置。通过控制腔室c和排气通道23之间的连通，可以因此根据需要改变每个进气阀7的打开时间和打开冲程。

10、各个电磁阀24的排气通道23都通向同一个纵向通道26，该纵向通道与压力蓄能器27连通，在图1中只能看到一个压力蓄能器。

11、所有具有相关衬套18的挺杆16、具有相关衬套22的活塞21、电磁阀24和相应的通道23、26都由预组装单元20的前述主体19承载并从该主体获得，因此具有在发动机组装的快速性和简易性方面的优势。

12、在图1所示的实施例中，与每个气缸相关联的排气阀70以传统的方式由相应的凸轮轴28经由相应的挺杆29来控制，虽然原则上不排除，但在所提及的现有文献的情况下，液压致动系统也用于驱动排气阀的应用。

13、再次参照图1，限定在衬套22内并且面向活塞21(在图1中示出了活塞的最小容积状态，该活塞21处于其顶端行进位置)的可变容积腔室经由设置在衬套22的端壁中的开口30与加压流体腔室c连通。该开口30由活塞21的端鼻部31接合，使得当阀接近关闭位置时，在关闭期间为阀7的运动提供液压制动，从而使得存在于可变容积腔室中的油被迫在加压流体腔室c中流动穿过在端鼻部31和由此接合的开口30的壁之间存在的间隙。除了由开口30构成的连通之外，加压流体腔室c和活塞21的可变容积腔室经由设置在活塞21的主体中的内部通路彼此连通，并且由止回阀32控制，该止回阀仅允许流体从加压腔室c通向活塞21的可变容积腔室。

14、在图1所示的已知发动机的正常操作期间，当电磁阀24排除加压流体腔室c与排气通道23的连通时，存在于前述腔室中的油将由凸轮14施加的泵送活塞16的运动传递到活塞21，该活塞驱动阀7打开。在阀的打开运动的初始步骤中，来自腔室c的流体穿过止回阀32和其它通路到达活塞21的可变容积腔室，这些其它通路使具有管状构造的活塞21的内部腔体与可变容积腔室连通。在活塞21的第一位移之后，鼻部31从开口30退出，使得来自腔室c的流体可以通过开口30直接进入可变容积腔室中，该开口现在是自由的。

15、如上所述，在阀关闭的反向运动中，在最后步骤期间鼻部31进入开口30，引起对阀的液压制动，从而防止阀的主体对其阀座的任何冲击，例如在电磁阀24打开之后使阀7立即返回到关闭位置中。

16、在所描述的系统中，当电磁阀24被激活时，发动机阀跟随凸轮的运动(全升程)。可以通过停用(打开)电磁阀24来实现阀的提前关闭，从而排空液压腔室并且在相应的复位弹簧的作用下实现发动机阀的关闭。同样，可以通过延迟激活电磁阀来获得阀的延迟打开，而阀的延迟打开与提前关闭的组合可以通过在相应凸轮的推进期间激活和停用电磁阀来获得。根据一种替代策略，根据以本技术人名义提交的专利申请ep 1 726 790 a1，即根据两个或更多个重复的打开和关闭的子循环，每个进气阀可以在多升程模式下被操纵。在每个子循环中，进气阀打开，随后完全关闭。因此，电子控制单元能够根据发动机的一个或更多个操作参数获得进气阀的打开瞬间和/或关闭瞬间和/或升程的变化。这使得能够获得发动机的最大效率，并且能在各种操作条件下实现最低的燃料消耗。

17、附图中的图2与ep 1 674 673的图6相对应并且示出了在传统的multiair系统中用于致动与每个气缸相关联的两个进气阀的系统的示意图。图2示出了与内燃机的同一个气缸相关联的两个进气阀7，这两个进气阀由单个泵送活塞16控制，该单个泵送活塞进而由发动机凸轮轴的单个凸轮(未示出)操纵，该凸轮轴作用在其帽15上。图2没有示出复位弹簧9(见图1)，该复位弹簧与阀7相关联并且旨在将阀带回到它们各自的关闭位置中。

18、可以看出，在图2的传统系统中，单个泵送活塞16经由单个压力腔室c控制两个阀7，压力腔室与排气装置的连通由单个电磁阀24控制，并且压力腔室与面向活塞21用于驱动两个阀的两个可变容积腔室c1、c2液压连通。

19、与为每个气缸的每个进气阀设计一个凸轮和一个电磁阀的解决方案相比，上述解决方案具有气缸盖上尺寸更小、成本更低和系统的复杂性更低的明显优点。

20、图2的系统能够以有效且可靠的方式运行，尤其是在液压腔室的容积相对较小的情况下。根据已经详细说明的内容，例如以本技术人的名义提交的文献ep 1 674 673b1，通过在衬套22的外侧上采用液压挺杆400提供了这种可能性。以这种方式，衬套22可以具有根据需要选择的尽可能小的内径。

21、附图中的图3是图2所示系统的示意图，其中很清楚的是，与每个发动机气缸相关联的两个进气阀7都使它们的致动器21永久地与压力腔室c连通，该压力腔室进而可以经由单个电磁阀24被设置成与排气通道23隔离或连接。

22、与例如文献ep 0 803 642 b1中所示的解决方案(所述文献中设想了两个电磁阀来分别操纵每个气缸的两个进气阀)相比，图2、图3中所示的解决方案能在结构的简单性和经济性方面以及从减小整体尺寸的角度来看具有明显的优势。

23、另一方面，上述已知的解决方案消除了对每个气缸的进气阀进行差异化控制的可能性。相反，这种差异是期望的。例如，在柴油发动机的情况下，其中每个气缸被设置有两个进气阀，这两个进气阀与各自的进气导管相关联，具有彼此不同的构造，对进气阀的差异化控制能够使引入到气缸中的气流产生不同的运动(例如，参见ep 1 508 676 b1的图5)。典型地，在这种发动机中，每个气缸的两个进气导管被成形为分别优化气缸内的滚流型的和旋流型的流动，这些运动对于气缸内的空气充电的最佳分布是基本的，这基本上取决于减少排气时排放污染物的可能性。相反，在受控点火发动机中，在低的发动机载荷下希望对每个气缸的两个进气阀进行差异化控制，以优化通过进气阀的空气流出系数并相应地减少泵送循环，以及优化进气阶段期间气缸内的空气的运动范围。

24、如上所述，在传统的multiair系统中，不可能独立地控制每个气缸的两个进气阀。相反，根据发动机的操作条件(发动机额定转速、发动机载荷、冷起动等)希望能够每次增加以滚流型运动引入的空气充电的比例和以涡流型运动引入的空气充电的比例。同样，在受控点火发动机中，特别是当其在部分发动机载荷或者在怠速工况下工作时，会出现必须引入具有足够动能的少量空气充电的问题，这将有利于建立用于气缸内燃烧的最佳运动范围。因此，在这些工作条件下，优选的是，全部空气质量仅由两个进气阀中的一个引入，以便减少空气穿过阀本身时的耗散损失。换句话说，一旦必须被引入到燃烧腔室中的空气质量和进气歧管中的压力是固定的，并且被给定由活塞在燃烧腔室中的运动产生的吸入压力的相同演变，则与由两个升程等于h的进气阀引入相同质量的空气的情况相比，仅由一个升程等于2h的进气阀引入的空气质量具有较低的耗散损失(并且因此具有较高的动能)。

25、为了能够对每个气缸的两个进气阀进行差异化控制，本技术人提出了一种对形成了文献ep 2 597 276 a1的主题的multiair系统的改进。图4是这种已知系统的示意图。

26、参照图4，在这种情况下，与每个发动机气缸相关联的两个进气阀7a、7b并不都永久地连接到加压流体腔室c。只有进气阀7b具有与加压流体腔室c永久地连通的液压致动器21。此外，两通两位电磁阀24被三通三位电磁阀代替，该三位三通电磁阀具有一个与加压流体腔室c永久地连通以及与进气阀7b的液压致动器永久地连通的入口i，以及两个出口u1、u2。出口u1与进气阀7a的液压致动器21永久地连通，而出口u2永久地连接到排气通道23并永久地连接到液压蓄能器270。

27、图4示出了处于其第一操作位置p1的电磁阀，对应于其螺线管断电的情况。在该位置，入口i与两个出口u1、u2连通，使得两个进气阀7a、7b的液压致动器以及加压流体腔室c与排气通道23和蓄能器270连通，使得两个阀与挺杆分离并且通过相应的复位弹簧保持关闭。

28、在电磁阀的第二位置p2，对应于螺线管的第一激励水平，入口i与出口u1连通，而入口i和出口u2之间的连通被中断。因此，在这种情况下，两个进气阀7a、7b的致动器都与压力腔室c连通，并且该压力腔室与排气通道23隔离，使得两个进气阀都是活动的并且对相应的挺杆的运动敏感。

29、在电磁阀的第三位置p3，对应于高于第一激励水平的第二激励水平，入口i与两个出口u1、u2隔离，使得加压流体腔室c与排气环境23隔离并且进气阀7b因此是活动的并且对相应的挺杆的运动敏感，而在这种情况下，进气阀7a的致动器与加压流体腔室隔离(从而与相应挺杆的运动分离)并且与排气环境23隔离。

30、在进行关于设计用于提高燃烧效率的系统的研究时，本技术人还在其2021年2月16日的欧洲专利申请ep 21 157 310.0(本发明的申请日仍然保密)中提出了一种内燃机，该内燃机具有用于每个气缸的两个进气阀，其中在每个气缸的每个循环期间，首先仅一个第一进气阀的打开和关闭循环被激活，同时第二进气阀保持关闭，然后仅激活前述第二进气阀的打开和关闭循环，同时第一进气阀保持关闭。这种类型的解决方案被证明对于增加燃烧腔室内的湍流动能(tke)特别有效，从而增加燃烧效率并且减少废气中的有害排放物。

31、然而，人们感到有必要在这一领域进一步改进。

32、从ep 3 832 077 a1以及从ep 2 597 276 b1中已知一种根据权利要求1的前序部分的内燃机，这两个文献都是以本技术人的名义提出的。

33、发明目的

34、本发明的主要目的是提供一种多缸内燃机，其中与每个气缸相关联的是两个进气阀，并且其中每个气缸的两个进气阀可以以不同的方式被控制。

35、特别地，本发明的目的是提供一种内燃机，其中每个气缸的两个进气阀可以在气缸的每个操作循环的进气阶段期间连续地打开和关闭。

36、本发明的另一个目的是在配备有用于对上述类型的进气阀进行可变致动的系统的内燃机中实现上述目的。

37、本发明的另一个目的是用成本相对较低的简单方法实现上述目的。

技术实现思路

1、为了实现一个或更多个上述目的，本发明的主题是具有直列式四气缸的四冲程内燃机，或者双缸二冲程内燃机，其包括权利要求1所述的特征。本发明还涉及权利要求6所述的方法。

2、因此，本发明能够以简单的方式实现对每个气缸的两个进气阀的连续打开和关闭。

3、如将在下文中更详细说明的那样，根据本技术人过去提出的已经在上文中讨论过的公众已知的技术，形成与每个发动机气缸相关联的液压回路的一部分的电气致动的控制阀可以是两通两位型的或者三通三位型中的任一种。