本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有至少一个进气门和至少一个排气门并且具有与往复活塞式内燃机的曲轴旋转联接的至少一个凸轮轴的用于往复活塞式内燃机的气门机构。此外，本发明涉及一种用于在具有这种类型的气门机构的往复活塞式内燃机中的气门控制的方法。
背景技术：
通常在商用车辆中使用内燃机来辅助制动系统并减少制动系统磨损。使用各种系统来提高内燃机的制动性能。从现有技术中已知的是，经由相应的气门升程曲线来提高制动性能。在此，例如，可以通过切换凸轮来激活附加凸轮或者设置全新的气门升程曲线。尽管可以通过接入的附加凸轮实现增加的制动作用，但是所述的制动作用仍然不能设定。
技术实现要素：
本发明基于提供一种气门机构以及一种用于气门控制的方法的改进的或者至少不同的实施方案的目的，该实施方案的特征尤其在于在制动模式下的可控的制动性能。
根据本发明，所述目标是通过独立权利要求的主题来实现的。有利的开发是从属权利要求的主题。
本发明基于通过制动凸轮的相位位置的移动来影响制动作用的总体构思。因此，根据本发明提出，气门机构具有移相设备，用于调节制动凸轮相对于曲轴的相位位置。相位位置的移动可以影响例如在压缩阶段已经有多少气体经由排气门排出汽缸。因此，产生的制动性能可能受到影响。这种类型的移相设备在往复活塞式内燃机的领域是已知的，并且用于移动排气门打开次数或进气门打开次数，以便可以使往复活塞式内燃机的操作特别高效或特别有效。
一个有利的选择提出，气门机构具有至少一个第一凸轮轴和至少一个第二凸轮轴，进气凸轮保持在第一凸轮轴上，排气凸轮保持在第二凸轮轴上，并且制动凸轮保持在第二凸轮轴上。因此，制动凸轮的相移可以与排气凸轮的相移一起设定。在大多数现代往复活塞式内燃机中已经存在设置排气凸轮的相位的移相设备。为了实现制动模式，制动凸轮或者接通并且与排气凸轮从动件上的排气凸轮一起作用，或者在排气凸轮与制动凸轮之间进行切换，因此，仅仅制动凸轮在制动模式下在排气凸轮从动件上作用。
另外有利的选择提出，移相设备以这种方式构造，使得移相设备可以调节和/或调节第二凸轮轴相对于曲轴的至少一个相位位置。由于第二凸轮轴相对于曲轴的相位位置可以被调节或调节，因此也调节了保持在第二凸轮轴上的制动凸轮相对于曲轴的相位位置，从而可以通过移相设备在制动模式下设定制动作用。
一个特别有利的选择提出，进气凸轮、排气凸轮和制动凸轮保持在第一凸轮轴上，并且凸轮轴具有中空轴(外轴)和在中空轴中延伸的内轴，这些轴可以通过移相设备相对于彼此旋转。在被称为“凸轮中凸轮”技术的情况下，可以在凸轮之间设定相位位置。这是现有技术中已知的用于调节相位位置的选择，并且已经在运行中得到验证，其结果是其可以以有利的方式用于调节制动凸轮的相位位置。
一个有利的解决方案提出，进气凸轮保持在中空轴上，并且排气凸轮与制动凸轮一起保持在内轴上，反之亦然。因此，同步调节排气凸轮和制动凸轮的相位位置。例如，如果在制动模式下进行从排气凸轮到制动凸轮的切换，则这是有意义的。因此，可以在正常模式下使用移相设备来设定排气凸轮的相位位置，并且在制动模式下设定制动凸轮的相位位置。因此，移相设备具有双重应用。
一个特别有利的解决方案提出，进气凸轮与排气凸轮一起保持在中空轴上，并且制动凸轮保持在内轴上，反之亦然。因此，可以独立于进气凸轮并且独立于排气凸轮设定制动凸轮的相位位置。当使用可以接通的制动凸轮时，这是特别有利的。
另一个特别有利的解决方案提出，设置连接装置，该连接装置可以在制动位置与正常位置之间切换，在正常位置中，排气凸轮仅与排气凸轮驱动连接，并且在制动位置中，排气凸轮从动件与制动凸轮和排气凸轮驱动连接。因此，借助于制动凸轮可以扩大气门打开特性曲线，从而气门打开的时间更长。例如，排气门可以在压缩过程或膨胀过程期间被打开，这导致在膨胀期间回收的能量比在压缩期间消耗的能量少。因此，产生期望的制动作用或制动作用的增加。
一个有利的变型提出，设置切换装置，该切换装置可以在制动位置与正常位置之间切换，在制动位置中，排气凸轮从动件与制动凸轮驱动连接，并且在正常位置中，排气凸轮从动件与排气凸轮驱动连接。因此，在此，在正常位置与制动位置之间，在制动凸轮与排气凸轮之间进行切换。因此，具有更大的自由度以影响排气门的气门打开特性曲线。例如，排气门可以在排气冲程中仅部分地打开，因此，由于气体的喷出而在汽缸内产生节流损失。
一个特别有利的变型提出，排气凸轮从动件具有调节装置，该调节装置与凸轮轴相互作用，用于排气凸轮从动件在正常位置与制动位置之间的轴向调节。因此，排气凸轮从动件可以在排气凸轮与制动凸轮之间来回切换，从而具有切换装置。
作为替代方案或附加地，提出可以设置与凸轮轴相互作用的调节装置，该调节装置可以在凸轮轴上在轴向方向上调节排气凸轮和制动凸轮。因此，同样可以在排气凸轮与制动凸轮之间执行切换。
一个有利的选择提出，制动凸轮和排气凸轮直接轴向相邻布置。因此，便于排气凸轮与制动凸轮之间的转换。
此外，本发明基于在往复活塞式内燃机中用于气门控制的方法中使用根据前面描述的气门机构的总体构思，在内燃机的正常模式下，排气凸轮从动件仅与排气凸轮驱动连接，而在制动模式下，排气凸轮从动件与制动凸轮驱动连接，并且在制动模式下调节制动凸轮相对于曲轴的相位位置，以影响制动作用。通过调节制动凸轮相对于曲轴的相位位置，可以改变制动凸轮的动作，从而可以设定制动作用。
一个可取的解决方案提出，制动凸轮的相位位置向前或向后移动，以设定制动性能。在排气冲程期间，各个汽缸内的压力比受到相位位置向前或向后的移动的影响，从而可以影响制动作用。
另外的有利的选择提出，制动凸轮的相位位置向后移动，以增加制动作用，以及制动凸轮的相位位置向前移动，以减小制动作用。如果相位位置向后移动，则在往复活塞式内燃机的排气行程中在汽缸中出现较高的压力，这些较高的压力导致制动作用。
一个有利的解决方案提出，独立于进气凸轮相对于曲轴的相位位置设定制动凸轮相对于曲轴的相位位置。因此，可以设定制动作用而不影响新鲜空气的吸入，这对涡轮增压器的流入是非常有利的。
另外的特别有利的解决方案提出，独立于排气凸轮相对于曲轴的相位位置设定制动凸轮相对于曲轴的相位位置。排气凸轮的相位位置过度向后移动可能导致直到往复活塞式内燃机的进气冲程中的重叠，这将是不利的。
本发明的其他重要特征和优点将由从属权利要求、附图以及使用附图的相关联的附图描述得出。
不言而喻，上文提到的特征以及下文仍将描述的特征不仅可以在各特定组合中使用，而且还可以以以其他组合或者单独使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选示例性实施方案在附图中示出，并且将在下面的描述中更详细地说明，其中相同的参考标号指示相同或相似或功能相同的部件。
在附图中，在每种情况下，示意性地，
图1示出了具有两个凸轮轴的往复式内燃机的截面图，
图2示出了用于两个凸轮轴的移相设备的轮廓图，
图3示出了用于在两个凸轮轮廓之间进行切换以实现切换的切换装置的一个实例，其中凸轮在凸轮轴上移位，
图4示出了切换装置的轮廓图，其中凸轮从动元件在轴向方向上移位，以在两个凸轮轮廓之间进行切换，
图5示出了进气门和排气门的气门打开特性曲线的视图，以说明排气凸轮的相位位置的偏移，在每种情况下，气门升程h被示为相对于曲轴角kw绘制，
图6示出了进气门和排气门的气门打开特性曲线的视图，在每种情况下，气门升程h被示为相对于曲轴角kw绘制，制动凸轮被激活，并且示出了制动凸轮的各个相位位置，
图7示出了具有单个凸轮轴的往复活塞式内燃机的截面图，
图8示出了在单个凸轮轴的情况下的移相设备的轮廓图，制动凸轮可以独立于进气凸轮进行调节，
图9示出了在单个凸轮轴的情况下的移相设备的轮廓图，制动凸轮可以独立于进气凸轮和排气凸轮进行调节，以及
图10示出了排气门和进气门的气门升程特性曲线的视图，在每种情况下，气门升程h被示为相对于曲轴角kw绘制，并且制动凸轮被接通，并且示出了制动凸轮的相位位置的偏移效果。
具体实施方式
往复活塞式内燃机10的第一实施方案(在图1至图6中示出)包括至少一个气缸12和一个活塞14，该活塞布置在气缸12中，使得其可以线性移位。此外，往复活塞式内燃机10具有曲轴16，通过该曲轴将活塞14的线性运动转换为旋转。在往复活塞式内燃机10的气缸盖18中布置至少一个、优选地两个进气门20和至少一个、优选地两个排气门22。气体(尤其是新鲜空气，优选地是与燃料混合的新鲜空气)可以流过进气门20流入到在气缸12中形成的燃烧室24中。气体(优选地是燃烧废气)可以通过该至少一个排气门22流出燃烧室24。
在往复活塞式内燃机10的运行期间，进气门20和排气门22相对于活塞14的运动被同步地致动，并且因此也相对于曲轴16被同步地致动。因此，通常设置气门机构26，该气门机构26具有例如两个与曲轴16旋转联接的凸轮轴28，因此，凸轮轴28的旋转相对于曲轴16的旋转是同步的。
在本实施方案中，气门机构26具有分别设有凸轮34的第一凸轮轴30和第二凸轮轴32。至少一个进气凸轮36保持在第一凸轮轴30上。至少一个排气凸轮38和至少一个制动凸轮40布置在第二凸轮轴32上。
该至少一个进气凸轮36与进气门20驱动连接。由于进气凸轮36保持在第一凸轮轴30上的事实，所以进气门20的移动或控制相对于曲轴16的旋转是同步的。优选地设置进气凸轮从动件42，用于进气凸轮36与进气门20之间的联接，该进气凸轮从动件42致动进气门20并且被布置成使得其与进气凸轮36驱动连接。因此，可以通过进气凸轮36的轮廓来控制进气门20的打开程度。因此，进气门20的气门升程特性曲线56(参见图5和图6)是由进气凸轮36的轮廓限定的。
此外，气门机构26还具有至少一个排气凸轮从动件44，该排气凸轮从动件以这样的方式布置和构造，即使得其驱动排气门22。排气凸轮从动件44至少有时与排气凸轮38驱动联接。因此，排气凸轮38至少有时与排气门22驱动连接，以致动排气门22。排气凸轮从动件44尤其是在往复活塞式内燃机10的正常模式下与排气凸轮38驱动连接。在制动模式下，排气凸轮从动件44优选地仅与制动凸轮40驱动连接。因此，排气门22在制动模式下通过制动凸轮40的轮廓控制。
凸轮从动件41优选地具有凸轮从动元件43，该凸轮从动元件被构造为例如滚轮，抵靠凸轮34的外表面，并且因此在凸轮轴28旋转时跟随凸轮的轮廓。因此，凸轮轴28的转动被转换成上升运动，通过该上升运动可以启动或致动气门，即进气门20和排气门22。
为了将凸轮从动元件43的运动传递至相应的气门，凸轮从动件41可以具有摇杆46或杠杆48。
进气凸轮36布置在第一凸轮轴30上。因此，第一凸轮轴30用于到气缸12中的进气控制。排气凸轮38布置在第二凸轮轴32上，因此，第二凸轮轴32用于排气控制。此外，该至少一个制动凸轮40布置在第二凸轮轴32上，该至少一个制动凸轮40控制排气门22。
往复活塞式内燃机10具有移相设备50，通过该移相设备可以设定凸轮轴28之一相对于曲轴16的相位位置。因此，尤其可以设定凸轮轴28的相位位置，以使活塞14在相应的气缸12中运动。移相设备50可以例如通过液压叶片致动设备(hydraulicvanecellactuatingdevice)构成。其他移相设备也是可以的，凸轮轴相对于曲轴16的相位可以通过其设定。
图3和图4示出了切换装置52的两个不同的变型，通过这些变型，可以在排气凸轮38与制动凸轮40之间进行切换。也就是说，与排气门22的驱动连接可以在排气凸轮38与制动凸轮40之间来回切换。在往复活塞式内燃机10的制动模式下被激活的切换装置52的制动位置中，制动凸轮40与排气凸轮从动件44驱动连接，从而制动凸轮40控制排气门22。在在往复活塞式内燃机10的正常模式下设置的切换装置52的正常位置中，排气凸轮38与排气凸轮从动件44驱动连接，从而排气凸轮38控制排气门22。
切换装置52优选地具有控制轨道54，该控制轨道构造在凸轮轴28上，并且通过该控制轨道轴向位移是可能的。在图3中示出的变型中，排气凸轮38和制动凸轮40保持在可以在凸轮轴28上轴向移位的套筒上。为了切换目的，套筒以及因此该至少一个排气凸轮38和该至少一个制动凸轮40在轴向方向上在第二凸轮轴32上移位。在图4中示出的变型中，排气凸轮从动件44的凸轮从动元件43在轴向方向上移位，以在制动凸轮40与排气凸轮38之间切换。
图5示出了两个气门升程特性曲线。在每种情况下，气门升程h被示为相对于曲轴角kw绘制。在图中的左手侧示出了进气门20的气门升程特性曲线56。在图中的右手侧示出了排气门22的气门升程特性曲线58。图5中的情况示出了在往复活塞式内燃机10的正常模式下设定的正常位置，其中，仅排气凸轮38与排气门22驱动连接并且因此限定了排气门22的气门升程特性曲线58。
排气门22的气门升程特征曲线58的相位位置然后可以通过移相设备50调节。因此，例如，气门升程特性曲线58可以在图中向左移位，也就是说气门可以更早地打开。这就被称为向前相移。作为替代方案，气门升程特性曲线58可以在图中朝向右移位，因此，排气门22随后打开和关闭。这就被称为向后相移。
图5仅以举例的方式示出了第二凸轮轴32的移相设备50，该移相设备50引起排气门22的气门升程特性曲线58的相移。不言而喻，移相设备50也可以以这种方式构造，使得第一凸轮轴30的相位位置以及因此进气门20的气门升程特性曲线56的相位位置也可以被调节。
图6再次示出了在制动模式下的进气门20的气门升程特性曲线56和排气门22的气门升程特性曲线58。各个气门升程h被示为相对于曲轴角kw绘制。因此，切换装置52处于制动位置中，在该制动位置中，制动凸轮40与排气凸轮从动件44驱动连接。因此，制动凸轮40的轮廓限定了排气门22的气门升程特性曲线58。可以看出，进气门20的气门升程特性曲线56在制动模式下相对于正常模式不变。
在排气门22的气门升程特性曲线58的情况下可以看出，排气门22在制动模式下比在正常模式下在相当早的阶段打开。因此，排气门22例如在压缩气体期间已经打开，从而气体可以从气缸流出到排气部分中。因此，在随后的膨胀期间，气缸内具有较少的气体，从而在膨胀期间的压力较低，因此可以再次从压缩气体中抽取的能量比先前在压缩期间所引入的少。这导致制动作用。
在本文中，移相设备50还引起第二凸轮轴的相位调节，并且因此造成排气门22的气门升程特性曲线58向左或向右以及向前或向后的移动。在制动位置中造成的往复活塞式内燃机10的制动作用可以通过所述相移来设定。
向后相位调节带来更高的制动效果。向前相位调节导致较弱的制动作用。
往复活塞式内燃机10的第二实施方案(在图7和图8中示出)与往复活塞式内燃机10的第一实施方案(在图1至图6中示出)的不同之处在于，往复活塞式内燃机10具有凸轮轴28，所有需要的凸轮34均被保持在该凸轮轴上。特别地，该至少一个进气凸轮36、该至少一个排气凸轮38以及该至少一个制动凸轮40保持在凸轮轴28上。
为了可以在各个凸轮之间进行相位调节，凸轮轴28具有中空轴60和能旋转地安装在中空轴60中的内轴62。在图8中示出的变型中，该至少一个排气凸轮38和制动凸轮40共同地保持在中空轴60上。该至少一个进气凸轮36与内轴62固定连接以便与其一起旋转。该连接例如经由穿过狭槽(该狭槽在周向方向上在中空轴60中延伸)接合的销64实现，以便将能旋转地安装在中空轴60上的进气凸轮36固定连接至内轴62，以便与其一起旋转。
不言而喻，作为替代方案，制动凸轮40和排气凸轮38可以保持在内轴62上，并且进气凸轮36可以保持在中空轴60上。
根据第一实施方案构造切换装置52，从而移相设备50在正常模式下调节制动凸轮40的相位，并且在制动模式下调节制动凸轮40的相位。
除此以外，往复活塞式内燃机10的第二实施方案(在图7和图8中示出)在结构和功能上对应于往复活塞式内燃机10的第一实施方案(在图1至图6中示出)；就此而言，参考上述第一实施方案的描述。
往复活塞式内燃机的第三实施方案(在图9和10中示出)与往复活塞式内燃机10的第二实施方案(在图7和8中示出)的不同之处在于，该至少一个进气凸轮36和该至少一个排气凸轮38共同地固定保持在中空轴60上，以便与其一起旋转，而制动凸轮40经由销64固定地保持在内轴62上，以便与其一起旋转。不言而喻，作为替代方案，制动凸轮40可以保持在中空轴60上，并且进气凸轮36和排气凸轮38可以保持在内轴62上。
在所述的第三实施方案中，优选地设置可以在正常位置与制动位置之间切换的连接装置66。在正常位置中，排气凸轮从动件44与排气凸轮38驱动连接。在制动位置中，排气凸轮从动件44联接至排气凸轮38和制动凸轮40二者。因此，在制动位置中，排气门22的气门升程特性曲线58由排气凸轮38和制动凸轮40二者限定。
移相设备50引起制动凸轮40的相位调节，然而，其结果是(如在图10中可以看出)，进气门20的气门升程特性曲线56未移动。此外，通过排气凸轮38限定的排气门22的气门升程特性曲线58的那部分同样未移动。只有通过制动凸轮40限定的排气门22的气门升程特性曲线58的那部分向前或向后移位。
除此以外，往复活塞式内燃机10的第三实施方案(在图9和图10中示出)在结构和功能上对应于往复活塞式内燃机10的第二实施方案(在图7和图8中示出)；就此而言，参考所述第二实施方案的上述描述。
不言而喻，在所有三个实施方案的情况下，或者可以使用切换装置52在排气凸轮38与制动凸轮40之间进行切换，或者替代地，可以使用连接装置66，在这种情况下，制动凸轮40在制动模式下连接，并且排气凸轮38和制动凸轮40因此一起限定排气门22的气门升程特性曲线58。