带有可变气门驱动的施加点火内燃发动机的制作方法
【专利说明】带有可变气门驱动的施加点火内燃发动机
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年3月21日提交的德国专利申请N0.102014205344.7以及2014年3月21日提交的德国专利申请N0.102014205354.4的优先权，所述申请中的每一个的全部内容通过引用被合并于此，用于所有目的。
技术领域
[0003]本公开涉及带有至少部分可变气门驱动的内燃发动机的方法和系统。
【背景技术】
[0004]可变气门驱动被应用于带有内燃发动机的车辆中以控制发动机汽缸气门的正时，以便提高发动机性能、增加燃料经济性并降低排放。可变气门驱动能够被液压地控制，动力传动系统控制模块的电子控制器引导高压油致动用于改变气门正时的油压凸轮。
[0005]发明人在此已经认识到以上系统的各种问题。例如，完全可变气门驱动是昂贵的。熟知的部分可变气门驱动可能无法提供气门的单个控制以便优化发动机效率和燃烧过程，且/或可能无法提供足够的油压来产生在不同工况下的足够的扭矩。
【发明内容】
[0006]至少部分地解决以上问题的一种方法是部分可变气门驱动系统，该系统包含至少一个汽缸盖与至少一个汽缸，每个汽缸具有:用于经由进气系统供应新鲜空气的至少两个进气口和/或用于经由排气排放系统排出排气的至少两个排气口 ；用于输送发动机油的泵，该泵被用于将发动机油供应至内燃发动机，因而形成油路；以及至少两个至少部分可变气门驱动，其具有至少两个气门、气门弹簧设备和至少两个液压可调致动装置，所述至少两个气门在气门关闭位置和气门打开位置之间可移动以便打开和阻塞汽缸的所述至少两个进气口或排气口，所述气门弹簧设备用于沿气门关闭位置的方向预加载气门的，所述至少两个液压可调致动装置用于抵抗气门弹簧设备的预加载力而打开气门，每个致动装置包含被布置在凸轮轴上的凸轮且该凸轮随着凸轮轴旋转能够引起与至少一个凸轮从动件元件接合，由此相关联的气门能够被致动，其中每个液压可调致动装置能够经由油压管路被充满(charged)加压油(pressurized oil)，该油压管路从油路分支，油压管路中布置有阻塞或打开油压管路的可控关闭元件，以及至少两个至少部分可变气门驱动的至少两个液压可调致动装置的凸轮是可旋转的。
[0007]以此方式，实现完全柔性配气机构是有可能的，其中，每个气门的单个控制和致动可以经由分开的油压管路被实现。此外，该系统提供了模块化油压致动的可变气门致动，其可以与凸轮中凸轮(cam-1n-cam)系统或凸轮轴廓线变换系统结合，从而提供了优化的、单个的、可变气门提升和/或正时和用于提供足够的油压的支持系统。
[0008]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由随附于【具体实施方式】的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]图1示出了示例发动机图示。
[0010]图2示意性地示出施加点火内燃发动机的实施例的油供应的片段。
[0011]图3A示意性地示出施加点火内燃发动机的第一个实施例的、与油压管路一起的汽缸的两个气门。
[0012]图3B示意性地示出施加点火内燃发动机的第二个实施例的、与油压管路一起的汽缸的两个气门。
[0013]图4示意性地示出施加点火内燃发动机的实施例的凸轮轴的片段。
[0014]图5示出图示说明用于运转包括液压致动的至少部分可变气门驱动的发动机的方法的流程图。
[0015]参考符号
[0016]I 油路
[0017]3a 泵
[0018]3b附加泵
[0019]4供应管路
[0020]5消耗者
[0021]6受控关闭元件
[0022]61第一关闭元件
[0023]62第二关闭元件
[0024]7进给管路
[0025]7b油压管路
[0026]7b I摇臂-特定油压管路
[0027]8过滤器
[0028]9油冷却器
[0029]10主油道
[0030]1a 导管
[0031]11曲轴侧连接杆轴承
[0032]12曲轴轴承、主轴承
[0033]13再循环管路
[0034]14 油盘
[0035]15吸入管路
[0036]16al单独的油压管路
[0037]16a2单独的油压管路
[0038]17可切换气门驱动
[0039]17a 气门
[0040]17al第一气门、进气门
[0041]17a2第二气门、进气门
[0042]17b 挺杆
[0043]17c可切换摇臂
[0044]17d 凸轮
[0045]17dl 第一凸轮
[0046]17d2 第二凸轮
[0047]17e凸轮轴
[0048]17e’凸轮轴的纵向轴线
[0049]17el第一凸轮轴段
[0050]17e2第二凸轮轴段
[0051]18共用油压管路
[0052]181 第一分支
[0053]182 第二分支
【具体实施方式】
[0054]本公开涉及包含至少一个汽缸盖与至少一个汽缸的施加点火(applied-1gnit1n)内燃发动机，每个汽缸具有:用于经由进气系统供应新鲜空气的至少两个进气口和/或用于经由排气排放系统排出排气的至少两个排气口 ；用于输送发动机油的泵，该泵被用于将发动机油供应至内燃发动机，因而形成油路；以及至少两个至少部分可变气门驱动，其具有至少两个气门、气门弹簧设备和至少两个液压可调致动装置，所述至少两个气门在气门关闭位置和气门打开位置之间可移动以便打开和阻塞汽缸的至少两个进气口或排气口，所述气门弹簧设备用于沿气门关闭位置的方向预加载气门，所述至少两个液压可调致动装置用于抵抗气门弹簧设备的预加载力而打开气门，每个致动装置包含被布置在凸轮轴上的凸轮且该凸轮随着凸轮轴旋转能够引起与至少一个凸轮从动件元件接合，由此相关联的气门能够被致动。
[0055]上述类型的内燃发动机被用作机动车辆的驱动。在本公开的上下文中，表达“内燃发动机”包含奥托循环发动机和利用混合燃烧过程的混合式内燃发动机，以及不仅包含内燃发动机也包含电机的混合驱动，电机能够根据驱动被连接至内燃发动机并接收来自内燃机或附加输出功率的(如)可切换辅助驱动的功率。
[0056]内燃发动机具有汽缸体和至少一个汽缸盖，其被相互连接以形成单个的汽缸(即，燃烧室)。为了容纳活塞或汽缸套，汽缸体具有相应数目的汽缸孔。汽缸盖通常用来容纳气门驱动。为了控制充气交换，内燃发动机需要控制元件和用于致动控制元件的致动装置。在充气交换期间，燃烧气体经由排气口和燃烧室充气被排出，即，新鲜空气的引入经由进气口发生。为了控制充气交换，在四冲程发动机中，提升阀几乎被唯一地用作控制元件，其中，在内燃发动机的运转期间，提升阀执行振荡的升降运动，并且提升阀以此方式打开和关闭进气口和排气口。气门的运动需要的致动装置(包括气门本身)被称为气门驱动。
[0057]致动装置包含凸轮轴，凸轮被布置在凸轮轴上。在底置凸轮轴和顶置凸轮轴之间做出基本的区别。这涉及汽缸盖和汽缸体之间的分割面。如果凸轮轴被布置在所述分割面之上，其为顶置凸轮轴，否则为底置凸轮轴。
[0058]顶置凸轮轴同样被安装在汽缸盖中，其中气门驱动与顶置凸轮轴可以附加地(作为进一步的气门驱动部件)具有摇杆调节杆、指形摇杆、倾斜度调节杆和/或挺杆。所述凸轮从动件元件位于凸轮和气门之间的力流(force flow)中。
[0059]气门驱动的目标是在正确的时间打开和关闭汽缸的进气口和/或排气口中的至少一个，其中穿过截面的最大可能的流的快速开口被寻找以便保持流入和流出气体流中的节流损失较低并且以便使汽缸能够较好地充气和彻底排出排气。因此，根据现有技术，汽缸也可以经常且渐增地被提供两个或更多个进气口和排气口。
[0060]根据现有技术，通向进气口的进气管路和邻接排气口的排气管路可以被至少部分地集成在汽缸盖中。
[0061]在内燃发动机的发展中，最小化燃料消耗是基本目标，其中所作出的努力的重点在于获得改善的整体效率。
[0062]燃料消耗和因而的效率造成潜在问题，尤其是奥托循环发动机的情况下，S卩，施加点火内燃发动机的情况下。这样的原因在于奥托循环发动机的运转过程的原则。负荷控制通常可以通过在进气系统中提供节流挡板的方式实施。通过调整节流挡板，节流挡板下游的所引入空气的压力能够被降低较大或较小的程度。节流挡板被关闭的越严，即，所述节流档板阻塞进气系统越多，节流挡板两侧的所引入空气的压力损失越高，且节流挡板下游和通向至少一个汽缸(即，燃烧室)的入口的上游的所引入的空气的压力越低。对于恒定的汽缸燃烧室容积，以此方式，对于空气质量(即，量)借助于所引入的空气的压力被设定是有可能的。这也解释了量调节为什么被证明为不利的，尤其在部分负荷运转中，因为低负荷需要进气系统中高度节流和压力减小，其结果为充气交换损失随着负荷减小和节流增加而增加。
[0063]为了减少所描述的损失，已经研发了用于奥托循环发动机减少节流的各种策略。
[0064]用于奥托循环发动机减少节流的方案的一种方法可以是(例如)奥托循环发动机运转过程伴随直接喷射。燃料的直接喷射可以是用于实现分层的燃烧室充气的合适手段。燃料向燃烧室的直接喷射因而允许奥托循环发动机中的、一定极限内的质量调节。通过将燃料直接喷射入汽缸或位于汽缸中的空气内，混合物形成发生，且不通过外部的混合物形成，其中，燃料被引入进气系统中的所引入的空气中。
[0065]