切换阀和内燃发动机的制作方法

本发明涉及一种切换阀/换向阀并涉及一种内燃发动机。

背景技术：

在内燃发动机中，高压缩比对于内燃发动机的效率具有积极作用。压缩比通常被理解为压缩前的整个气缸容积相对于压缩后保留的气缸容积之比。在采用外部点火的内燃发动机中，尤其是在一般具有固定压缩比的火花点火式发动机中，必须选择在满负荷运行模式下避免被称为内燃机“爆震”的这么高的压缩比值。然而，对于更频繁发生的内燃机部分负载范围而言，也就是说当存在较小的汽缸填充时，在不发生“爆震”的情况下可以为压缩比选择更高的值。如果可以将压缩比设置成可变形式，则可以改善内燃发动机的重要的部分负载范围。

DE 10 2010 016 037 A1公开了一种具有可调压缩比的内燃发动机。具有销轴承孔眼和连杆轴承孔眼的连杆可以经由该销轴承孔眼连接至曲轴，并经由该连杆轴承孔眼连接至该内燃发动机的汽缸活塞。连杆被指配了一个偏心调节装置，该偏心调节装置具有偏心体和偏心杆。

从DE 10 2010 016 037 A1已知的偏心体具有活塞销孔，该活塞销孔相对于连杆轴承孔眼的中心点偏心地设置并且具有中心点，其中，该活塞销孔容纳着活塞销。该偏心调节装置用于调节有效连杆长度l_eff，其中，将活塞销孔的中心点与销轴承孔眼的中心点之间的距离理解为连杆长度。可以移动偏心调节装置的偏心杆，从而转动偏心体并因此改变有效连杆长度l_eff。每个偏心杆都指配了一个活塞，该活塞在液压室中可移位地被安装或引导。在这些液压室中存在的液压压力作用于指配给这些偏心杆的活塞，其中，取决于这些液压室中的油量允许或不允许这些偏心杆移动。

当存在该内燃发动机的做功冲程时，对偏心调节装置的调节是由作用于该偏心调节装置的内燃发动机的质量力和负荷力的作用启动的。在做功冲程的过程中，不断地改变作用于偏心调节装置的力的方向。这种调节移动是由被液压油施加作用的活塞辅助的，这些活塞作用在偏心杆上，其中，活塞防止了由于作用于偏心调节装置上的力的力作用方向改变而使偏心调节装置复位。与活塞相互作用的偏心杆在两侧上连接到偏心体上。

使活塞在其中受引导的液压室可以从销轴承孔眼通过液压油供给管线供应或填充液压油。止回阀防止液压油从液压室流出回流至液压油供给管线中。切换阀被容纳在连杆的孔中。这些液压室经由液压油排放管线与容纳了切换阀的孔相连接。切换阀的切换位置确定这些液压室中哪一个液压室填充液压油以及这些液压室中哪一个液压室被排空，其中，偏心调节装置的调节方向或旋转方向就是取决于此。

如所陈述的，作用于偏心杆的被引导在液压室中的活塞上的液压油从销轴承孔眼经由液压油供给管线被馈送至液压室，其中，该连杆通过该销轴承孔眼作用于曲轴，其方式为使得大端轴承套被安排在曲轴(具体地，曲轴轴颈)与销轴承孔眼之间。

液压室可以根据该切换阀的切换位置来经由液压油排放管线来排放。偏心调节装置的调节方向或旋转方向就是取决于此。

从DE 10 2010 016 037 A1中已知的切换阀包括一个致动元件、一个复位弹簧以及一个控制活塞。

DE 10 2012 112 461 A1披露了一种根据专利权利要求1的前序部分所述的用于具有可调压缩比的内燃发动机的切换阀。所述文件中所披露的切换阀具有一个切换元件和一个连接部分，其中，通过在该切换元件的表面与该连接部分的一个相应引导面之间形成一个间隙使该切换元件在该连接部分中被引导以便在两个切换的位置之间可移动。切换阀的有效性取决于其密封性。

虽然已经可以用从现有技术中已知的切换阀来有效地影响偏心调节装置的调节方向或旋转方向，但需要改善的、更有效的切换阀。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种用于具有可调压缩比的内燃发动机的新型切换阀以及一种具有这种切换阀的内燃发动机。

这个目的是通过根据权利要求1的切换阀来实现的。根据本发明，在切换元件的表面上和/或连接部分的引导面上形成了用于对切换元件和连接部分之间的间隙至少部分地进行密封的至少一个密封元件。以此方式，可以提高切换阀的有效性。该切换阀还可以简单地制造和安装，需要较少的安装空间。

根据本发明的一个改进方案，在切换元件的表面上形成了绕该切换元件的槽环行的密封元件。以此方式，可以实现切换阀的良好密封并提高其有效性。

可替代地或附加地，在该切换元件的表面上形成了至少一个密封元件，当从切换元件的轴向方向观看时，该至少一个密封元件位于形成在该切换元件的表面上的闩锁槽的一侧，优选地，在该切换元件的表面上形成了第一密封元件和第二密封元件，当从该切换元件的轴向方向观看时该第一密封元件位于彼此紧邻的闩锁槽的第一侧，当从该切换元件的轴向方向观看时该第二密封元件位于彼此紧邻的闩锁槽的第二侧。以此方式，可以实现切换阀的良好密封并提高其有效性。

可替代地或附加地，在该连接部分的引导面上形成了当从该连接部分的轴向方向观看时位于第一孔和第一液压流体管线的背向排气孔和排气管道的一侧上的密封元件，和/或在该连接部分的引导面上形成了当从该连接部分的轴向方向观看时位于第二孔和第二液压流体管线的背向排气孔和排气管道的一侧上的密封元件。以此方式，可以实现切换阀的良好密封并提高其有效性。

可替代地或附加地，在该切换元件的表面上或在该连接部分的引导面上形成了第一密封元件和/或第二密封元件，当该切换元件占据第一切换位置时该第一密封元件密封第二孔，当该切换元件占据第二切换位置时该第二密封元件密封第一孔。以此方式，可以实现切换阀的良好密封并提高其有效性。

在权利要求12中限定了根据本发明的具有可调压缩比的内燃发动机。

附图说明

在从属权利要求和以下说明中可以发现本发明的优选的改进方案。在不局限于本发明的实施例的情况下，参考附图更加详细地说明本发明的示例性实施例。在附图中：

图1示出了具有可调压缩比的内燃发动机的细节；具体地，具有切换阀的连杆布置结构；

图2示出图1的在切换阀的区域内的细节；

图3示出了处于第一切换位置的切换阀的示意性图示；

图4示出了处于第二切换位置的切换阀的示意性图示；

图5示出了切换阀的一个横截面；

图6示出了切换阀根据第一变体的发明细节；

图7示出了图6的发明细节的第二透视图；

图8示出了切换阀根据第二变体的发明细节；

图9示出了切换阀根据另一变体的发明细节；

图10示出了图9的细节以及处于切换阀的第一切换位置的套筒状连接部分；并且

图11示出了图9的细节以及处于切换阀的第二切换位置的套筒状连接部分。

具体实施方式

图1示出了具有可调压缩比的内燃发动机的连杆布置结构的示意性图示。连杆布置结构1具有连杆1a和优选地液压可调节的偏心装置6，该液压可调节的偏心装置至少在某些部分被安排在连杆轴承孔眼2中。

偏心装置6具有一个容纳活塞销的活塞销孔，该活塞销孔相对于连杆轴承孔眼2的中心轴线偏心地安排并具有中心轴线8。偏心装置6用于调节有效连杆长度l_eff。

销轴承孔眼3的中心轴线3a离活塞销孔的中心轴线8的距离被定义为连杆长度l_eff。

当存在该内燃发动机的做功冲程时，偏心装置6的旋转是由作用于该偏心装置6的内燃发动机的质量力和负荷力的作用启动的。在做功冲程的过程中，连续地改变作用于偏心装置6的力的作用方向。

这种旋转移动或调节移动是由活塞辅助的，活塞被液压流体(尤其是发动机油)施加作用，并且活塞被整合在连杆布置结构1中，并且活塞防止了由于作用于偏心装置6上的力的力方向改变而引起偏心装置6复位。

活塞通过偏心杆4、5操作性地连接在偏心装置6的偏心体9的两侧上。偏心装置6可以具有活塞、这些偏心杆4、5以及该偏心体9。借助止回阀(图1中未示出)通过液压流体管线(图1中未示出)从销轴承孔眼3利用液压流体对活塞施加作用。在此背景下，所述止回阀防止液压流体从活塞的活塞容积流回至液压流体管线中进入内燃发动机的发动机腔中。

活塞容积连接至与切换阀10相互作用的第一液压流体管线18和第二液压流体管线20。

图2示出了连杆布置结构中的切换阀的细节的示意图。在图2中，示出了切换阀10处于安装好的状态。切换阀10具有旋塞元件12和套筒状连接部分16，其中，旋塞元件12被安排在该套筒状连接部分16中并以可移动的方式在其中被引导。

套筒状连接部分16具有第一孔17，该第一孔与第一液压流体管线18连接。套筒状连接部分16还具有第二孔19，该第二孔与第二液压流体管线20连接。套筒状连接部分16还具有排气孔21，该排气孔与排气管道22连接。

图3示出了处于第一切换位置S1的用于控制液压流体流的切换阀10的示意性图示。切换阀10具有旋塞元件12和套筒状连接部分16。旋塞元件12被至少部分地插入该套筒状连接部分16中。在旋塞元件12的表面内形成了槽14。槽14以T形来实施。

套筒状连接部分16具有第一孔17，该第一孔将切换阀10与第一液压流体管线18连接。套筒状连接部分16还具有第二孔19，该第二孔适用于将切换阀10与第二液压流体管线20连接。套筒状连接部分16还具有排气孔21，该排气孔适用于将切换阀10与排气管道22连接。

在第一切换位置S1，旋塞元件12(尤其在其表面中形成的槽14)被安排在第一孔17和排气孔21的区域中。与第一孔17连接的液压流体管线18因此可以排气。

图4示出了处于第二切换位置的用于控制液压流体流的切换阀的示意性图示。在第二切换位置S2中，旋塞元件12(尤其在其表面上形成的槽14)被安排在第二孔19和排气孔21的区域中。与第二孔19连接的液压流体管线20因此可以排气。

图5示出了根据另一优选示例性实施例的切换阀10的纵向截面图。图5示出了处于第一切换位置S1的切换阀10、尤其在切换阀10中安排的旋塞元件12。

优选地通过闩锁球24和弹簧25将旋塞元件12固定或锁定在第一切换位置S1，其中，闩锁球24和弹簧25与旋塞元件12中所形成的闩锁槽26相互作用。总体上，提供了两个闩锁槽26、27。为切换阀10的第一切换位置S1和第二切换位置S2提供了各一个用于容纳闩锁球24的对应闩锁槽26、27。

相应地，可以将切换元件12锁定在第一切换位置S1和第二切换位置S2，优选通过闩锁球24和弹簧25所形成的闩锁元件，其方式为使得闩锁元件根据切换元件12的切换位置接合在切换元件12的表面上所形成的多个闩锁槽26、27之一中。还可以通过其它方式将切换元件12锁定在切换位置。

在此，这些闩锁槽当从栓状或销状切换元件12的轴向方向A(见图5)观看时彼此紧邻地定位，并且这些闩锁槽形成在切换元件12的表面的一部分上，当从切换元件12的径向方向R(见图5)观看时该部分是位于与切换元件12的表面上形成有槽14的那个部分相对。

从图5还清楚的是，液压流体管线18、20被引入切换阀10的连接部分16的外部，其中，在液压管线18、20的一端，孔17、19穿透连接部分16从外部延伸至内部。

切换阀10的切换元件12在其连接部分16中是以可移动的方式被引导的，具体地，通过在切换元件12的表面与连接部分16的一个相应引导面之间形成间隙。

在该切换元件12的面向连接部分16的表面上和/或该连接部分16的面向切换元件12的引导面上形成了用于对该切换元件12和该连接部分16之间的间隙至少部分地进行密封的至少一个密封元件。

根据第一变体，在该切换元件12的表面上形成了至少一个密封元件，当从该切换元件12的轴向方向A观看时，该至少一个密封元件位于形成于该切换元件12的表面上的这些闩锁槽26、27的一侧。

例如，图6示出了切换元件12的表面上形成了第一密封元件28，当从切换元件12的轴向方向A观看时，该第一密封元件位于彼此紧邻的闩锁槽26、27的第一侧，具体地，与闩锁槽26相邻以及背离闩锁槽27。

另外，切换元件12的表面上形成了第二密封元件29，当从切换元件12的轴向方向A观看时，该第二密封元件位于彼此紧邻的闩锁槽26、27的第二侧，具体地，与闩锁槽27相邻以及背离闩锁槽26。

在此背景下，当从切换元件12的圆周方向观看时，密封元件28、29优选地以环绕的形式实施，其结果是，根据图7，当从切换元件12的轴向方向观看时第一密封元件28位于T形槽14的第一侧，并且当从切换元件12的轴向方向观看时第二密封元件29位于T形槽14的第二侧。因此可以有效地密封切换阀的切换元件12和切换阀的连接部分16之间的间隙。

根据本发明的第二变体，根据图8，在切换阀的切换元件12的表面上形成了围绕切换元件12的T形槽14环行的密封元件30。因此可以有效地密封切换阀的切换元件12和切换阀的连接部分16之间的间隙。图8的变体还可以与图6和图7的变体结合。

密封元件28、29、30可以是被插入切换元件12的槽中的O型环式的密封元件或被硫化至切换元件12的表面上的密封元件。

可替代地或附加地，可以在连接部分16的引导面上形成对切换元件12和连接部分16之间的间隙密封的密封元件，切换元件12在连接部分16中被引导。

当从连接部分16的轴向方向观看时，这种类型的第一密封元件可以位于第一孔17的和第一液压流体管线18的一侧，该侧背离排气孔21并背离排气管道22。当从连接部分16的轴向方向观看时，这种类型的第二密封元件可以位于第二孔19的和第二液压流体管线20的一侧，该侧背离排气孔21并背离排气管道22。也可以通过这种方式有效地密封切换元件12和连接部分16之间的间隙。

本发明的一个变体(见图9、图10和图11)是优选的，其中，第一密封元件31形成于切换阀10的切换元件12的表面上或切换阀10的连接部分16的引导面上，当切换元件12占据第一切换位置S1(见图10)时密封第二孔19。

另外，当切换元件12占据第二切换位置S2(见图11)时使第一孔17密封的第二密封元件32则形成于切换阀10的切换元件12的表面上或切换阀10的连接部分16的引导面上。

当切换元件12占据第一切换位置S1(见图10)时，切换元件12中所形成的槽14将第一液压流体管线18以及因此将第一孔17与排气管道22连接，其结果是，第二孔19则处于高压侧，并通过使所述孔19密封的第一密封元件31将该第二孔19密封。

当切换元件12占据第二切换位置S2(见图11)时，切换元件12中所形成的槽14将第二液压流体管线20以及因此将第二孔19与排气管道22连接，其结果是，第一孔17则处于高压侧，并通过使所述孔17密封的第二密封元件32将该第一孔17密封。

以这种方式发生的对套筒状连接部分16的孔17或19进行的密封特别有利于提高切换阀10的有效性，所述孔17或19在切换元件12的对应的切换位置中处于高压侧并相应地不与排气管道22联接。在此，对应的密封元件31和32(图9至图11中的切换元件12的表面的密封元件)至少在切换阀12的对应的切换位置处围绕有待在对应的切换位置中被密封的孔17或19延伸。

如已经陈述的，还可以在连接部分16的引导面上形成密封元件31、32。

还可能的是，连接部分16的整个引导面设置有仅被孔17、19中断的密封元件。

如已经陈述的，密封元件可以是O-型环式的密封元件，这些密封元件被插入切换元件12的表面上形成的槽中，或被插入连接部分16的引导面上所形成的槽中。

另外，密封元件可以是被硫化至切换元件12的表面上或连接部分16的引导面上的密封元件。

此外，图9至图11示出了引导元件33，该引导元件在第一端伸入切换元件12的相应孔35中，并且该引导元件在第二端伸入连接部分16的长孔34中。引导元件33与长孔34的相互影响限制了切换元件12在连接部分16中的轴向移位性，并且还稳固了其在连接部分16内的相对圆周位置。在图5中的横截面中同样可以看到引导元件33。