专利名称：产生压力脉冲的方法、压力脉冲发生器和设置有所述发生器的活塞式发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序产生压力脉冲的方法。
还涉及一种根据权利要求11的前序的压力脉冲发生器以及设置有所述发生器的活塞式发动机。
背景技术：
压力脉冲适合地用于控制和操作通向内燃机的燃烧室的进气门或排气门，所述压力脉冲由被允许在压力脉冲发生器中的回路中流动的流体产生。压力脉冲传递主体那么可以是这种气门的整体的部分，当压力流体是液体时所述主体优选是气门杆，在压力流体是气体的情况中所述主体是与气门杆连接并在气缸中被驱动的活塞。可替换的是，所述主体可以是单独的，并且设置成反抗现有的气门杆。压力脉冲发生器和控制后者的方法可用于控制气门的升程的高度，即气门将打开多少，以及气门的开启次数，即气门的开启和闭合发生时的曲柄转角大小(grade)。
通过压力脉冲发生器产生的压力脉冲还可用于控制活塞、VCR活塞(VCR＝可变压缩比)的运动，用于改变内燃机的燃烧室的气缸容积并且因此改变内燃机的压缩比。如果压力流体为液体，那么压力脉冲传递主体适合地为杆，所述杆抵抗或与这种活塞连接，所述活塞然后设置成可在与燃烧室连接的缸中前后移动。如果压力流体为气体，它可被允许在它的与朝着燃烧室的一侧相反的一侧上直接反抗活塞。沿着朝着压力脉冲发生器的腔的方向作用在压力脉冲传递主体上的弹簧负载然后可以是所述缸和燃烧室中存在的气体压力的直接结果，或者可以但不必须通过物理弹簧来实现。
适合的是，压力脉冲发生器包括控制单元，控制单元在压力脉冲传递主体的位置或者活塞式发动机中活塞的位置(曲柄转角大小)的基础上电子控制所述阀，用于调节压力流体的流动，并且由此控制压力脉冲的启动(initiating)。
本申请中所用的“腔”是指压力流体容纳在其中的空间，并且应当做广义理解。在本申请中，腔被认为分为第一和第二部分。当然，还可以认为这种装置包括两个由通道分隔的单独的腔或空间。然而这意味着相同的含义。
本申请中使用的“导管”应当做广义理解，并且因此可包括管状导管或由设置在一块材料中的通道形成的导管。
众所周知，通过液压脉冲发生器驱动内燃机的被弹簧加载的菌形气门，下文称为发动机气门。例如，美国专利6,067,946公开了通过向连接到气门的活塞上施加液压从而开启发动机气门。液压或者来自高压源，或者来自低压源。液压的施加通过压力控制装置在从电子控制元件接收的信号的基础上执行。液压被施加从而使驱动气门所需要的能量最少，而同时利用了气门的惯性。所述的系统包括用于开启/断开高压源和活塞设置在其中的腔之间的连通的装置，并且包括用于开启/断开低压源和所述腔之间的连通的装置。
美国专利6,067,946中公开的方法包括当所述气门沿着离开腔的方向移动，即移动到气门的开启位置时，使高压源与腔连通。当所述气门接近最大开启位置时，腔和高压源之间的连通被断开，并且相反，腔和低压源之间的连通被开启。这样，在气门达到它的终止位置之前实现气门的制动。当气门已经达到这个位置时，它可以通过断开所述两个连通被锁定在该位置。当所述气门将返回到它的闭合位置时，低压源和腔之间的连通被重新开启，而预加载的弹簧力使活塞移动到腔中。当气门接近它的闭合位置即原位置时，高压源和腔之间的连通被开启，并且低压源和腔之间的连通被断开。这样，实现了沿这个方向的运动的制动。当气门已经达到它的原位置时，两个连通会被断开以将气门保持在这个位置。这样，气门开启的时间被控制。
现有技术的缺点在于来自高压源并且用于使气门伸出到它的开启位置的液压液体几乎完全被进一步引导到低压源，因此，损失了相当多的能量。
发明内容
本发明的目的是提供这样一种方法和一种压力脉冲发生器，该方法和发生器能够使得与产生压力脉冲相联系的能量损失最小化，特别是使与内燃机的发动机气门在它的开启和闭合位置之间的移动相联系的能量损失最小化，或者与VCR活塞的移动相联系的能量损失最小化。
本发明的另一个目的是通过压力脉冲发生器的结构实现主要的目的，所述结构尽可能简单和可靠。
本发明的主要目的通过上述的方法实现，该方法特征在于，当腔的第一和第二部分之间的连通被开启并且实现了所述主体到腔的外部的移动时，高压源和腔的第一部分之间的连通以及低压源和腔的第二部分之间的连通保持断开，并且当主体被弹簧负载朝着回退的起始位置移动返回时，所述腔的第一和第二部分之间的连通保持开启用于重新建立腔的第一部分中的高压，而高压源和所述腔的第一部分之间的连通以及低压源和腔的第二部分之间的连通保持断开。
当所述主体在它返回到它的最大回退位置的路径中或者已经返回到最大回退位置中时，腔的两个部分之间的连通被断开，并且腔的第一部分和高压源之间的连通被开启以完全重新建立腔的第一部分中的压力。
换句话说，当主体返回到起始位置并且当腔的两个部分之间的连通被断开时，存在于腔的第一部分中的压力流体将起着被重复地预加载的压力流体弹簧的作用，这当压力脉冲传递主体处于它的通向原位置的路径上时适合地发生，原位置是它被最大限度地回退到腔中的位置。在优选的情况中，当所讨论的主体反抗气门杆或活塞或者与气门杆或活塞连接时，其中所述气门杆或活塞与发动机气门的气门相连接，这个位置对应于气门的原位置，即闭合位置。
特别是当压力流体相对不可压缩时，例如是液体时，并且当压力脉冲传递主体为杆时，例如气门杆，当所述主体到达最大伸出位置时，或者与当所述主体到达最大伸出位置时相联系，腔的第一和第二部分之间的连通被断开，并且高压源和腔的第一部分之间的连通以及低压源和腔的第二部分之间的连通保持断开。因此，实现了将所述主体锁定在这个位置中。在发动机气门的情况中，气门开启的时间用这种方式控制。当压力脉冲产生主体将被允许返回到它的起始位置或者它的最大回退位置时，腔的第一和第二部分之间的连通然后被开启。沿着朝着腔的方向作用在主体上并且在主体向伸出位置移动的过程中积聚的弹簧力因此将克服腔中的液压液体施加在主体上的力，导致主体快速返回。
然而，在上述的移动过程中已经损失一定量的能量，并且弹簧力将不足以使主体完全地返回。为了允许这种完全的返回，根据本发明的方法包括在所述主体返回到腔中的运动的最后阶段的过程中，低压源和腔的第二部分之间的连通被开启并且保持开启，以允许主体返回到最大回退的起始位置。
优选的是，压力脉冲传递主体连接到内燃机的被弹簧加载的进气门、排气门或VCR活塞，并且优选的是，气门的升程的高度或活塞的冲程的长度通过控制提供给腔的第一部分中的压力而被控制，所述压力通过高压源提供。
弹簧加载的进气门或排气门保持在开启位置的时间段因此通过如下方法被控制控制当所述主体在它的最大伸出位置时腔的第一和第二部分之间的连通保持断开的时间。当压力流体为液体时这是特别相关的。
本发明的主要目的同样通过根据本发明的压力脉冲发生器实现，所述发生器特征在于它包括用于开启/断开腔的第一部分和高压源之间的连通的装置，以及用于开启/断开腔的第二部分和低压源之间的连通的装置，和可操作的用于开启/断开腔的第一和第二部分之间的连通的阀体。由于这些用于开启和断开所述连通的装置的存在，可以执行根据本发明的方法的步骤。本发明允许腔的第一部分的预加载，并且允许压力脉冲传递主体完全返回到它的起始位置。
根据一个优选实施例，所述用于开启/断开腔的第一部分和高压源之间的连通的装置被机电地操作。特别优选的是，所述用于机电操作地开启/断开腔的第一部分和高压源之间的连通的装置包括螺线管驱动的阀体。同样，所述用于开启/断开腔的第二部分和低压源之间的连通的装置具有这个特征。这样，可以执行任何当前阀体的计算机程序控制的驱动，并且实现了对压力脉冲非常精确的控制。
根据本发明的一个优选实施例，所述可操作的用于开启/断开腔的第一和第二部分之间的连通的阀体还构成所述用于开启/断开腔的第一部分和高压源之间的连通的装置的阀体。这样，能够减少对于压力脉冲调节所需要的部件的总量。
根据另一个优选实施例，所述可操作的用于开启/断开腔的第一和第二部分之间的连通的阀体还构成了用于开启/断开腔的第二部分和低压源之间的连通的装置的阀体。这还有助于降低对于压力脉冲调节所需要的部件的数目。在阀体是滑阀的情况中，本发明包括位于腔和高压源以及低压源之间的导管分别定位成使得它们通过滑阀而交叉，并且使得滑阀还与腔的第一和第二部分之间的连接交叉，并且因此可用于开启/断开每一个这些导管-连接中的连通。
作为对上述用于开启/断开通向高压源的导管中的连通的装置的替换或补充，所述用于开启/断开腔的第一部分和高压源之间的连通的装置可包括具有减小的圆周的部分，或者包括位于压力脉冲传递主体中的开口，所述部分被定位用于当所述主体接近或处于起始位置中时开启用于连通，其中在起始位置中，它被最大限度地回退到腔中。
用相对应的方式，所述用于开启/断开腔的第二部分和低压源之间的连通的装置可包括具有减小的圆周的部分，或者包括位于压力脉冲传递主体中的开口，所述部分被定位用于当所述主体接近起始位置时开启用于连通，在起始位置中，它被最大限度地回退到腔中。然而重要的是，当已经达到起始位置时，当随后的伸出运动开始并且腔的两个部分之间的连通被重新开启时，这个连通再次被断开，以防止高压液体排出该路径。压力脉冲传递主体分别与腔和高压源以及低压源之间的导管交叉。
应当认为，腔的第一部分的容积适用于使得能够使聚集在其中的高压液体起液体弹簧的作用，它的触发使得压力脉冲传递主体反抗弹簧负载从最大回退位置移动到伸出位置，所述弹簧负载沿着相反的方向作用在所述主体上。所述弹簧负载可以是内燃机的菌形气门的气门弹簧的效果。
可替换的是，如果压力流体是气体，它应当作用在压力脉冲传递主体上的较大的区域，该区域比在后者如果是气门杆的情况中通常可能的区域更大。在这种情况中，压力脉冲传递主体优选由活塞构成，所述活塞设置成可在缸中前后移动，并且例如与正在讨论的气门连接，或者设置有气门并且形成能够传递力的接触。所述主体还可构成VCR活塞的活塞本身。气体直接抵抗活塞的端面。另外，腔的第一部分的容积的尺寸被设计成使得聚集在其中的高压气体起着气体弹簧的作用，它的触发使得压力脉冲传递主体抵抗弹簧负载从最大回退位置移动到伸出的位置，所述弹簧负载沿着相反方向作用在所述主体上。
优选的是，压力脉冲发生器包括具有计算机程序的控制单元，所述计算机程序用于根据本发明的方法，在关于压力脉冲传递主体或与其连接的主体的位置的信息的基础上，和/或基于在活塞式发动机的燃烧室中操作的活塞的位置的信息，控制所述用于开启/断开腔的第一和第二部分之间、腔的第一部分和高压源之间、腔的第二部分和低压源之间的连通的装置。
本发明还涉及一种活塞式发动机，其具有用于将空气或空气/燃料混合物引入燃烧室中或从中排出的气门，其特征在于，它包括根据本发明的用于操作所述气门的压力脉冲发生器。
本发明还涉及一种活塞式发动机，其具有连接到发动机的燃烧室的VCR活塞，其特征在于，它包括根据本发明的用于操作所述VCR活塞的压力脉冲发生器。
本发明的其它特点和优点将在下文详细的说明书和权利要求中进行公开。
下面将通过参考附图的实例描述本发明，附图中图1是根据本发明的第一实施例的压力脉冲发生器的示意性横截面视图，图2示出了根据本发明的压力脉冲发生器的第二实施例，图3示出了根据本发明的压力脉冲发生器的第三实施例，图4示出了根据本发明的压力脉冲发生器的第四实施例，图5示出了根据本发明的压力脉冲发生器的第五实施例，图6示出了根据本发明的压力脉冲发生器的第六实施例，图7示出了根据本发明的压力脉冲发生器的第七实施例。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的压力脉冲发生器的第一实施例。压力脉冲发生器包括主体1，主体1包围腔2，腔2依次可被认为分为第一部分3和第二部分4。第一部分3比第二部分4具有更大的容积，然而，第二部分4的容积取决于压力脉冲传递主体的位置，下文将进行描述。另外，压力脉冲发生器包括高压源5、低压源6、第一导管7和第二导管8，第一导管7连接高压源5与腔2的第一部分3，第二导管8连接低压源6与腔2的第二部分4。高压源5输出液压液体，并且低压源6接收液压液体，液压液体例如是油。高压源可由泵驱动，并且低压源6可与大气连通，并且可具有大气压力。低压源6例如是汽车或者任何其它设置有内燃机的车辆的油槽。
另外，压力脉冲发生器包括压力脉冲传递主体9，所述主体9通过主体1中的开口与腔2的第二部分4直接接触，并且伸入第二部分4中。压力脉冲传递主体9设置成可移动到腔2的第二部分4，并且可以从第二部分4移动，并且构成它的壁的一部分。在这种情况中，它构成进气门或排气门10的气门杆的一部分，或者与所述气门杆连接，或者紧靠所述气门杆支承，所述气门10此处为菌形气门，通向内燃机的燃烧室(未示出)。气门10通过弹簧11被预加载到闭合位置，弹簧11因此以沿着朝着腔2的方向的力作用，这是为了使压力脉冲发生主体9回退到腔2中。在它的闭合位置，气门10例如在燃烧室的内部顶部中紧靠气门座支撑。
除了这些部件，压力脉冲发生器包括阀体12、第一螺线管26和第二螺线管27。螺线管26、27设置用于驱动阀体12，换句话说是移动阀体12，阀体12的任务是开启或断开腔2的第一部分3和第二部分4之间的连通、腔2的第一部分3和高压源之间的连通以及腔2的第二部分4和低压源6之间的连通。这是可以的，因为阀体12紧密地在凹槽中运行，在所述凹槽中，阀体的路径与连接腔2的两个部分3和4的通道交叉，并且同样与分别连接腔2的两个部分3、4和高压源5、低压源6的导管7、8交叉。阀体12设置有变细的部分(tapering)或开口13、14、15，当所述开口到达与通道或导管7、8相对的位置时，它们允许液压液体穿过其中通过。通过这些变细的部分/开口13、14、15沿着阀体12的适合的定位和延伸，可以实现对各个导管7、8中的连通以及腔2的第一部分3和第二部分4之间的连通的开启和断开的时间的控制。在图1中，发动机气门10示出为处于闭合位置，在闭合位置，与气门杆连接的压力脉冲传递主体被最大限度地回退到腔2的第二部分4中。所述变细的部分/开口13、14、15所处的位置使得当腔2的第一部分3和高压源5之间的连通以及第二部分4和低压源6之间的连通开启时，腔2的第一部分3和第二部分4之间的连通被断开。
腔2的第一部分3被设计成并且尺寸被设计成用作液体弹簧，所述液体弹簧在图1所示的位置中被具有特定压力的液压液体加载或者预加载，以便然后随着发动机气门10的开启或闭合运动而被触发，并且以便然后当再次达到闭合位置时被重新加载。根据本发明的开启-闭合循环下面将逐步更详细地描述。
图2示出了压力脉冲发生器的可替换实施例。与第一实施例相比，最显著的区别在于它包括位于腔2的第一部分3和第二部分4之间的第一通道16和第二通道17，而不是仅一个通道，并且每个通道设置有单向阀18、19，所述单向阀18、19设置成沿着不同的方向开启。另外，阀体12具有两个变细的部分/开口20、21，其中第一个20将被定位成在阀体12的第一位置与第一通道17相对，并且其中第二个21将被定位成在阀体12的第二位置与第二通道相对。当然，可以设想这样一种方案，即仅具有一个变细的部分/开口，该变细的部分/开口在单向阀的各位置之间移动。第一位置对应于当压力脉冲传递主体9伸出并且将存在从腔的第一部分3到它的第二部分4的流动时，并且第二位置对应于当主体正在被回退或者已经回退并且当将要发生从腔的第二部分4到它的第一部分3的流动或者至少允许发生时。所述方案的优点在于阀体12的运动不需要如第一实施例中那样精确。另一方面，它的缺点在于需要更多的部件，主要是单向阀18、19。
图3示出了根据本发明的压力脉冲发生器的另一个可替换实施例。与图1和图2所示的实施例相比，区别在于它包括单独的阀体22，阀体22设置用于开启和断开导管7和8中的连通，所述连通分别连接腔的第一部分3与高压源5以及第二部分4与低压源6。另外，它包括单独的螺线管23用于驱动所述阀体22。这种方案需要所有螺线管的同步控制，但是对于彼此独立的单个导管/通道中的连通的开启/断开的可变控制允许更大的可能性。另外的改进可包括单独操作的阀体用于开启/断开第一导管7和第二导管8中的连通。
图4示出了另一个实施例，其中用于分别开启和断开导管7、8中到高压源5、低压源6的连通的装置还包括压力脉冲传递主体9本身，其中，在沿着主体的纵向轴线的预定位置处，所述主体具有变细的部分或开口24、25，当所述主体9到达预定位置时，所述预定位置此处对应于发动机气门10的闭合位置，所述变细的部分或开口24、25的位置与导管7、8相对，并且因此开启用于其中的连通。这种设置保证了除了在发动机气门10处于闭合位置的情况，换句话说，除了压力脉冲传递主体9处于最大回退位置中或非常接近此位置的情况，在高压源5和腔2的第一部分3之间或者在低压源6和腔的第二部分4之间没有连通。
图5示出了这样一个实施例，该实施例可被认为是根据图4的实施例的另外的简化改进，因为阀体12现在仅设置用于开启和断开腔的第一部分3和第二部分4之间的连通，而压力脉冲传递主体9的变细的部分/开口24、25分别构成唯一的用于开启高压源5和腔2的第一部分3之间以及低压源6和腔2的第二部分之间的连通的装置。
下面将更详细地描述发动机气门10的开启-闭合循环。在发动机气门10被关闭并且紧靠它的气门座支撑的起始位置，用于开启/断开腔2的两个部分之间的连通的阀体12处于断开位置，而同时，它允许两个导管7、8中的连通。一旦在腔2的第一部分中建立与高压源5的压力相对应的适合的压力，导管7中的连通原理上也会被断开。以相对应的方式，一旦发动机气门已经达到它的闭合位置，第二导管8中的连通会被断开，因为那时不再需要低压源和腔之间连续的连通。
当发动机气门10将被开启时，螺线管26、27中的一个被驱动，作为对来自控制单元(未示出)的信号的响应，适合的是，控制单元设置有用于控制发动机气门10的计算机程序。当螺线管26或27被激励时，它将阀体12移动到这样的位置，在该位置中，阀体12的变细的部分或开口14开启用于腔的第一和第二部分3、4之间的连通，用于允许沿着朝着第二部分的方向的流动。同时，或者优选的是就在建立这个连通之前，导管7、8中的连通被断开，用于防止任何液压液体直接从高压侧流到低压侧而没有被利用用于移动压力脉冲传递主体9。正时的相关性通过变细的部分/开口13、14、15的适合的定位来实现。当腔2的两个部分之间的连通开启时，存在于腔2的第一部分3中的用作液体弹簧的压力适用于允许发动机气门10预定地移动到开启位置。
当发动机气门10已经到达最大开启位置时，其中在最大开启位置处，储存在液体弹簧中的能量的主要部分现在已经被用于偏压气门弹簧11，发动机气门10的运动停止。因此，发生阀体12的连续移动，直到后者已经到达这样的位置，其中它断开腔的两个部分3、4之间的连通，并且其中它还分别断开导管7、8中到高压源5和低压源6的连通。这样，可以实现发动机气门在开启位置并且在可选的时间段中的锁定。在当单向阀被用于调节腔的各部分之间的流动的情况中，例如图2和图3所示，单向阀中的一个将保证当变细的部分/开口处于与设置有这个单向阀的第一部分和第二部分之间的相关的通道相对的位置中时，不存在回流。在这种情况中，变细的部分/开口不需要另外移动超出通道外以造成锁定。
当发动机气门将被重新闭合时，螺线管26、27中的一个被激励用于将阀体移动到开启位置，其中它再次开启用于连通腔2的第一部分3和第二部分4之间，用于沿着朝着第一部分3的方向的流动。导管7、8中的连通仍然断开。发动机气门10将执行返回到闭合位置的返回运动。然而因为总是有一定的能量损失，因此现在存储在预加载的气门弹簧11中的能量不足以允许发动机气门10完全地回退到它的闭合位置。为了能够实现完全的返回，要求腔2和低压源6之间的连通在返回运动过程中的任何时刻都开启。适合的是，这通过阀体12另外地移动到这样的位置而实现，在该位置中，它的变细的部分或开口15将与通向低压源6的导管8相对。就在这一刻之前，与其同时，或者就在这一刻之后，腔2的两个部分之间的连通将被断开，并且然后腔2的第一部分3和高压源5之间的连通可被重新开启。我们现在回到图1所示的起始位置。通常，应当尽可能避免任何短路(short circuit)，即避免所有连通在同一时间开启。在当使用单向阀的情况中，例如图2和图3所示，这些或更准确的是这些中的一个能够保证将没有短路。
应当意识到，不同的连通的开启和断开之间的延迟或者能够通过相关的阀体上存在的变细的部分和开口的纯粹的几何定位和尺寸的选择而实现。在当由不同的螺线管驱动的不同的阀体被用于开启/断开不同的连通导管或通道时，时间控制能够通过计算机程序执行，所述计算机程序控制螺线管的激励，用于实现对于根据本发明的方法的开启/断开所需要的正时的同步。
发动机气门10的最大的开启、升程的高度能够在操作过程中通过高压源5中的压力的变化被控制，例如通过对产生所述压力的泵的控制。同样可以构想如果腔2，优选是它的第一部分3，被设计成具有可变的容积，从而实现这种变化。
配气定时，即发动机气门10处在它的最大开启位置的时间，能够以完全计算机化的方式通过控制螺线管26、27被激励用于重新开启这个连通的时间而被控制，其中螺线管26、27操作阀体12用于开启和断开腔的两个部分3、4之间的连通。
应当意识到，如上所述用在所用的压力流体是液体的情况中的本发明同样可应用到压力流体是气体的相对应的实施例。那么基本的区别在于由于气体的可压缩性较高，因此气体需要作用在压力脉冲传递主体的较大的面积上以产生它的相对应的运动，并且腔的第一部分的容积应当适用于压力流体是气体的事实。适合的是，那么压力脉冲传递主体是活塞，活塞设置成在缸中前后移动并且与气门相连接并且能够传递力，应当发生气门的运动。压力脉冲传递主体也可以与VCR活塞相同，通过所述缸，VCR活塞与内燃机的燃烧室直接连接，用于根据发动机负荷改变后者的容积。
图6示出了根据本发明的装置的另外的实施例，根据该实施例，压力流体是气体，并且压力脉冲传递主体9是设置成在缸26中以气密的方式前后移动的活塞。活塞9与气门(未示出)的杆27直接连接，或者构成所谓的VCR活塞，在它的一侧上，所述VCR活塞与内燃机的燃烧室直接连接，并且所述VCR活塞设置成通过它的移动改变燃烧室的容积，并且因此改变压缩比。
如前述的实施例，该装置包括具有第一部分28和第二部分29的腔。区别在于第二部分29就是缸26中在活塞27的一侧上的空间，而不是如在液压的情况中直接位于基本薄的气门杆上方。形成随动阀的阀体30设置成开启和断开腔的第一部分28和第二部分29之间的连通。阀体30的运动分别是由于后者分别与高压源5以及低压源6之间的连通的开启和闭合。电磁驱动阀，此处为螺线管驱动的滑阀31，设置成通过开启/闭合导管32、33来开启/闭合阀体30分别与高压源5以及低压源6之间的连通，导管32、33在阀体30的一侧和所述源之间引导。换句话说，阀体30直接被螺线管驱动，这包括在通常的发明构思中。阀体30的被穿过导管32、33的压力流体作用的一侧紧靠腔的第一部分28被密封，在这种情况中，所述阀体30被设置成在腔的所述第一部分中移动。
另外的阀体34设置成开启/关闭所述腔的第二部分29和低压源6之间的连通。这个阀体34以与用于第一阀体30的方式基本对应的方式设置。它在一侧上与腔的第二部分29连通，并且在另一侧上，一方面与通向高压源的导管35连通，并且另一方面与通向低压源的导管36连通。导管35和36中的连通的分别的开启和闭合通过上述的电磁驱动阀31完成。另外具有导管37，导管37在腔的第一部分28和高压源5之间引导。电磁驱动阀31设置成开启和闭合同样在这个导管中的连通。应当意识到，仅电磁驱动阀31能够被多个电磁驱动阀代替用于实现开启/闭合功能，所述开启/闭合功能对应于上述的功能。然而，该装置将根据在这份申请中描述并且大致相关的原理来操作，与实施例和压力流体的类型无关。
图7示出了根据本发明的压力脉冲发生器的另一个实施例。与上述的实施例相比，这个压力脉冲发生器包括弹簧38，弹簧38以弹性力恒定地反抗腔2的第一部分3的可移动或弹性壁39。此处，弹簧38为机械类型，但可替换的是可以是气压弹簧或液压弹簧。
虽然附图中未示出，但应当认为，电磁驱动的并且优选是螺线管驱动的滑阀通常设置有复位弹簧等，用于当所述驱动被中止时使正在讨论的阀体复位。当然，还可以具有两个螺线管，所述两个螺线管分别牵拉和推动地作用在阀体上，并且配合用于使阀体在后者开启和断开一个或多个导管或连接中的连通的各位置之间前后移动。
另外，不直接由螺线管驱动但是由螺线管驱动阀体间接控制的导向阀可替换或补充上述的用于开启/断开腔的各部分之间、或每个单独的部分分别与高压源或低压源之间的连通的装置中的任一个。这种方案必须被认为是在权利要求所限定的本发明的范围内。
还应当提到，根据可替换的应用，压力脉冲传递主体9可直接作用在燃料上用于使燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中，作为它的任务。
应当提到，根据本发明，压力脉冲发生器的腔2和压力脉冲传递主体9设置在其中的主体1可以是发动机的缸盖。可替换的是，主体1可以是单独的，并且连接到缸盖。
应当意识到，在本发明的所有的实现中，压力脉冲传递主体或者可以与它将反抗的阀体或VCR活塞直接连接，形成所述阀体的一部分，或者可以与其分离。
在上述的应用中，当流体为液体，通常是油时，流体压力即高压通常为100到500bar，当流体是气体或气体混合物，通常是空气时，压力通常为3到30bar。
应当意识到，压力脉冲传递主体构成腔的第二部分4的可移动的壁，由此，后者的容积可取决于压力脉冲传递主体的移动位置而变化。
权利要求
1.一种通过压力脉冲发生器利用压力脉冲传递主体(9)产生压力脉冲的方法，所述主体(9)可移动地设置在腔(2)中，压力流体到所述腔(2)之中和之外的流动通过所述方法被机电控制，用于实现压力的变化以移动主体(9)，所述压力脉冲发生器包括·所述腔(2)，分为第一和第二部分(3，4)，·至少一个可操作的阀体(12)，用于开启/断开所述腔的第一和第二部分(3，4)之间的连通，·第一导管(7)，在高压源(5)和所述腔(2)的第一部分(3)之间引导，·第二导管(8)，在低压源(6)和所述腔(2)的第二部分(4)之间引导，·所述主体(9)可移动地设置在所述腔(2)的第二部分(4)中，并且一方面与腔(2)中的压力流体接触，并且另一方面与环境接触，并且沿着朝着所述腔(2)的方向被弹簧加载，·用于开启/断开所述腔(2)的第一部分(3)和高压源(5)之间的连通的装置，和·用于开启/断开所述腔(2)的第二部分(4)和低压源(6)之间的连通的装置，其特征在于·当所述腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通被开启并且实现了主体(9)移动到腔(2)的外部时，高压源(5)和所述腔(2)的第一部分(3)之间的连通以及低压源(6)和所述腔(2)的第二部分(4)之间的连通保持断开，·并且当主体(9)被弹簧负载朝着回退的起始位置移动返回时，所述腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通保持开启用于重新建立腔(2)的第一部分(3)中的高压，而高压源(5)和所述腔(2)的第一部分(3)之间的连通以及低压源(6)和腔(2)的第二部分(3)之间的连通保持断开。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述主体(9)在它返回到最大回退的起始位置的路径中或者返回到最大回退的起始位置中时，腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通被断开，并且腔(2)的第一部分(3)和高压源(5)之间的连通被开启，用于完全重新建立腔(2)的第一部分(3)中的压力。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述主体(9)已经到达最大伸出位置时，腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通被断开，并且高压源(5)和第一部分(3)之间的连通以及低压源(6)和第二部分(4)之间的连通保持断开。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，当所述主体(9)被移动到腔(2)中时，腔(2)的第二部分(4)和低压源(6)之间的连通被开启，而腔(2)的第一部分(3)和第二部分(4)之间的连通被断开或者保持断开。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述主体(9)返回到腔(2)中的运动的最后阶段中，低压源(6)和腔(2)的第二部分(4)之间的连通保持开启，以允许主体(9)返回到最大回退的起始位置。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通的开启/断开通过螺线管驱动的阀体机电地执行。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，腔(2)的第一部分(3)和高压源(5)之间的连通的开启/断开通过螺线管驱动的阀体机电地执行。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，腔(2)的第二部分(4)和低压源之间的连通的开启/断开通过螺线管驱动的阀体(12)机电地执行。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，压力脉冲传递主体(9)形成或连接到内燃机的被弹簧加载的进气门或排气门(10)，并且气门(10)的升程的高度通过控制通过高压源(5)提供到腔(2)的第一部分(3)中的压力被控制。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述主体(9)处于它的最大伸出位置时，被弹簧加载的进气门或排气门(10)保持在开启位置的时间段通过控制如下的时间被控制，即腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通保持断开的时间。
11.一种压力脉冲发生器，包括·压力脉冲传递主体(9)，·腔(2)，分为第一和第二部分(3，4)，·第一导管(7)，在高压源(5)和腔(2)的第一部分(3)之间引导，·第二导管(8)，在低压源(6)和腔(2)的第二部分(4)之间引导，·所述主体(9)可移动地设置在腔(2)的第二部分(4)中，并且一方面与腔(2)中的压力流体接触，并且另一方面与环境接触，并且沿着朝着腔(2)的方向被弹簧加载，·其特征在于，它包括·用于开启/断开腔(2)的第一部分(3)和高压源(5)之间的连通的装置(26，27，12，13)，以及用于开启/断开腔(2)的第二部分(4)和低压源(6)之间的连通的装置(26，27，12，15)，和·可操作的阀体(12)，用于开启/断开腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通。
12.如权利要求11所述的压力脉冲发生器，其特征在于，所述可操作的阀体(12)为螺线管驱动的阀体。
13.如权利要求11或12所述的压力脉冲发生器，其特征在于，所述用于开启/断开腔(2)的第一部分(3)和高压源(5)之间的连通的装置(26，27，12，13)包括螺线管驱动的阀体(12)。
14.如权利要求11-13中任一项所述的压力脉冲发生器，其特征在于，所述用于开启/断开腔(2)的第二部分(4)和低压源(6)之间的连通的装置(26，27，12，15)包括螺线管驱动的阀体(12)。
15.如权利要求11-14中任一项所述的压力脉冲发生器，其特征在于，所述用于开启/断开腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通的阀体(12)还形成所述用于开启/断开腔(2)的第一部分(3)和高压源(5)之间的连通的装置的阀体。
16.如权利要求11-15中任一项所述的压力脉冲发生器，其特征在于，所述用于开启/断开腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间的连通的阀体(12)还形成所述用于开启/断开腔(2)的第二部分(4)和低压源(6)之间的连通的装置(26，27，12，15)的阀体。
17.如权利要求11-16中任一项所述的压力脉冲发生器，其特征在于，所述用于开启/断开腔(2)的第一部分(3)和高压源(5)之间的连通的装置(26，27，12，13)包括位于压力脉冲传递主体(9)中的具有减小的圆周或者开口的部分，所述部分被定位以允许当所述主体(9)靠近或处于起始位置中时的连通，在所述起始位置中，主体(9)被最大限度地回退到腔(2)中。
18.如权利要求11-17中任一项所述的压力脉冲发生器，其特征在于，所述用于开启/断开腔(2)的第二部分(4)和低压源(6)之间的连通的装置(26，27，12，15)包括位于压力脉冲传递主体(9)中的具有减小的圆周或者开口的部分，所述部分被定位用于当所述主体(9)接近或者处于起始位置时开启用于连通，在所述起始位置，主体(9)被最大限度地回退到腔(2)中。
19.如权利要求11-18中任一项所述的压力脉冲发生器，其特征在于，腔(2)的第一部分(3)的容积适用于使得聚集在其中的高压流体将起压力流体弹簧的作用，它的触发导致压力脉冲传递主体(9)反抗弹簧负载从最大回退的位置移动到伸出位置，所述弹簧负载沿着相反的方向作用在所述主体(9)上。
20.如权利要求11-19中任一项所述的压力脉冲发生器，其特征在于，它包括具有计算机程序的控制单元，所述计算机程序用于控制下面的装置，所述装置用于根据权利要求1-10中任一项，基于在活塞式发动机的燃烧室中操作的活塞的位置信息，开启/断开腔(2)的第一和第二部分(3，4)之间以及腔(2)的第一部分(3)和高压源(5)之间以及腔(2)的第二部分(4)和低压源(6)之间的连通。
21.一种具有用于将空气或空气/燃料混合物引入到燃烧室或从燃烧室排出的气门的活塞式发动机，其特征在于，它包括如权利要求11-20中任一项所述的用于操作所述气门的压力脉冲发生器。
22.一种具有用于改变内燃机中燃烧室的气缸容积的气门的活塞式发动机，所述活塞设置成可在与燃烧室连接的气缸中前后移动，其特征在于，它包括如权利要求11-20中任一项所述的用于操作所述活塞的压力脉冲发生器。
全文摘要
一种压力脉冲发生器，包括压力脉冲传递主体、分为第一和第二部分的腔、在高压源和腔的第一部分之间引导的第一导管、在低压源和腔的第二部分之间引导的第二导管，所述主体可移动地设置在腔的第二部分中，并且一方面与腔中的压力流体接触，并且另一方面与环境接触，并且沿着朝着腔的方向被弹簧加载。所述压力脉冲发生器包括用于开启/断开腔的第一部分和高压源之间的连通的装置，并且包括用于开启/断开腔的第二部分和低压源之间的连通的装置，并且包括用于开启/断开腔的第一和第二部分之间的连通的可操作的阀体。
文档编号F01L9/00GK1930377SQ200580005088
公开日2007年3月14日 申请日期2005年2月17日 优先权日2004年2月18日
发明者马茨·赫德曼 申请人:卡尔克内工程公司