专利名称：活塞式发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种活塞式发动机，特别适用于汽车。
背景技术：
活塞式发动机分别具有多个汽缸，其中每个活塞以冲程可调节模式安装。每个汽 缸具有至少一个进气阀(inlet valve)和至少一个排气阀(discharge valve)，用于增压变 化过程。新型的发动机可以具有多个进气阀或者多个排气阀。 为了提高性能，可以给活塞式发动机安装上废气涡轮增压器，使用该涡轮增压器， 可以提高在新鲜气体中的压力。然而，在这样的增压发动机中，频繁的出现问题，特别是在 低转速时，其在从部分负荷至全负荷的负荷变化时，仅由于转子组合体(rotor assembly) 的质量惯性，涡轮增压器以延迟的方式响应，因而导致了所谓"涡轮增压器延迟"的现象。
发明内容
本发明致力于以下问题，即提供一种用于上述类型活塞式发动机的改良实施方 式，该实施方式特别地具有以下特征，即能够得到的任选当前废气涡轮增压器的相对快速 响应。 该问题由本发明独立权利要求的主题解决。优选地实施方式为从属权利要求的主 题。 本发明基于以下基本构思，即与常规相比，更早的开启至少一个汽缸的废气侧排 气，也就是说，与随后在开口处要发生的情况相比，在汽缸中废气依然表现出较高压力和较 高温度。可替换地，本发明基于下述总体构思，即与常规相比，更晚的开启至少一个汽缸的 废气侧排气，也就是说，与更早在下一点开口处要发生的情况相比，在汽缸中废气已经再次 表现出较高压力和较高温度。通过各自的方法，在经过各自的汽缸后，废气中的压力和温度 以及废气中的焓可以被暂时增加。由于现在的废气涡轮增压器的涡轮被安置在排气管路 中，因而与传统的发动机同步相比，用于使转子组合体加快的增加能量是有效的。该废气涡 轮增压器因此可以更加快速的加速同时可以在新鲜气体侧的压力上产生所需的增加。
利用本发明的活塞式发动机，上述目的通过双顶置凸轮轴完成，即利用该双顶置 凸轮轴控制汽缸的排气阀完成。该双顶置凸轮轴具有内轴和与之同轴放置的外轴，该外轴 被设计为空心轴，该两轴为可相互旋转调节。各自地，该轴以旋转固定方式支承在其上的凸 轮，用于控制排气阀。汽缸中的至少一个具有两个排气阀，两个排气阀中的一个可以通过一 个内轴的凸轮控制，同时另一个可以通过一个外轴的凸轮控制。通过改变相对位置，也即是 改变在两个轴之间的相对旋转位置，可以改变排气时间段(discharge time frame)。特别 地，开启时间和关闭时间可以相互独立地切换至较早和/或较晚。为了增加排出废气的焓 值，可以特别地切换排气时间段的开启时间至更早或更晚，其中在轴之间的相对位置相应 地改变了。排气时间段的关闭时间可以保持不变。 在优选的实施方式中，两个排气阀都可以以下述方式致动，即它们采用标准运转同步开启。相同的凸轮因而也产生相同的关闭时间。最后，因此可以实现用于标准运转的 传统排气时间段。现在为了加速涡轮增压器，一个排气阀的开启时间被切换为更早，同时另 一个排气阀保持不变。总之，该排气时间段因此被增加到更早，同时保持不变的关闭时间。 具有较高温度和较高压力的废气因而可以用来加速涡轮。 可以提供一种替换的实施方式来在标准运转期间使两个排气阀异步运转，也就是 说暂时性地交错运转。因此导致的排气时间段要大于单独排气阀的开启时间段。该排气时 间段开始于较早开启的排气阀的开启时间，结束于较晚关闭的排气阀的关闭时间。特别地 是，可以利用凸轮来实现用于各自排气阀的开启时间段，该时间段要小于传统的排气时间 段。通过以暂时交错方式致动的排气阀，仍然还是可以实现传统的排气时间段。为了加速 涡轮，较早开启的排气阀的开启时间现在将会切换到较晚，同时其他排气阀的致动没有改 变。因此縮短了排气时间段，也就是发生在相同的关闭时间但是被切换到较晚。这就使得 特别可以以下述方式切换开启时间段至下述范围，该范围位于冲程可调节汽缸的较低死点 (dead-centre)发生后，该方式为已经再次发生再压縮冲程。有这样一个开启时间，废气早 已经增加压力和温度，可以用来加速涡轮。 原理上，活塞式发动机的所有汽缸都可以具有两个或更多排气阀，该排气阀都可 以由双顶置凸轮轴的两个轴单独控制。因而可以想到一种实施方式，该实施方式为下述汽 缸的数量低于活塞式发动机汽缸的总量，该汽缸为，汽缸的两个或更多排气阀都可单独通 过双顶置凸轮轴控制。在理论上，其排气阀仅与双顶置凸轮轴的一个轴一起工作的汽缸也 是需要的，特别是仅存在一个排气阀时。 特别优选的一种实施方式为，其中活塞式发动机额外地被装配上至少一个快速开 关阀，该阀被安置到活塞式发动机的新鲜气体流动管路中，位于与汽缸结合的进气阀的上 游。可以提供一种与所有汽缸结合的单独的快速开关阀。还可以提供一种实施方式，其中 每个汽缸与单独的快速开关阀结合。所述快速开关阀可以以不同方式使用，该开关阀的在 开启和关闭之间的开关时间低于50ms或低于10ms。例如，进气过程的持续时间可以通过 所述快速开关阀限制。以这种方式和不考虑进气凸轮轴的阀门升程导形(contour)的独立 性，用于新鲜气体或者燃料混合物流入的持续时间可以根据运转点的特定负荷和旋转速度 进行调整。通过利用增压变化(charge change)较早的结束进气过程，特别地可以降低燃 烧过程的温度，因此降低了 N0x的形成。在由利用节流阀进行的汽缸增压控制而实现负荷 控制的发动机中，较早的结束进气过程可以用来取消进气节流(de-throttling)，其在热效 率上具有有利的效果。 另外，通过所述快速开关阀可以实现汽缸的脉冲增压。还可以利用气体动态效果。 特别地，可以产生或者选择性地增加在新鲜气体路径上气体容积的振动，导致了利用新鲜 增压或者新鲜气体增加汽缸的装填。 本发明的其它重要特征和优点可以在独立权利要求、附图和附图相关说明中得 到。 可以理解的是，上述和下文中即将描述的特征不仅可以在特别指出的组合中使 用，也可以在不脱离本发明范围得情况下以其它组合或者单独使用。 本发明的优选实施方式如附图中所示，并且在
中进行了详细描述，相同 的附图标记代表相同或者功能相同或相似的组件。
在下述附图中各自示意性的表示 图1为排气涡轮增压活塞式发动机的非常简化的，连接示意图； 图2为在汽缸区域中双顶置凸轮轴的简化示意图； 图3为如图1所示的视图；然而，表示了不同的实施方式； 图4为如图1所示的视图；然而，表示了另一种不同的实施方式； 图5为图表，其中表示了汽缸中带有传统的控制时间的示意性压力曲线和该汽缸
两个排气阀的示意性升程曲线(lift curve); 图6为如图5所示的图表；然而，表示了不同的实施方式。
具体实施例方式
根据图l，本发明的活塞式发动机1在发动机组2中包括至少一个汽缸3。在该实 施例中，四个汽缸3串联提供。理论上，显而易见的是，汽缸3的各种数量和/或配置都是 可能的。活塞式发动机1的汽缸3通过新鲜气体管线4供给新鲜气体或者新鲜混合物。废 气通过废气管线5从汽缸3中传导出。专用的进气管线6从新鲜气体管线4伸出延伸至专 用的汽缸3，所述的进气管线也能被设计为进口管(induction pipe)。专用的排气阀7将 汽缸3与废气管线5连接起来，该排气阀也可以被设计为多头支管(manifold)。
对于增压变化过程，汽缸3相应地提供了增压变化阀。在该实施例中，每个汽缸3 都具有两个进气阀8和两个排气阀，也就是第一排气阀9和第二排气阀10。另外，这里仅作 简单描述的一种喷射布置(injection arrangement) 11可以与汽缸3共同工作。该喷射装 置11可以以下述方式配置，即燃料可以喷射到各自的进气管线6或者直接进入到汽缸3中 或者可以通过上述两种方式的结合喷射。除此之外，还提供在此仅作简要描述的点火装置 12，在火花点火活塞式发动机1中该点火装置与汽缸3结合。 为了致动或者控制排气阀9、10，该活塞式发动机1具有双顶置式凸轮轴13。根据 图2，所述双顶置凸轮轴包括内轴14和外轴15，该外轴15被设计为中空轴并且与内轴14同 轴放置。轴14、15进行一个在另一个之内的布置，并且是相互可旋转调节。在本实施例中， 内轴14带有用于每个第一排气阀9的第一凸轮16。该内轴14因而通过第一凸轮16致动 第一排气阀9。在该实施例中，外轴15具有用于每个第二排气阀10的第二凸轮17。所有 的第二排气阀10因而通过外轴15利用其第二凸轮17控制。 图2以一种简化的方式表示了两个轴14、 15或者其凸轮16、 17与两个排气阀9、 10 之间的相互作用，该两个排气阀属于汽缸3中的一个。在各自的凸轮16、17和各自的排气 阀9、 10之间的机械致动路径这里简单地通过双箭头18表示。两个轴14、 15的相对位置， 举例来说，是以下述方式可调节的，该方式为，第一凸轮16和第二凸轮17同步的驱动两个 排气阀9、10开启和关闭。改变轴14、15之间的相对旋转位置可以切换第一排气阀9的开 启时间或者关闭时间为更早或者更晚，本文中相对旋转位置被简述为相对位置。该第二排 气阀10的开启时间或者关闭时间可以同样的被切换为更早或者更晚。最初开启排气阀9、 10的开启时间形成了排气时间段的开启时间。最终关闭排气阀9、10的关闭时间形成了排 气时间段的关闭时间。通过改变在轴14、15之间的旋转位置，排气时间段的长度以及排气之间段的整个位置的长度可以相对于活塞式发动机1曲轴的曲轴角度改变，其中附图中并 未示出曲轴。 根据图l，为了相对于外轴15改变内轴14，提供了一种调节装置19，该调节装置可 以通过控制装置20控制。可以通过与之结合的调节装置19或者利用单独的调节装置得到 内轴14和外轴15相对于曲轴的调节。 活塞式发动机1额外地被装配上废气涡轮增压器21 ，该增压器的压縮机22结合在 新鲜气体管线4中并且该增压器的涡轮23结合在废气管线5中。压縮器22和涡轮23通 过常用轴24以常规方式相互驱动连接，并一起形成了废气涡轮增压器21的转子组合体。
现在为了实现涡轮增压器21的快速响应，该涡轮增压器为活塞式发动机1的低转 速或者低增压状态，控制装置20可以以下述方式控制调节装置19，即其改变在轴14、15之 间的相对位置，根据第一可替换实施方式，所有汽缸3的第一排气阀9开启时间或者可替换 地第二排气阀IO开启时间被切换为更早。也就是说，两个排气阀9、10之中的一个比标准 运转中更早的开启。因此，与常规控制时间相比，废气可以从各自的汽缸3中以更高的压力 和更高的温度离开。特别地，在此时，各自的活塞还没有达到其较低的死点位置，意味着气 体的能量值仍然相对较高。根据第二可替换实施方式，控制装置20可以以下述方式控制调 节装置19，即其改变在轴14、 15之间的相对位置，所有汽缸3的第一排气阀9开启时间或者 可替换地第二排气阀10开启时间被切换为更晚，为了实现在活塞式发动机1处于低转速或 者低增压时实现涡轮增压器21的快速响应。换句话说，两个排气阀9、10中的一个比标准 运转中更晚的开启。因此，与常规控制时间相比，废气可以从各自的汽缸3中以更高的压力 和更高的温度离开。特别地，在此时，各自的活塞已经经过了其较低的死点位置，意味着气 体能量值的随后再压縮已经再次相对较高。由此，在两种可替换实施方式中的废气具有相 当更高的焓，该焓可以在涡轮23中被转换为动能。因此涡轮23可以相对快速的加速，相应 地导致縮短了涡轮增压器21的启动时间。 在这里示出的示例性实施方式中，活塞式发动机l的所有汽缸3被装配上两个排 气阀9、 10，该排气阀可以各自单独地通过双顶置凸轮轴13的两个轴14、 15控制。可替换地， 还可以想到一种实施方式，即其中具有两个排气阀9、10的汽缸3的数量低于活塞式发动机 1的整个汽缸数量，该排气阀各自单独地可以由双顶置凸轮轴13的两个轴14、15控制。其 它的汽缸3可以然后分别具有一个或多个排气阀，然而所有的该排气阀可以均仅由内轴14 或者可替换地仅通过外轴15控制。在这样的实施方式中为了加速废气涡轮增压器21，废气 没有更早的从所有的汽缸3中排出而是仅从一个或者仅从两个汽缸3中排出，举例来说，但 是与汽缸3的总量相比还是从较少量的汽缸中排出。在所述实施方式中，通过排气阀9、10 的各自更早或者更晚的开启，传输到活塞式发动机1曲轴的功并没有像前面所述的实施方 式中被显著地降低，在前面所述的实施方式中，废气被从所有的汽缸3中在提高的汽缸压 力下暂时排出。 图3和4表示了图1所示活塞式发动机1的附加实施方式，然而为了简化示意图 喷射装置11和点火装置12已经被省略。根据图3和4，活塞式发动机1可以具有至少一 个快速开关阀29。在活塞发动机1的管线中其被安置在进气阀8上游，该管线用于传输新 鲜气体。快速开关阀29在本发明中应该理解为具有以下功能的阀29，即该阀能达到特别 类似的开关时间，该开关时间基于在关闭状态和开启状态之间或者从打开状态至关闭状态之间的开关，如在带有气体交换阀8、9、10的情况中。由于其在新鲜气体管道中的布置，其 在下文中也被定义为新鲜气体阀29，该快速开关阀29特别地可以达到低于10ms的开关时 间。新鲜气体阀29可以与挡板(flap) —起工作，该挡板在此以符号表示并且在关闭位置 和开启位置之间是不可连续切换的。同样的可以想到连续工作新鲜气体阀29，其中挡板或 者旋转滑阀或者任何其它阀组件均沿着不变化的旋转方向旋转，因此可以获得相应的开关 时间。非连续工作，快速开关阀29还可以被定义为空气脉冲阀。 在图3所示的实施方式中，所有的汽缸3均与常用新鲜气体阀29关联。与此相反， 在图4所示的实施方式中，每个汽缸3都与单独的新鲜气体阀29关联。为此，单独的新鲜 气体阀29被安置在进气管线6中。该新鲜气体阀29可以通过相应的控制装置致动。在当 前的情况中，该控制装置结合在已存在的控制装置20内。理论上，也可以存在用于致动新 鲜气体阀29的单独控制装置。该各自的控制装置20现在可以以下述方式配置，即其将各 自的新鲜气体阀29作为活塞式发动机1当前运转状态的函数而致动。最后，控制装置20 可以与常规发动机控制单元相连，这里没有在附图中表示出该发动机。原则上，还可以以类 硬件(hardware-like)方式将图示的控制装置20结合到所述发动机控制单元中和/或以 类软件将其在所述发动机控制单元中实现。 该控制装置20可以控制各自的新鲜气体阀29从而，举例来说，实现汽缸3的脉冲 增压。通过利用气体动态效应，使用一个新鲜气体阀29或者多个新鲜气体阀29，能够以激 波(compression wave)的形式产生类脉冲新鲜气体流，基于增压循环过程该激波可以被 引入到汽缸3中。以这种方式，可以增加引入到汽缸3中的新鲜增压量。如果涡轮增压器 21由于低转速和低发动机负荷而基本上非活跃或者并没有在新鲜气体中产生显著地压力 增加，那么这个时候可以特别有利地使用所述脉冲增压。除此之外，通过新鲜气体阀29，可 以根据被称作米勒法(Miller Process)来实现冷增压，其导致了对污染物扩散的改良。另 外，同样的利用新鲜气体阀29通过新鲜气体阀29的较晚开启能够产生热增压。因而，实现 了基于冷启动的活塞式发动机1的加速加热，其还在污染物扩撒、燃料消耗、和使用年限上 具有优势。 另外，活塞式发动机1的或者新鲜气体系统的取消进气节流可以在部分负荷时通 过至少一个新鲜气体阀29实现。该新鲜气体阀29自身并非节流阀。利用节流阀，可以被 流通的截面可以在新鲜气体管线中有效地连续变化或者被节流。通过新鲜气体阀29， 一种 取消进气节流负荷控制能够在不使用节流阀的情况下利用充填变量(filling variation) 实现。该新鲜气体可以达到未作节流(unthrottled)的汽缸3，也就是说没有使用节流挡板 或者类似物，其最终改良了活塞式发动机1的性能。通过安置在进气管线6中的新鲜气体 阀29，在所需的装填达到各自的汽缸3中时，新鲜气体流可以简单地被关闭。
由此，在活塞式发动机l的一个优选的实施方式中，该新鲜气体管线4或者整个新 鲜气体装置可以未作节流或者取消进气节流，也就是说并没有具有特别地节流元件用来节 流。 为了能够加速废气涡轮增压器21的启动来更早的开启各自的排气阀9、10，控制 装置20或者合适的不同控制装置与喷射布置11以下述方式合作，举例来说，即喷射时间和 /或，在火花点火发动机中，点火定时在各自的汽缸3中以下述方式切换，即由于重心的燃 烧位置的较晚定位，与传统的重心位置相比，得到了较高的废气焓。额外地或者可替换地，
8控制装置20或者其它任何合适的控制机构均可以与点火装置12以下述方式合作，即为了 加速废气涡轮增压器21，以一种合适的方式改变点火时间。 参考图5，在下文中更详细地描述第一可替换实施方式中的活塞式发动机1的运 转方法。图5为图表，其中纵坐标被设定为汽缸3中的压力P以及汽缸3排气阀9、 10的冲 程H，同时其中横坐标表示了相应的曲轴角KW。图表包含作为曲轴角KW的函数的在汽缸3 中压力P的例性曲线25，如同将在传统排气阀控制时间中得到那样。另外，该图表包括第一 排气阀9的冲程H的级数26以及第二排气阀10的冲程H的级数27。两个升程曲线26、27 也被指定为曲轴角KW的函数。 在低负荷的标准运转期间，同时控制两个排气阀9、10。提供带有相同控制导形的 相应凸轮16、17为了能够保持相同的曲线26、27。基于同步致动，两个曲线26、27是全等的 并且因而在图5中对应于第一排气阀9的示例性曲线26。这就意味着，以在此定位为0° KW 的较高死点位置OlH为基准，在给定约120°曲轴角的情况下，两个排气阀9、10开始其开启 动作，从而其在关联活塞的较低死点位置UT 已经大量的打开，这时该活塞相对于0TH对应 于180° KW。然后在相对于0^240° KW时，该排气阀9、10已经达到了其最大开口。在相 对于OlH约360° KW时，两个排气阀9、 10再次关闭，此时与活塞的较高死点位置01 或者 稍早或稍晚一起发生。该排气提升曲线(discharge elevation curve) 26已经包括排气阀 的较早开启，该开启并非是强制性的。传统的排气控制时间开始开启时间要晚一些。根据 图5该图表额外的表示了虚线曲线26'，该曲线对应于利用常规排气控制时间得到的排气 提升曲线。 如果该涡轮增压器21在尽量短的时间内从该标准运转状态以下述方式启动，该 方式由短期反应时间限定，在内轴14和外轴15之间的相对位置通过双顶置凸轮轴13相应 致动以下述方式改变，该方式即为第二排气阀10在更早的时间被切换为开启。在图5所示 的实施例中，可以认识到，与第二排气阀10关联的升程曲线27，根据箭头30，在更小的曲轴 角KW的方向上被切换了例如60° KW。这就意味着第二排气阀10与0TH相比的60° KW时 已经开始了其开启动作。与第一排气阀9关联的升程曲线26的相对位置与曲轴角KW相比 关于排气阀9保持不变。由于整个开展排气时间段的关闭时间随后保持在约360。 KW，于 是在本实施里中整个排气时间段更早地被放大了 60° 。当前述标准运转中的排气时间段范 围为120° KW至36(T KW，因而包括240。 KW，现在其被提早了 60° KW，现在其范围为从相 比于0TH的60° KW至相比于0TH的360° KW，因此共包括300° KW。在压力曲线25内的 阴影区域28也在图5中标出。该区域28以关于第二排气阀10的示例性的方式表示，该第 二排气阀还没有被瞬间(temporally)提前，由于第二排气阀被较早的开启，已经得到的废 气焓沿着废气流进入废气管线5中，这样对于加速涡轮23是有用的。 为了加速涡轮23，根据优选的实施方式，该控制装置20可以设定一个排气阀9、 10 的开启时间在以下范围，在本实施例中其为第二排气阀io，该范围必需在关联活塞膨胀冲 程的30%至90%之间。在所示实施例中，该开启时间从膨胀冲程的2/3至1/3改变。
参考图6，根据第二可替换实施方式，在下文中将更加详细的描述活塞式发动机1 的功能。图6表示了另一个图表，其中，纵坐标被指定为汽缸3中的压力P以及汽缸3的两 个排气阀9、 10的冲程H，同时横坐标表示了相应的曲轴角KW。该图表包括汽缸3中压力P 的示例性曲线25，其中该压力P作为曲轴角KW函数，该曲线由传统排气阀控制时间得到。另外，该图表包括第一排气阀9的冲程H的曲线26，还包括第二排气阀10的冲程H的曲线 27。两个升程曲线26、27也被指定作为曲轴角KW的函数。 在低负荷的标准运转期间，两个排气阀9、10被异步控制。同样的在该实施例中， 两个曲线26、27具有相同形状，这是由于凸轮16、17具有相同的控制导形。然而与第一可 替换实施方式中的情况一样，这样并不是必需的。在标准运转期间，在该实施例中，在第一 排气阀9的曲线26之前，第二排气阀10的曲线27被瞬间地定位。这就意味着，在标准运 转中，第二排气阀10比第一排气阀9更早的开启。第一排气阀9因此在第二排气阀10之 后关闭。同时在图5所示实施方式中，凸轮16、17的控制导形以下述方式形成，即排气阀9、 10的曲线26、27各自地具有约240° KW的开启时间段，图6所示的曲线26、27表示了特殊 的实施方式，该实施方式使得更小的开启时间段成为可能。在所示的实施例中，凸轮16、17 的控制导形以下述方式成形，即两个排气阀9、10的开启时间段都各自地约为仅180。。理 论上，其它的小于240。 KW的开启时间段也是能想得到的。特别地，低于180。 KW的开启 时间段也是想得到的。 通过该实施例仅顺便提及的是，在所示的实施例中，第二排气阀IO，根据其曲线 27，在与较高死点位置0lH这里定位为0。 KW相比约180。的曲轴角时，开始其开启动作，也 就是说，处于关联活塞的较低死点位置U!Yw的区域中。第二排气阀10在约270。 KW达到 了其最大开口，该270。 KW是与01h相比得到的。第二排气阀10在与0lH相比约360。 KW 关闭。该曲线27，其也可以被限定作为排气提升曲线27，因而其已经具有约180。 KW的开 启时间段。 在该实施例中，第一排气阀9的曲线26，其也可以被限定为作为排气提升曲线26， 与第二排气阀的排气提升曲线27相比，随后被调整至约60。 KW。由此，在标准运转期间， 第一排气阀9在约240。 KW开启，在约330。 KW达到其最大开口 ，并且在约420° KW关闭。 该第二排气阀曲线26因而具有约180。 KW的开启时间段。由于相互重叠的开启时间段，约 240° KW的总排气时间段被限定用于各自的汽缸。其开始于更早开启的第二排气阀10的 开启时间，也就是说在180° KW左右，结束于更晚关闭的第一排气阀9的关闭时间，也就是 说在约42(T KW。与图5中所示的可替换实施方式相比，在标准运转中对于两种可替换实 施方式，开启时间段为约为相同的大小。传统排气阀的排气时间段或者两个曲线26、27的 定位由虚线表示，该两个曲线26、27为根据曲线26'的第二可替换实施方式的曲线。
如果该涡轮增压器21在尽量短的时间内从该标准运转状态以下述方式启动，该 方式由短期反应时间限定，在内轴14和外轴15之间的相对位置通过双顶置凸轮轴13相应 致动以下述方式改变，该方式即为第二排气阀IO在更晚的时间被切换为开启。在图6所示 的实施例中，可以认识到，与第二排气阀10关联的升程曲线27，根据箭头31，在更大的曲轴 角KW的方向上被切换了例如60° KW。这就意味着第二排气阀10与O!h相比的240° KW时 已经开始了其开启动作。与第一排气阀9关联的升程曲线26的相对位置与排气阀9相比关 于曲轴角KW保持不变。由于整个开展排气时间段的关闭时间随后保持在约420。 KW，于是 在本实施里中整个排气时间段更晚地被减少了 60° KW。同时前述标准运转中的排气时间 段范围为约180° KW至约42(T KW，因而包括约240。 KW，现在其更晚的被减少了 60° KW， 现在其范围为从约240。 KW至约420。 KW，因此仅包括共180。 KW。在该加速运转期间，两 个曲线26、27是全等的并且对应于图6中示出的第一排气阀的示例性曲线26。两个排气阀9、10根据排气提升曲线26开启和关闭，该排气提升曲线与第一排气阀关联。
在压力曲线25和修改的压力曲线33内的阴影区域32和也在图6中标出。该修 改的压力曲线33根据下述环境得到，在该环境中，所示实施例中排气时间段的开启时间在 较低死点位置UT^之后瞬间的发生，这时各自的活塞已经再次移动到了其压縮方向。因此， 在该在压縮时期，在各自汽缸中的压力再次增加，同样的废气中的温度也是如此。该阴影区 域32以关于第二排气阀10的示例性的方式表示，该第二排气阀还没有被瞬间延迟，由于第 二排气阀10被更晚的开启，已经得到的废气焓沿着废气流进入废气管线5中，这样对于加 速涡轮23是有用的。 为了加速涡轮23，根据优选的实施方式，该控制装置20可以设定一个排气阀9、 10 的开启时间在以下范围，在本实施例中其为第二排气阀io，该范围必需在关联活塞再压縮 冲程的0%至30%之间。在所示实施例中，UTLW的开启时间被切换至再压縮冲程的约1/3。 如图所示，在该实施例中第一排气阀9的排气提升曲线26已经在该范围内，也就说第一排 气阀9，同样在标准运转中，与UTLW相比更晚的开启，更确切的说是在再压縮期间。
1权利要求
一种活塞式发动机，其特别适用于汽车，-具有至少一个汽缸(3)，该汽缸具有至少两个排气阀(9、10)；-具有双顶置凸轮轴(13)，该双顶置凸轮轴用于控制排气阀(9、10)；-其中双顶置凸轮轴(13)具有内轴(14)和外轴(15)，该内轴具有至少一个第一凸轮(16)用于控制各自的第一排气阀(9)，同时该外轴具有至少一个第二凸轮(17)用于控制各自的第二排气阀(10)，其中该外轴与所述第一内轴同轴布置；-其中内轴(14)和外轴(15)是相互可旋转调节的，从而能够改变排气阀(9、10)的排气时间段。
2. 如权利要求l所述的活塞式发动机，其特征在于-提供了一种废气涡轮增压器(21)，其涡轮(23)被安置在活塞式发动机(1)的废气管 线(5)中，和/或-提供一种控制装置(20)用于控制调节装置(19)，该控制调节装置用于在轴(14、 15) 之间的相对旋转位置的旋转调节，和/或-为了加速涡轮(23)，控制装置(20)将各自的第一排气阀(9)或者各自的第二排气阀 (10)的开启时间切换至更早或者更晚。
3. 如权利要求2所述的活塞式发动机，其特征在于为了加速涡轮(23)，控制装置(20)使各自排气阀(9、10)的开启时间处于以下范围，该 范围为在关联汽缸(3)中的冲程可调节活塞膨胀冲程的30%至90%之间。
4. 如权利要求3所述的活塞式发动机，其特征在于 对于标准运转，控制装置(20)同步地致动两个排气阀(9、10)开启。
5. 如权利要求2所述的活塞式发动机，其特征在于对于标准运转，与另一个排气阀(9、10)相比，控制装置(20)致动一个排气阀(9、10) 更早的开启，其开启时间为在关联汽缸(3)中的冲程可调节活塞的再压縮冲程内。
6. 如权利要求5所述的活塞式发动机，其特征在于为了加速涡轮(23)，控制装置(20)改变了排气阀(9、10)的开启时间至更晚，其在标准 运转中更早的开启，特别改变至以下程度，即两个排气阀(9、10)同步开启。
7. 如权利要求1-6任一项所述的活塞式发动机，其特征在于两个排气阀(9、10)的开启时间段各自地小于2400曲轴角，或者小于2000曲轴角或者 小于1800曲轴角。
8. 如权利要求1-7任一项所述的活塞式发动机，其特征在于活塞式发动机(1)的所有汽缸(3)都具有两个排气阀(9、10)，通过双顶置凸轮轴(13) 的两个轴(14、 15)可以各自地控制该排气阀。
9. 如权利要求1-7任一项所述的活塞式发动机，其特征在于其中两个排气阀(9、10)都可以通过双顶置凸轮轴(13)的两个轴(14、15)各自控制的 汽缸的数量，要低于活塞式发动机(1)的汽缸(3)的整个数量。
10. 如权利要求l-9任一项所述的活塞式发动机，其特征在于-提供至少一个快速开关阀(29)，该阀安置在排气阀(8)的上游并且在活塞式发动机 (1)的管线(4、6)中，该排气阀与汽缸(3)关联，该管线传输新鲜空气，和/或 -提供一种控制装置(20)用于控制至少一个阀(29)，和/或-不是每个汽缸(3)都与一个单独的快速开关阀(29)关联就是一个公用的快速开关阀(29)与所有的汽缸(3)关联。
11. 如权利要求10所述的活塞式发动机，其特征在于各个阀(29)的控制装置(20)均作为活塞式发动机(1)当前运转状态的函数控制，从而实现脉冲增压和/或取消进气节流和/或冷增压和/或热增压。
12. 如权利要求1-11任一项所述的活塞式发动机，其特征在于供应汽缸(3)的新鲜气体管线(4)是未作节流的或者是取消进气节流的。
13. 如权利要求1-12任一项所述的活塞式发动机，其特征在于-提供了一种用于喷射燃料至各自汽缸(3)中的喷射布置(11);-提供了一种用于控制该喷射布置(11)的控制装置(20);-该控制装置(20)切换了喷射时间从而加速涡轮(23)。
14. 如权利要求13所述的活塞式发动机，其特征在于为了在火花点火发动机(1)中加速涡轮(23)，控制装置(20)通过多次喷射来延迟重心的燃烧位置，从而与重心的传统位置相比，用来增加废气焓。
15. 如权利要求1-14任一项所述的活塞式发动机，其特征在于-提供一种点火装置(12)用于在各自的汽缸(3)中点燃油气混合物；-提供一种用于控制点火装置(12)的控制装置(20);-该控制装置(20)改变了点火时间从而加速涡轮(23)。
全文摘要
本发明提供了一种活塞式发动机(1)，其特别适用于汽车中，该发动机具有至少一个汽缸(3)，该汽缸包括至少两个排气阀(9、10)。可以提供一种双顶置凸轮轴(13)用于控制排气阀(9、10)从而实现废气焓值的目标增长，该发动机具有内轴(14)和外轴(15)，其中内轴包括至少一个第一凸轮(16)用于控制各自的第一排气阀(9)，外轴包括至少一个第二凸轮(17)用于控制各自的第二排气阀(10)，其中外轴与内轴同轴布置。为此，内轴(14)和外轴(15)可以枢轴的相互调节，从而改变排气阀(9、10)的排气时间段。
文档编号F02B37/20GK101796268SQ200880105240
公开日2010年8月4日 申请日期2008年9月3日 优先权日2007年9月5日
发明者彼得·维斯克, 萨沙·塞尼克, 赫尔曼·霍夫曼, 阿尔弗雷德·埃尔泽塞尔 申请人:马勒国际有限公司