CN102713172A - 具有通过流体静力学地运动的滑动套筒进行气体交换控制的对置活塞式发动机 - Google Patents

Abstract

具有通过滑动套筒进行气体交换控制的对置活塞式发动机，其中滑动套筒在其外圆周上如阶梯活塞一样构成并且由此能够作为从属活塞运行。通过凸轮运动的推杆用作为主活塞。在主活塞和从属活塞之间，在封闭的管路系统中存在液压液体。借助于流体静力学式的压力形成，在主活塞和从属活塞之间所包围的液柱能够往复移动，由此借助滑动套筒能够打开或者关闭气体交换机构。

Description

具有通过流体静力学地运动的滑动套筒进行气体交换控制的对置活塞式发动机

技术领域

本发明尤其适用于在对置活塞式发动机中应用。所述对置活塞式发动机通常工作在二冲程工作过程中。在此，两个活塞反向地在共同的气缸中运动，在所述活塞气缸的两个端部上设有曲轴，所述曲轴通过相应的传动装置来同步，并且所述曲轴以已知的方式将活塞的往复运动通过连杆和曲柄梢转换成转动运动。

背景技术

在此，通过活塞进行气体交换，所述活塞在其下止点的行程区域内开启进气口或者排气口，新鲜气体穿过所述进气口或者排气口在燃烧之前能够流入到气缸中，并且废气在燃烧后能够从气缸中流出。因为随着曲轴的每次旋转来重复所述循环，所以以该方式不能够实现四冲程工作过程。此外，出现下述缺点，即在气缸壁上的、为了润滑所需要的油层通过活塞和其活塞环在溢出控制开口时脱落到狭缝中。这导致提高的油消耗和差的废气排放。

已知的是（DE-A-1906542），通过滑动套筒控制在内燃机中的气体交换。还已知的是（DE202005021624U1和DE202006020546U1），通过在对置活塞式发动机中控制气体交换的这种滑动套筒避免活塞的狭缝溢流。在此，能够不仅在二冲程工作过程中而且在四冲程工作过程中实现任意的控制时间。为了能够利用所述优点，需要滑动套筒的简单并且可靠的驱动。在此，通过控制凸轮进行的直接的机械驱动需要两个凸轮轴；对于入口套筒和出口套筒各一个。这需要用于凸轮轴的相应的齿轮传动机构，所述凸轮轴应该尽可能定位在待驱动的滑动套筒附近，以便实现直接的、容易的和低振动的操纵。这种布置不总是能够简单地实现并且要求耗费的传动装置，尤其对于四冲程工作过程而言，因为凸轮驱动装置在此以一半的曲轴转数运行并且因此需要大的驱动齿轮。滑动套筒对于机械的操纵不是在任意位置上是可接触的并且此外，将滑动力导入到滑动套筒中通常必须单侧地进行并且因此导致滑动套筒的多数出于重量原因而相对薄的壁厚度的变形。

发明内容

因此，本发明基于下述目的，简化了滑动套筒的驱动并且避免了前述的难点。

根据本发明，该目的由此实现，流体静力学地操纵滑动套筒并且仅通过设置在任意位置上的凸轮轴进行控制。目的明确的是，滑动套筒如空心液压活塞一样构成，并且在其外侧上，在任意的、或者目的明确的位置上具有如阶梯活塞一样的压力阶梯。所述压力阶梯通过两个同心的、但是不同的外直径来形成。因此，液压压力作用到在两个直径之间的端面上。在发动机壳体中的、引导滑动套筒的气缸孔同样具有该压力阶梯。所述结构具有下述优点，即横向力均匀地并且在没有单侧的变形的情况下作用到滑动套筒上。因此，滑动套筒的打开运动和关闭运动能够通过流体静力学的挤压来进行。然而，还提出，仅流体静力学地进行打开运动并且以如在传统的内燃机中的进气阀门和排气阀门中发生关闭的方式一样，借助一个或多个弹簧关闭滑动套筒。

滑动套筒的往复运动通过位于凸轮轴上的入口凸轮和出口凸轮来触发。目的明确的是，凸轮轴中央地设置，即设置在两个曲轴之间的中部中，以便实现短的液压管路。通过凸轮操纵的推杆构成为泵活塞并且在泵气缸中引导。优选地，本来存在于发动机中的润滑油设置为液压液体，所述润滑油从发动机的油底壳输送给泵。由此取消耗费的密封件和油回路的分隔件。所出现的泄露保留在发动机之内。用于流体静力学地操纵的油被泵通过相应的外部的或者内部的管路引导至滑动套筒的压力阶梯。在泵气缸中的泵侧的供油孔通过泵活塞的行程来封闭并且在滑动套筒和泵活塞之间的空间封闭并且能够在其中构成压力之后，开始滑动套筒的行程。在行程结束之后，滑动套筒借助于弹力或替选地通过借助于配合凸轮进行的流体静力学的运动返回到起始位置中并且由此紧接着泵活塞运动地，液柱被回压。因此，在打开供油孔之后，能够再次补偿在操纵期间的可能的、少量的泄露。

控制时间，即滑动套筒行程的开始和结束通过泵气缸的调节来进行。在此，泵气缸的旋紧实现纵向校准并且因此实现供油孔关闭的时间点。

通过-类似于在喷油泵中-泵活塞是可转动的并且具有倾斜的控制棱，根据本发明的布置还实现可变的控制时间。替选地，泵气缸还能够旋转或者实施纵向运动。

凸轮形状就此不同于传统的凸轮轮廓：必须考虑预行程阶段，在所述预行程阶段中泵活塞经过路径直到关闭供油孔。类似地并且如在阀门控制的内燃机中的通常传统的液压推杆中已知的方式一样，而由此得到自动的间隙补偿。当将止回阀装入到至泵元件的供油中时，得到气体交换控制的所述操纵的替选实施形式。所述止回阀仅能够通流下述量的液压液体，所述量由于在先前的推杆行程中的泄露而流失。以该方式取消预行程。

原则上，能够在两个方向中进行流体静力学的套筒运动。然而，类似于在内燃机中的传统的阀门控制，有利的是借助于弹力进行滑动套筒的返回。由此，不仅确保了滑动套筒在其密封座上的无间隙的封闭，以及避免了用于操纵关闭行程的另一油回路——包括其他的凸轮和推杆。通过唯一的凸轮来控制打开行程和关闭行程。

通常，本来存在于发动机中的润滑油用作为液压介质。因此，用于密封全部控制部件的耗费极其低，因为少量的泄露是无损害的并且所述泄露再次输送给普通的油回路。

具体实施方式

图1示出横贯对置活塞式发动机的横截面。两个活塞1和2反向地在由两个曲轴箱3和4和两个气缸半部5和6组成的发动机壳体中运动并且两个活塞气缸通过气缸中部部件7彼此连接。活塞通过两个曲轴8和9以及曲柄10和11驱动。所述活塞的运动通过齿轮传动装置12来同步。所述齿轮传动装置的中央轮安置在一固定在发动机壳体的气缸中部部件7上的控制壳体13中，并且在四冲程工作过程中以一半的曲轴转数旋转。所述中央轮驱动凸轮轴14，所述凸轮轴不仅具有用于操纵喷油泵15的凸轮，而且具有用于借助于滑动套筒16和17来控制入口和出口气体交换的各一个凸轮。通过所述滑动套筒的移动，环形的气体通道18和19能够彼此独立地打开和关闭。

图2通过仅示出横截面的一半来示出图1的更多细节。在控制壳体13中引导的推杆20通过旋转凸轮轴14实施往复运动，所述推杆通过弹簧21压紧凸轮22。推杆20同时地用作为泵活塞。通过供油孔23填充在推杆20之后的空间24以及管路25和26。所述管路将油导入到环绕的环形槽27中，所述环形槽围绕着滑动套筒17的在阶梯28的区域中的外直径引导。所述阶梯由此形成，即在滑动套筒17的外部圆周上，与在指向气缸中部部件7上的侧上相比，在指向曲轴9的侧上配有更大的直径。由此，滑动套筒17通过压力加载如阶梯活塞一样运动。一旦现在控制壳体13中的供油孔23通过推杆20的往复运动来关闭，就在空间24中的、在管路25和26中的以及在环形槽27中的液柱中形成过压，所述过压使滑动套筒17移动并且因此打开气体通道19。关闭运动通过弹簧29来执行，所述弹簧紧接着向下运动凸轮22和推杆20地又将滑动套筒17再次滑回到所述滑动套筒的密封座30上。在滑动期间出现的泄露起到润滑推杆20和滑动套筒17的作用。一旦通过推杆20的反向运动再次打开所述供油孔，就通过经由供油孔23的入流来补偿所述泄露。推杆20的泄露排出到控制壳体13中并且滑动套筒17的更大的直径的泄露排出到曲轴箱4中。更小直径的泄露在气缸半部6的环形槽31中聚集，并且从那里导回到回路中。通过借助于一个或多个密封环32进行的活塞环状的密封确保避免油排出到气体通道19中。

图3示出图2在控制壳体13的区域中的更多细节。推杆20没有直接地在控制壳体13中引导，而是在可转动的套管33中引导，所述套管在其外端部上具有带有作用面35的螺纹34，所述作用面用于扳手以便旋转它。螺纹34与固定在控制壳体13上的板36旋紧。通过供油孔23输送的油穿过在外槽28中的孔37进入到套管33的内槽39中。在所述内槽39通过推杆20的开始的行程而关闭之后，在引导到滑动套筒的液柱中流体静力学的压力形成开始。所述预行程的准确调节以及由此控制时间的精确调节，能够通过在所述套管的扳手作用面35上旋转套管33来进行，因为预行程能够根据螺纹34的螺距来变化。外槽40阻止，通过旋转套管33而中断压力穿过孔41传送到孔25中。通过O形环42和43向外密封调节装置。当然能够借助相应的调节模块还动态地，即在发动机运转期间进行调节控制时间，由此能够以简单的方式实现可变化的控制时间。

Claims (9)

1.对置活塞式发动机，具有通过滑动套筒进行的气体交换控制，其特征在于，所述滑动套筒在外直径上具有阶梯活塞状的压力阶梯，由此所述滑动套筒能够通过流体静力学式的压力加载来移动。

2.根据权利1所述的对置活塞式发动机，其特征在于，通过流体静力学式的压力加载进行所述滑动套筒的打开行程，并且借助于作用到所述滑动套筒上的弹力来进行关闭行程。

3.根据权利1和2所述的对置活塞式发动机，其特征在于，所述流体静力学式的加载借助于活塞来开始，所述活塞同时构成为推杆，所述推杆本身通过凸轮来操纵。

4.根据权利1至3所述的对置活塞式发动机，其特征在于，通过下述装置进行控制时间的调节，所述装置允许可变化的预行程，也就是说，允许泵推杆的能够变化的、直到开始压力形成的行程。

5.根据权利4述的对置活塞式发动机，其特征在于，用于调节所述控制时间的所述装置借助于能够沿着推杆轴线移动的套管来实现，在所述套管中引导所述泵推杆并且所述套管具有输入孔或者输入槽，通过其能够在所述套管纵向移动时调节开始压力形成的能够变化的时间点。

6.根据权利4和5所述的对置活塞式发动机，其特征在于，所述套管的所述纵向移动借助于在螺纹中旋转来进行。

7.根据权利4至6所述的对置活塞式发动机，其特征在于，为了实现变化的控制时间，还动态地，即在发动机运行期间来移动套管。

8.根据权利1至7所述的对置活塞式发动机，其特征在于，仅需要一个唯一的凸轮轴以用于既操纵所述入口滑动套筒又操纵所述出口滑动套筒，所述凸轮轴安置在中央设置的控制壳体中，并且所述凸轮轴具有用于操纵所述入口泵推杆和所述出口泵推杆的凸轮，所述入口泵推杆和所述出口泵推杆设置在所述控制壳体中。

9.根据权利8述的对置活塞式发动机，其特征在于，安置在所述控制壳体中的所述凸轮轴除了具有用于气体交换控制的所述凸轮之外还具有喷油凸轮，其中除了所述入口泵推杆和所述出口泵推杆之外在所述控制壳体中还安装有一个或多个喷油泵。

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