CN1046153C - 用于可变地控制内燃机阀门的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于可变地控制内燃机的阀门的方法和装置，其随动装置随着两个以相同转数转动的凸轮轴的凸轮运动。阀门的提升和/或开启时间通过改变凸轮轴之间的相位而改变。在阀门关闭后随动装置仅与一个凸轮轴的凸轮形线相接触并由此使控制装置支撑在阀门上。另一个凸轮轴的凸轮形线在阀门闭合后与随动装置相脱离并在阀门开始开启时再次与随动装置相接触。

Description

用于可变地控制内燃机阀门的方法和装置
本发明涉及可变地控制内燃机阀门的方法和装置。
长期以来对内燃机的阀门进行可变控制的优点已众所周知。对换气阀进行可变控制能够改善转矩分布并能提高最大效率。如果能不使用节流阀而仅仅通过改变进气阀的提升和/或开启时间来形成负载或载荷的话，还能避免原始排放或明显减少换气损失。因此在已有文献中相应地提出了许多关于对内燃机中的阀门进行可变控制的建议。
在BE-PS885.719的结构类型中，开启凸轮轴和闭合凸轮轴与一个凸轮随动件相互作用，凸轮随动件支撑在进气阀的阀杆上。为此在进气阀关闭时处于确定位置的凸轮随动件上设有弹簧，该弹簧使凸轮随动件总是压靠在两个凸轮轴的凸轮形线上。由此使凸轮随动件暂时离开阀杆。这增加了对自身阀隙补偿的困难。此外，两个凸轮轴与凸轮随动件之间总是处于摩擦啮合状态，从而增加了阀链的摩擦损失。
在DE3531000A1中描述了一种在活塞式发动机中部分载荷下通过对阀门进行相位控制来减小节流损失的装置，其中摇臂支撑在阀杆上，摇臂的两端与凸轮轴的各端相互作用。该凸轮传动的特点是，每次只能使用凸轮形线的一半升程并通过两个凸轮的形线确定阀门的开启和/或关闭运动，由此可能会出现不允许的高加速度。
DE35193191A1中提出了另一种可变地控制往复活塞式内燃机阀门的建议。在这种可变的阀门控制中，可通过一个转动的提升式凸轮轴借助于一个围绕移动轴颈偏转的阀杆克服阀门的弹簧力对进气阀进行控制。阀杆附加地接合着一个与提升凸轮轴以相同转数转动的控制凸轮轴，控制凸轮轴根据内燃机的参数控制阀杆的摆动。这种公知阀控制方式的特点是，根据提升凸轮轴和控制凸轮轴的相位产生的阀的开启或闭合运动是由两个凸轮轴的凸轮形线确定的，由此在阀门闭合而使阀门落到其支座上时会出现过大的阀门加速度或速度，或者使内燃机的最大转数受到不能接受的限制。
另一种用于进行可变阀控制的装置公开在US-PS5，178,105中。该文献研究了与不同转数相适合的阀门控制时间的问题。为此，该装置包括两个凸轮轴，它们的凸轮彼此构成对映结构的形式，两个凸轮以最低提升点分别经过坡度较大的延伸区和平坦的延伸区进入最大提升点。两个凸轮作用在同一个卡接部件上，该卡接部件的截面为三角形并在控制阀门的推杆上进行直接的移动导向。阀门的开启和闭合相位分别由两个凸轮轴在卡接部件上附加的提升作用来确定，由此可根据凸轮轴的相位使阀门的运动在很大范围内发生变化。这使凸轮的形状明显受到限制，因为在确定的相位中，卡接部件在两个凸轮轴之间的移动并不导致阀的提升运动，而仅仅是使其相对于推杆移动。此外，卡接部件的最终位置取决于凸轮轴的相位，这需要非常昂贵的阀门调整装置来解决在相位快速变化时阀链中出现的问题。
本发明的任务是，提供一种用于可变地控制内燃机阀门的方法，特别是通过每个气缸中一个或多个进气阀的提升作用对奥托式发动机进行无节流阀载荷控制的方法，其中可在高工作可靠性和降低生产成本的前提下设置一个自动阀隙补偿件。本发明的任务还在于提供一种实施该方法的装置。
发明任务所涉及的方法部分是这样的：
一种用于可变地控制内燃机中阀门的方法，其通过每个气缸上一个或多个进气阀的行程作用对奥托式发动机进行无节流阀载荷控制；
在该方法中，随动装置以叠加的形式随着两个在通常情况下以相同转数转动的凸轮轴的凸轮形线运动，而且随动装置在凸轮上的运动借助于控制阀门的控制装置传递给阀门；
其中凸轮轴中构成开启凸轮轴的那个凸轮形线上具有一个基圆区和一个提升区，这两个区域通过开启区可彼此连接；
而凸轮轴中另一个构成闭合凸轮轴的凸轮形线上具有一个提升区和一个基圆区，这两个区域通过闭合区可彼此连接；
而且其中在阀门闭合后随动装置支撑在至少一个凸轮轴的凸轮形线上，和
为了改变阀门的提升和开启时间，凸轮轴之间的相位是可变的，其特征在于，
在阀门闭合后，随动装置仅接触在两凸轮轴中一个的凸轮形线上；
在阀门闭合后，另一个凸轮轴的凸轮形线与随动装置脱离开，并最晚在阀门开始开启时再次抵靠在随动装置上；而且，
当阀门闭合时制动装置至少与阀相接触。
本发明所提出的装置是这样的：
一种用于可变地控制内燃机中阀门的装置，通过每个气缸上的一个或多个进气阀的行程作用对奥托式发动机进行无节流阀载荷控制，其包括：
一个随动装置用于以叠加的形式随着两个通常以相同转数转动的凸轮轴的凸轮形线运动；
一个控制装置其传递用于控制阀门的随动装置在凸轮上的运动；
用于改变凸轮轴之间的相位以便改变阀门的升程和开启时间的装置；
一个弹簧装置，其使得随动装置总是抵靠在至少一个凸轮轴的凸轮形线上；
其中凸轮轴中构成开启凸轮轴的那个凸轮形线上具有一个基圆区和一个提升区，这两个区域通过开启区可彼此连接，和
凸轮轴中另一个构成闭合凸轮轴的那个凸轮形线上具有一个提升区和一个基圆区，这两个区域通过闭合区可彼此连接，其特征在于，
弹簧装置是以这种形式构成和布置的，即当阀门闭合后使随动装置仅抵靠在两个凸轮轴中一个凸轮轴的凸轮形线上；
而且，装置设置成使控制装置在阀门闭合至少几乎与阀门相接触。
通过该特征可以达到，在阀门关闭之后使一个凸轮形线与随动装置相脱离，从而减小所需的摩擦率。此外，阀门关闭后从随动装置上脱开的凸轮轴的凸轮形线在其不与随动装置接触的区域内可以构成成本很低的结构形式而且在有效凸轮形线的设计上允许有更多的自由度。由此可以通过使用自动阀隙补偿装置这样的简单方式使控制装置总是抵靠在阀门上。
本发明还提出所述装置的各种优选实施例和细节。
下面将结合示意性附图给出的实例对本发明进行更详细的说明。
其所描述的：
图1是用于可变地控制至少一个阀门的装置的局部剖面侧视图，
图2是在图1所示装置中使用的卡接部件优选实施例的俯视图，
图3是适用于图2所示卡接部件的凸轮轴结构的示意图，
图4-图7是说明图1所示装置工作原理的视图，其表示图1所示装置处于不同工作位置时的状态，
图8是图1所示装置的变换实施例，
图9是本发明所述装置另一个实施例的示意图，
图10是图9所述装置的另一种结构，
图11是图10所述装置的另一种结构，
图12a和图12b是图10所述装置另一种结构的透视图，其带有使阀门关闭的装置，
图13是图1所述装置的另一种结构，其带有用于至少使一个阀门关闭的装置，
图14是用于图13所述装置中的探测和控制机构的俯视图，
图15是本发明所述装置的一个实施例，用该装置可以控制辅助阀门，
图16是可用于控制辅助阀门的装置的另一个实施例。
根据图1，本发明所述用于可变地进行内燃机阀门控制的装置包括两个以同样转数转动的凸轮轴1和2，它们的凸轮形线或者说凸轮盘共同作用在卡接部件3上。两个凸轮盘的行程作用彼此叠加使卡接部件3产生相应的运动，该运动通过一个或多个传递部件4传递到阀门6上。通过借助于合适的、且在此未示出的凸轮轴调节器相对改变两个凸轮轴1和2彼此间的相位，可以在最大提升的高度或是在阀门打开的时间方面进行改变。例如德国专利申请P4244550中就描述了这样一种凸轮轴调节器。
卡接部件3可以构成凸轮辊或滑块的形式，其带有合适的卡接面。卡接部件3可移动的设在或支撑在传递部件4上，其中支撑件可以构成为例如平面的或弯曲的导轨4a或是可转动地支撑在传递部件4中的摇臂。在所述的实施例中，特别优选的是在其端部上为以凸轮辊形式构成的卡接部件3上设置了支撑销轴5(参见图2)，由此形成了与在传递部件上构成的导轨4a相适应的对接面。该实施例还可以实现为避免卡接部件出现侧向滑移所需的侧向导向。
传动部件4原则上可以构成摇臂或凸轮随动件的形式或者是传统的推杆形式。特别优选的是图1中所示的推杆形式，因为这种形式特别节省空间而且能够通过卡接部件3与阀门6的传动来补偿当凸轮在卡接部件3上形成运动传递时所产生的规定条件下的传动。由此可以尽可能地按常规方式来设计凸轮形线。
根据图2，卡接部件3包括三个凸轮辊3a、3b和3c，它们支撑在同一个销轴5上。两个外侧辊3a和3c与图2中未示出的一个凸轮轴上的两个同样的凸轮盘相互作用，而内侧辊3b与另一个凸轮轴上的凸轮盘相互作用。在这个实施例中完全利用了减小摩擦力的优点，因为每个凸轮盘都可以与一个合适的凸轮辊相接触。这种结构的优点还在于，在销轴5上不会由此而产生对称的扭矩。
图3表示对图2中所示卡接部件3特别有利的凸轮轴1和2的结构形式。它们是这样布置的，即两个凸轮轴上凸轮盘的提升周边相重叠，而且使这两个凸轮盘互不接触地移动。这样就能明显减小阀链所需的空间。
再参照图1，为了使卡接部件3确定地处在凸轮轴的凸轮盘上而设置了弹簧8，弹簧8支撑在卡接部件3和传递部件4之间，而且在所示的实例中该弹簧是压簧。
如果在关闭的阀门上由于形成在传递部件4上的并与柱形面1a(柱形面1a与阀附近的凸轮轴1同心形成，且在所述的实例中其直径大约与凸轮轴1的基圆相当)贴靠的止动器13的结构可使传递部件4的位置得到限定的话，可以在所述阀链中的传递部件4内放入一个传统的液压间隙补偿件9。通过该间隙补偿件9能够补偿在温度变化的条件下阀门6的长度变化以及因阀座磨损而引起的阀门的长度变化。
如果传递部件上由支架固定的支柱10的结构允许进行无级调节，例如可通过一个偏心设置的轴来调节，那么上述阀链的制造公差可以通过在安装阀链时的初调节进行补偿。
下面将根据图4-7对所述装置的工作原理进行说明：
图4表示一种状态下的结构，在该状态下应如此选择凸轮轴1和2之间的相位，即使得阀门6仅仅很短暂的并以极小的幅度打开。这种状态相当于传统发动机上一个最大程度关闭的节流阀。
在所描述的优选实施例中，凸轮轴1是开启凸轮轴。凸轮轴2是闭合凸轮轴。两个凸轮轴沿箭头所示的相反方向转动，并且至少在图中未示出的相位调整装置没有动作期间两凸轮轴的转数是相等的。卡接部件3与闭合凸轮轴2上凸轮盘的提升区端部相接合并与开启凸轮轴1上凸轮盘的开启区起始端相接合。阀门6仍然是闭合的。当开启凸轮轴1继续转动使其开启区进入卡接部件3上时，将引起传递部件4产生逆时针转动并使阀门6打开。但是此时的开启幅度很小，因为闭合凸轮轴2的提升区已经结束并且已进入关闭区，该关闭区阻止阀门开启，因此，只要闭合凸轮轴2的基圆区接合卡接部件3，阀门就再次关闭。在阀门6关闭的情况下，开启凸轮轴1的提升区越过卡接部件3并进入基圆区，这样，弹簧8将挤压卡接部件3使之固定地处于开启凸轮轴1的凸轮盘上，因此，当开启凸轮轴1从提升区进入基圆区时，卡接部件3与闭合凸轮轴2的凸轮盘形线相分离，而当开启凸轮轴1以基圆区进入开启区时，卡接部件3将再次移向闭合凸轮轴2。
由于传递部件4在顺时针方向上的转动性受到止动件13的约束，所以间隙补偿件9能对阀门6的关闭位置起调节作用。最好是这样调整销轴10，即在阀门关闭时使卡接部件3同时处在开启凸轮轴1的基圆区和闭合凸轮轴2的提升区上。
图5表示图4所示的凸轮轴1和2之间具有相同相位的结构，只是在阀门6开始关闭时继续转动了少许角度。如图中所示，在闭合凸轮轴2的提升区结束并进入闭合区的情况下，开启凸轮轴上将基圆区与提升区相连的开启区还没有完全转过。由此产生的关闭运动对进一步的开启运动形成过度补偿，从而使得只要闭合凸轮轴2到达基圆区，阀门6就关闭。如果开启凸轮轴1的提升区已经经过卡接部件3并进入开启凸轮轴的基圆区，那么卡接部件3就会在弹簧8的作用下从闭合凸轮轴2的基圆区上分离并将再次与其提升区相接合。
图6表示图4所示的凸轮轴1和2之间出现相位变化时的结构，其中所述的全负荷相位相当于传统发动机中完全打开的节流阀。如图中所示，开启凸轮轴1的基圆区端部处于卡接部件3上，卡接部件3同样抵靠在闭合凸轮轴2的提升区上，此时还未能转过该区域的一半。当开启凸轮轴1继续转动时，开启凸轮轴1的凸轮盘上将基圆区与提升区相连的开启区将进入与卡接部件相接合的状态，这样，在闭合凸轮轴2的提升区与卡接部件3继续接合的过程中将使阀门6打开。然后在开启凸轮轴1的提升区经过卡接部件3期间，阀门6将保持开启状态，直到到达闭合凸轮轴2的提升区端部和图7所示的位置为止，图7所示的位置表示全负载时开始关闭的位置。当开启凸轮轴1的开启区与卡接部件继续接合转动时，将使卡接部件3经过闭合凸轮轴2上将其提升区与基圆区相连接的闭合区，从而引起阀门6关闭。如果到达开启凸轮轴1的提升区端部，则卡接部件3将在弹簧8的作用下作离开闭合凸轮轴2形线的运动并准备再一次与之接合，如果到达闭合凸轮轴2的提升区，则卡接部件3仍然处于与开启凸轮轴的基圆区相接合的状态。
如上所述，该运动，也就是说特别是开启方向上阀门6的最大加速度只受开启凸轮1上将基圆区与提升区相连接的开启区的影响。阀门6的闭合运动受闭合凸轮轴2上连接提升区和基圆区的闭合区的影响，最大闭合加速度和闭合速度只通过闭合区来确定。从转动方向上看闭合凸轮轴2上表示从基圆区向提升区过渡的区域将不与卡接部件3相接合，因为在该区域处于卡接部件3附近的工作相位中，卡接部件3受弹簧8的挤压而离开闭合凸轮轴2。这在减小阀链摩擦方面是有效的而且除此之外还能极大地降低闭合凸轮轴2的加工成本。
整体布局可设置得特别紧凑和节省空间而且还能使其结构特别简单。开启凸轮轴1的开启区和闭合凸轮轴2的闭合区的设计在很大程度上与传统的凸轮相似，也就是说，在临界工作区中阀门6的最大加速度接近于传统阀链的加速度的大小，由此可以获得极好的工作可靠性和较长寿命。关于凸轮轮廓的准确形状可具有很大的自由性，只要其使阀门6的有效开启和关闭规律适合当时例如内燃机的转数和负载等需要即可。特别是可以这样设计凸轮形线，即如图7所示，使阀门在一较大的角度范围内以最大升程开启，这样在提高转数时就能明显地提高功率。
凸轮轴1和2的相位调整机构不构成本发明的主题，在此不作逐一说明。优选的是由内燃机的曲轴驱动开启凸轮轴1，而开启凸轮轴1又驱动闭合凸轮轴2，其中，在两个凸轮轴之间设置相位调整机构。很明显，根据工作需要也可以借助于另一个相位调节器使凸轮轴1的相位以公知的方式相对于曲轴在所需的范围内发生变化。
图8表示一个与图1相比结构有所变化的本发明所述装置的实施例。在该实施例中缺少图1中的止动件13和图1中的可进行无级调节的支撑10。与图1所示实施例的区别在于，在凸轮轴2的柱形面2a上置有一个附加的止动件13，该止动件终止在一个圆形体13a上，圆形体13a的直径大约与卡接部件3的直径相当。而且卡接部件3将圆形体13a支撑在传递部件4上。而圆形体13a在阀门6处于闭合位置时还支撑在柱形面1a上，柱形面1a是在凸轮轴1上形成的。与传递部件4靠紧的一个公知的球体14a上装有一个液压间隙补偿件14。最好是使柱形面1a的半径相当于凸轮轴1上凸轮盘基圆或基圆区的半径而且使柱形面2a的半径相当于其所属的凸轮盘的基圆区半径。用所述的装置可以使单个间隙补偿件14通过传递部件4和圆形体13a的相互作用(在柱形面1a上的支承和在柱形面2a上的支撑)不仅能补偿本发明所述装置可能出现的制造公差，而且还能补偿因热变形和磨损条件下出现的阀门间隙。对于所述结构的工作性能而言，不仅给出柱形面1a和2a的标定尺寸是有利的，而且如果使圆形体13a的直径大体上相当于卡接部件3或凸轮辊3a、3b及3c的直径将更加有利。在图8的变型实施例中，也可以在止动件13的位置上设置一个滑块，该滑块支撑在传递部件4上而且在阀门6处于闭合状态时紧靠在柱形面1a和2a上。
图9表示该装置的一个变换实施例。在该图中两个凸轮轴1和2的凸轮盘作用在卡接体17和18上，其中在这种情况下，凸轮轴1最好是闭合凸轮轴而凸轮轴2最好是开启凸轮轴。卡接体18设有控制阀门6的摇臂。该摇臂19装在铰接杆20上的P2处，铰接杆20上带有另一个卡接体17并在P1点处支撑固定。此外还设置了一个在所述实施例中为压簧的弹簧21，其使得卡接体18总是处于凸轮轴2的凸轮形线上而使得该摇臂19总是紧靠在阀门6上。
上述装置的实施例具有这样的优点，阀链的运动部件在其结构形式和运动效果方面实际上可象相应的传统阀链那样构成而且不需很大的空间。卡接体17、18可以构成例如滑块或凸轮辊的形式。所述装置的工作原理总的说来与图1相似，其中阀门6的提升和开启时间可以通过凸轮轴1和2之间在很大范围内的相移变化而改变。
图10表示图9的另一个变换实施例，其中铰接杆20仍然装在P1处而且该杆上还带有用于与凸轮轴1接触且作为卡接体17的凸轮辊。铰接杆20的P2处上安装摇臂19，摇臂上带有与凸轮轴2相接触且控制阀门6的卡接体18。摇臂19上设有一个附加的卡接件22，该卡接件在阀门6关闭时支撑在一个与阀门附近的凸轮轴1同轴形成的柱形面1a上。摇臂19还带有一个与阀门6直接作用的液压阀隙补偿件24。在该实施例中，以压簧形式构成的弹簧21是这样设置的，它挤压卡接件17使之总是处于最好是闭合凸轮轴的凸轮轴1上，其中通过作用在柱形面1a上的卡接件22和阀隙补偿件24可以保证摇臂19或阀隙补偿件24总是处于阀门6上。
图11表示图10所示实施例的另一种结构形式。在图11所示的实施例中，铰接杆20不是位置固定安装的，而是装在另一个短臂杆25的P3处，短臂杆25在P4处的安装位置固定。在铰接杆20上可移动导向的铰接点P3和外壳之间作用着液压间隙补偿件26。此外，铰接杆20上还设有一个支撑面27，该支撑面在阀门6关闭后支撑在与凸轮轴2同轴形成的柱形面2a上。通过所述的结构可以达到这样的目的，即利用间隙补偿件26来补偿阀链中所有加工和工作条件下的间隙以及公差。阀隙补偿件24担负对直接阀隙的补偿。
如从图10和11中所能直接看到的那样，对阀门的控制是通过与凸轮轴2直接相互作用的摇臂19实现的。如果凸轮轴2是开启凸轮轴，那么图10或11所示的装置可以构成如下的另一种形式，即在多个设在各气缸单元上的阀门6上，特别是进气阀上设置一个位于起闭合凸轮轴作用的凸轮轴1上的凸轮盘，该凸轮盘作用在一个共有的铰接杆20上而且在铰接杆20上装有与P2同轴的多个摇臂19，这些摇臂分别与开启凸轮轴2上的一个单独的凸轮盘相互作用，由此对所属的阀门6进行单独控制。因此可以这样构成开启凸轮轴2上为阀门特设的开启凸轮盘的形线，即使得所设置的阀门在不同的时刻开启。这样可促使在燃烧室中形成最终的气体移动。
如果阀门升程很小，也就是载荷很小的话，最好是使受控气缸的阀门仅部分开启。这样可以形成特定的涡流。除此之外，这对已开启的阀门的进气速度也有有利影响。
如果铰接杆20和摇臂19在支撑位置P2上的连接点能够借助于一个设在此处的可控机构提起的话，那么所属的由摇臂19控制的阀门就可以关闭。如果铰接杆20靠在凸轮轴1的基圆上，那么控制机构就能再度调节该连接点，并重新控制阀门。
这样一种图10所示装置的另一种结构形式在图12中示出：
起闭合凸轮轴作用的凸轮轴1上带有一个用于控制铰接杆20且在附图中大部分被盖住的凸轮盘。在铰接杆20的轴P2上装有两个摇臂19a和19b，各摇臂随着各自对应的凸轮盘2c和2d运动并且分别与阀门6a和6b相互作用。借助于这种方式，通过三个凸轮盘可以对阀门6a和6b进行可变的控制操作。
图12a表示当摆杆19a和19b的固定支架处于由三部分构成的铰接杆20上时的装置。
图12b表示在借助于图中未示出的液压或电控制机构将支架P2松开的情况下的装置。铰接杆20被闭合凸轮轴1的提升区向下挤压，而通过铰接杆20外部的另外两个部件在P1处与壳体固定铰接的摇臂19a和19b则不被夹紧。由此可以使摇臂保持在最高位置上，在该位置上借助于凸轮盘2c和2d可以使阀门6a及6b不打开，而且在摇臂上还设有辅助弹簧21a和21b。
根据该机构结构，可以使摇臂19a和19b单独地或同时与铰接杆20相啮合。
很显然，还可以这样来构成本发明所述的装置，即对于一个气缸的每个阀而言，在两个凸轮轴1和2上设置合适的卡接部件和不同的凸轮以及相应的传递部件。这虽然使得图12中所示均使用了闭合凸轮盘的结构不很紧凑，但是这种结构能实现完全独立地确定阀门控制时间。
图13和14表示图1和2所示发明实施例的另一种结构。在该实施例中用两个传递部件34和37来代替图1所示实施例中的传递部件4。每个与卡接部件3相互作用的传递部件34都可以与多个其它的传递部件37相配合。其它的传递部件37同样可优先选择推杆的形式，其中部件37的可控固定转动支撑10与传递部件34的支持同轴。为了使两个传递部件34和37相连或分离而设置了一个机构，该机构包含例如一个或多个液压控制的轴销41，该轴销在两个传递部件的一个中导向并在相应油压的提升作用下克服弹簧力向外伸出，进入另一传递部件上所带的孔37a中。在该装置的多种单独结构形式中，通过按阶段设计可以这样实现对气缸单元单个阀门的控制，即在形成第一压力级时首先使轴销伸出并同时控制与其相配的阀门。而当压力进一步上升到更大压力级时可以控制另一个阀门，如此往复进行。
如果第一传递部件34和第二传递部件37之间的连接中断，那么在这些部件的提升运动期间传递部件34和卡接部件3之间或是凸轮轴1和2之间的动力啮合将由弹簧44来保证，弹簧44可以构成例如压簧的形式并且支撑在底座上。在该中断状态，传递部件34相对于传递部件37的位置是由止动件45确定的，这样一方面可以阻止传递部件44继续向上的运动，另一方面能够保证在控制过程中使轴销11确实插入孔7a中。
图15表示图1的另一种结构。传递部件不断地对阀门6进行控制，在传递部件上以可移动的方式装有卡接部件3，部件3与开启凸轮轴1和闭合凸轮轴2的凸轮形线相接触。与凸轮轴1和2的轴向方向相平行，在进气阀6的后面设有一个排气阀56，该阀由杆60控制，杆60的一端装在与外壳固定在一起的阀隙补偿件62上而其另一端直接控制排气阀56。杆60上设有辊64，该辊随在排放凸轮轴1上形成的凸轮盘66运动，凸轮盘66以本身公知的方式确定排气阀是开启还是闭合。很明显，凸轮轴1直接受曲轴的驱动，所以在曲轴位置和排气阀各自的控制之间形成了固定的关系。在图中未示出的用于驱动闭合凸轮轴2和用于调整其相对于开启凸轮轴1的相位的机构作用在这两个凸轮轴之间。采用所述的结构能够获得结构紧凑的阀链，通过该阀链可以以优选的方式这样来控制在一个平面内依次设置的直列发动机的进气和排气阀，即对进气阀实行完全可变的控制而对排气阀的控制则使其与凸轮轴成固定的关系。
图16表示图10所示可变阀控制装置实施例的另一种结构形式，其设计成可在侧向换向的结构。用于控制进气阀16的机构与图2所示的机构相类似，但其中摇臂19不是由凸轮轴2直接控制，而是通过一个与壳体固定在一起的顶杆71来控制的。作为进气阀6的开启凸轮轴的凸轮轴2通过一个与液压阀隙补偿件成一体的顶杆控制排气阀56。为此凸轮轴2上带有两个凸轮盘75和77，其中凸轮盘75控制排气阀56而凸轮盘77则是用于控制进气阀6开启运动的凸轮盘。凸轮轴2由曲柄直接驱动并通过一个用于调节相位的调节机构驱动凸轮轴1，凸轮轴1是进气阀6的闭合凸轮轴。所述结构适合于V形气缸上设置的阀门而且其构成一个紧凑的阀链，尽管对进气阀的控制具有完全的可变性，但是该阀链仅用两个凸轮轴就足够了。
很明显，在所述的所有实施例中可以这样设置在两个凸轮轴1和2之间的调节机构，即，使得在特定的工况下进气阀6不形成升程。由此，当在带有多列气缸的发动机上使用时，可以用简单的方式使两列气缸中的一个停止工作。
总之，本发明指出了一条能在特别是奥托式发动机上取消节流阀和仅仅通过可变地控制进气阀在避免节流损失的情况下实现功率调节的途径。

Claims (32)

1、用于可变地控制内燃机中阀门(6)的方法，其通过每个气缸上一个或多个进气阀的行程作用对奥托式发动机进行无节流阀载荷控制，
在该方法中，随动装置(3、17、18)以叠加运动的形式随着两个在通常情况下以相同转数转动的凸轮轴(1、2)的凸轮形线运动，而且随动装置在凸轮上的运动借助于控制阀门(6)的控制装置(4、19、20)传递给阀门(6)，
其中凸轮轴(1、2)中构成开启凸轮轴的那个凸轮形线上具有一个基圆区和一个提升区，这两个区域通过开启区彼此连，
而凸轮轴(1、2)中另一个构成闭合凸轮轴的凸轮形线上具有一个提升区和一个基圆区，这两个区域通过闭合区彼此连接，
而且其中在阀门闭合后随动装置支撑在至少一个凸轮轴的凸轮形线上，和
为了改变阀门的提升和开启时间，凸轮轴之间的相位是可变的，
其特征在于，
在阀门(6)闭合后，随动装置(3、17、18)仅接触在两凸轮轴(1、2)中一个的凸轮形线上；
在阀门闭合后，另一个凸轮轴的凸轮形线与随动装置脱离开，并最晚在阀门开始开启时再次抵靠在随动装置上；而且，
当阀门(6)闭合时制动装置(4,9,20)至少与阀(6)相接触。
2、用于可变地控制内燃机中阀门(6)的装置，通过每个气缸上的一个或多个进气阀的行程作用对奥托式发动机进行无节流阀载荷控制，其包括：
一个随动装置(3,17,18)，用于以叠加运动的形式随着两个通常以相同转数转动的凸轮轴(1、2)的凸轮形线运动，
一个控制装置(4,19,20)，其传递用于控制阀门的随动装置在凸轮上的运动，
用于改变凸轮轴之间的相位以便改变阀门的升程和开启时间的装置，
一个弹簧装置(8,21)，其使得随动装置总是抵靠在至少一个凸轮轴的凸轮形线上，
其中凸轮轴(1,2)中构成开启凸轮轴的那个凸轮形线上具有一个基圆区和一个提升区，这两个区域通过开启区彼此连接，和
凸轮轴(1,2)中另一个构成闭合凸轮轴的那个凸轮形线上具有一个提升区和一个基圆区，这两个区域通过闭合区彼此连接，
其特征在于，
弹簧装置(8,21)是以这种形式构成和布置的，即当阀门(6)闭合后使随动装置(3,17,18)仅抵靠在两个凸轮轴(1,2)中一个凸轮轴的凸轮形线上；
而且，装置(1a,13,21,22)设置成使控制装置(4,19,20)在阀门(6)闭合后至少与阀门(6)相接触。
3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在阀门(6)闭合后，弹簧装置(8,21)使随动装置(3,17,18)抵靠在开启凸轮轴的凸轮形线上。
4、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，随动装置包括一个同时与两个凸轮轴(1,2)的凸轮形线相接触的卡接部件(3)，该卡接部件在与控制装置的传递部件(4)上两个彼此平行的凸轮轴间的中线相垂直的平面内产生运动。
5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，传递部件(4)构成推杆或摇臂的形式，而且卡接部件(3)可在传递部件(4)上的直导轨上移动或者在弯曲形导轨上或可转动支撑的摇臂上进行转动地移动。
6、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，卡接部件(3)包括三个辊子，它们都支撑在销铀(5)上，其中两个外侧辊(3a,3c)与其中一个凸轮轴上的两个相同的凸轮相互作用，而内侧辊(3b)与另一个凸轮轴上的一个凸轮相互作用。
7、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，两个凸轮轴(1,2)的轴间距应使得两个凸轮轴上凸轮盘的提升区相重叠，其中应这样偏置地设置凸轮盘的轴，即使得凸轮盘互不接触。
8、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，阀门(16)关闭时传递部件(4)的位置被在柱形面(1a)上的止动件(13)限定构成，柱形面(1a)形成在靠近阀的凸轮轴(1)上并与其同轴。
9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在传递部件(4)和由其控制的阀门之间设有阀隙补偿件(9)。
10、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，传递部件(4)的支承件(10)是可进行无级调速的，以便对制造公差作出补偿。
11、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，阀门关闭后传递部件(4)直接或间接支撑在分别与两个凸轮轴(1,2)同轴且在其上形成的柱形面(1a,2a)上，同时传递部件(4)的、与壳体固定在一起的转动点(14a)处的阀隙补偿件(14)对所有制造和工作条件下的间隙以及阀链内部的公差进行补偿。
12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，对凸轮轴(1)上柱形面(1a)的支撑是通过一个附加的止动件(13)实现的，而该止动件转而又与另一个凸轮轴(2)同轴铰接。
13、根据权利要求12所述的装置，其特征在于，用于将传递部件(4)支撑到凸轮轴(1)的柱形面(1a)上的附加止动件(13)上具有一个圆形体(13a)，该圆形体的直径与卡接部件(3)的直径基本相等，而且它在卡接部件的导轨上支撑传递部件(4)，和
在另一个凸轮轴(2)上的止动件(13)的支撑直径对应于凸轮(2)的基圆直径，而凸轮轴(1)的柱形面(1a)的直径对应于凸轮(1)的基圆直径。
14、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，随动装置和控制装置至少具有一个随凸轮轴(1)的凸轮形线运动且以推杆形式构成的铰接杆(20)和至少具有一个以摇臂形式构成的凸轮随动件(19)，该随动件(19)随另一个凸轮轴(2)的凸轮形线运动并在它的转动点(P2)处与铰接杆(20)相铰接，和
当另一个凸轮轴的凸轮形线在阀门关闭后与另一个杆相分离并在阀门开始开启时再一次与其接触期间，两杆(19,20)之一在阀门(6)关闭后将在弹簧装置(21)的作用下抵靠在其所属的凸轮轴的凸轮形线上。
15、根据权利要求14所述的装置，其特征在于，在阀门(6)关闭后，摇臂(19)支撑在同轴地形成在靠近阀门的凸轮轴(1)上的柱形面(1a)上。
16、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，一个设在凸轮随动件(19)中的阀隙补偿件(24)，在阀杆和凸轮随动件之间起补偿作用。
17、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，在阀门(6)关闭后，铰接杆(20)支撑在与另一个凸轮轴(2)同轴且在其上形成的柱形面(2a)上，同时由作用在铰接杆的可移动导向铰接点(P3)处的间隙补偿件(26)对所有制造和工作条件下的间隙以及阀链内的公差进行补偿。
18、根据权利要求17所述的装置，其特征在于，可移动导向的铰接点(P3)是与壳体固定铰接的。
19、根据权利要求14所述的装置，其特征在于，对于每个汽缸带有两个或多个控制阀的发动机来说，设有一个公共的与壳体固定铰接的铰接杆(20)，该铰接杆由一个公共的闭合凸轮盘控制，而且
每个阀门(6a,6b)上分别设有凸轮随动件(19a,19b)，凸轮随动件由同样是独立的、设在每个阀门上的开启凸轮盘(2c,2d)控制。
20、根据权利要求19的装置，其特征在于，专用于阀门的开启凸轮盘(2c,2d)的形线是这样构成的，即使得所设的阀门(6a,6b)能相对于不同的时刻或以不同的升程开启。
21、根据权利要求20所述的装置，其特征在于，在很小的阀升程下，每个气缸上的受控阀仅部分开启。
22、根据权利要求19所述的装置，其特征在于，通过铰接杆(20)和以摇臂形式构成的凸轮随动件(19a,19b)之间的可控机械连接件可使所属的阀门关闭。
23、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，气缸的每个阀门具有各卡接部件，而在两凸轮轴及传递部件上都设有不同的凸轮。
24、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，通过另一个传递部件(37)和设在传递部件(34)及另一个传递部件(37)之间的可控机械连接件(41,42)可以使所属的阀门关闭。
25、根据权利要求22所述的装置，其特征在于，设置有一个用于控制机械连接件的液压控制机构。
26、根据权利要求25所述的装置，其特征在于，通过液压系统中不同的压力大小来达到机械系统的不同控制状态。
27、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，使用时通过使两个凸轮轴适合于零升程的相位可以使带有多于一列气缸的发动机上的至少一列气缸排关闭。
28、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，一个凸轮轴(12)上用于可变地控制阀门(6)的凸轮盘(77)及用于控制作为排气阀的辅助阀门(56)的辅助凸轮盘(75)都设于同一轴上。
29、根据权利要求28所述的装置，其特征在于，将辅助控制阀(56)和可变控制阀(6)设置在与发动机长轴相平行的同一平面内。
30、根据权利要求28所述的装置，其特征在于，将辅助控制阀(56)和可变控制阀(6)设置在与发动机长轴相平行的不同平面内。
31、根据权利要求28所述的装置，其特征在于，必须被制动的辅助制动阀(56)由同一凸轮轴(1)通过凸轮随动件或摇臂进行控制。
32、根据权利要求30所述的装置，其特征在于，必须另外制动的阀(56)直接通过该共同凸轮轴(2)的随动件(73)制动，而用于可变地控制该阀的装置经一连接件(71)，由该共同凸轮轴(2)制动。
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