CN106460592A - 具有气动气门返回弹簧的内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机，其包括：第一可控发动机气门(8)，其布置成选择性地打开/关闭所述内燃机的燃烧室(7)；与所述燃烧室(7)邻接的气缸盖(6)，其布置成引导所述发动机气门(8)的气门杆(38)，所述发动机气门(8)可以相对于所述气缸盖(6)在所述燃烧室(7)关闭的第一位置与所述燃烧室(7)完全打开的第二位置之间轴向移动；以及连接到所述气门杆(38)气门弹簧座(39)。该内燃机的特征在于所述气门弹簧座(39)部分地限定气体弹簧容积(48)，当所述发动机气门(8)处于关闭位置中时，所述气体弹簧容积经由端口(50)与相邻的气体容积(49)流体联通，当所述发动机气门(8)处于其打开位置中时所述气体弹簧容积与所述相邻的气体容积(49)隔开，所述端口(50)在所述发动机气门(8)的最大行程的至少25％期间打开，并且由于所述发动机气门(8)的移动而关闭。

Description

具有气动气门返回弹簧的内燃机

技术领域

本发明总体上涉及一种适合于为诸如小汽车或卡车之类的车辆、船只等等提供动力的内燃机或者诸如发电机单元或类似物的机器。所涉及的内燃机是无凸轮轴活塞式发动机，其还称作“具有自由气门的发动机”。本发明尤其涉及一种内燃机，该内燃机包括布置成选择性地打开/关闭内燃机燃烧室的第一可控发动机气门、邻近燃烧室并布置成对发动机气门的气门杆进行导向的气缸盖以及连接到所述气门杆的气门弹簧座，所述发动机气门可以在轴向上相对于所述气缸盖在燃烧室关闭位置与燃烧室完全打开位置之间移动。

背景技术

在无凸轮轴内燃机中，诸如液体或气体之类的压力流体用于实现一个或多个发动机气门的移动/打开。这意味着传统内燃机用来打开发动机气门以让空气进来并相应地让废气从燃烧室排出的凸轮轴以及相关的设备已经被需要更小容积的更可控的系统代替。然而，应该指出的是本发明也可以用在包括传统凸轮轴的内燃机中。

这种内燃机通常包括盘簧形状的大强度气门弹簧以便于使相应的发动机气门返回到燃烧室关闭位置。在设计这些盘簧时需要判断多个因素以在不同的发动机速度下获得合适的关闭效果以及确保在错误情况下发动机气门不会无意中打开。实际上，盘簧必须为大多数的极端情形而设计，其在大多数的操作条件下气门弹簧力大的不必要，从而引起不必要的动力消耗。另外，传统气门弹簧的弹簧力是线性增加的。

例如从一级方程式发动机中可以获知气动气门弹簧，其中传统的金属盘簧对于使用极度高的发动机速度不是足够快的。这些技术方案包括作为气体弹簧的无氧气气体，还有昂贵而复杂的密封用于防止气体泄漏或者空气/油漏入。从成本方面考虑，在用于小客车或重型车辆的内燃机中使用一级方程式中使用的技术是不合理的。

在根据本发明的内燃机中，其操作使用气动以及液压，在这些系统中，在通常由空气构成的气体中存在液压流体是理想的，用于润滑、冷却和密封目的。如果没有另外规定，液压流体主要是指发动机油。

发明内容

本发明的目的是克服以前已知的内燃机的上述缺陷和不足并提供一种改进的内燃机。本发明的主要目的是提供一种最开始定义的那种改进的内燃机，其中打开发动机气门所需的能量小于以前已知的内燃机。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机，其中作用到发动机气门上的返回弹簧力在高的增加的发动机气门升程下具有增加的位势梯度(potential derivative)以便于防止发动机气门杆与压下器之间失去接触。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机，其包括气动气门弹簧，该气动气门弹簧容许所用的气体中存在液压液体，而不会产生负面影响。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机，其能够使气动气门弹簧的返回弹簧力可调节。

根据本发明，至少所述主要目的是通过最开始定义的具有独立权利要求中限定的特征的内燃机来达到的。在后续的从属权利要求中进一步限定了本发明的优选实施方式。

根据本发明，提供了最开始定义的那种内燃机，其特征在于气门弹簧座部分地限定了气体弹簧容积，当发动机气门处于燃烧室关闭位置中时该气体弹簧容积与相邻的气体容积经由一端口流体联通，当发动机气门处于燃烧室完全打开位置中时该气体弹簧容积与相邻的气体容积隔开，所述端口在发动机气门最大行程的至少25％期间打开并且由于发动机气门的移动而关闭。

因此，本发明所基于的认识是通过在发动机气门关闭时容许气体弹簧容积与相邻的气体容积流体联通，当仅在高发动机气门升程期间使用气动气门弹簧时可以同时调节气动气门弹簧的预张紧压力。

根据本发明的一个优选实施方式，包括导通部，所述导通部布置成引导发动机气门的气门杆、所述气门弹簧座和自气门弹簧座延伸的圆柱形套筒，所述气门弹簧座和所述圆柱形套筒形成气门弹簧盖，气门弹簧盖的圆柱形套筒可以相对于所述导通部在所述导通部的径向外部可伸缩移动，所述气门弹簧盖和所述导通部限定了所述气体弹簧容积。这使得可能已经聚集在气体弹簧容积中的液体在发动机气门关闭时自动排出。

根据本发明的一个优选实施方式，所述气门弹簧盖的圆柱形套筒在靠近其自由端处具有所述端口，所述端口用于在所述发动机气门处于燃烧室关闭位置中时使所述气体弹簧容积与相邻的气体容积之间流体联通。从而获得发动机气门的位移与所述气体弹簧容积和相邻的气体容积之间的流体联通闭合度之间的直接相互关系。

根据一个优选实施方式，所述内燃机包括气缸盖腔室，该气缸盖腔室是闭合压力流体回路的一部分并且部分地由所述气缸盖限定，所述气门弹簧盖布置在所述气缸盖腔室内。从而使用在闭合压力流体回路中使用的气体，不必要密封。

优选地所述内燃机包括位置传感器，该位置传感器包括所述气门弹簧盖和线圈，所述气门弹簧盖可以相对于所述线圈在所述线圈的径向内部可伸缩地移动。由于所述气门弹簧盖连接到发动机气门，所以可以对发动机气门的位置进行精确判断/控制。

从余下的从属权利要求以及下面的对优选实施方式的详细描述中可以使本发明另外的优点和特征变得显而易见。

附图说明

从如下的参照附图对优选实施方式的详细描述中可以对本发明的上面提到的其他特征和优点有更彻底的理解，其中：

图1是内燃机的一部分的示意性剖切侧视图；

图2是气门致动器的示意性剖切侧视图；

图3是气缸盖和气缸盖罩的局部剖切示意性透视图；

图4是根据第一实施方式的发动机气门和相连的返回弹簧装置的示意性剖切侧视图；

图5是披露返回弹簧装置的图4的一部分的放大图；

图6是根据第二实施方式的发动机气门和相连的返回弹簧装置的示意性剖切侧视图；

图7是披露返回弹簧装置的图6的一部分的放大图；

图8是根据第三实施方式的返回弹簧装置的示意性剖切侧视图；

图9是根据一个替代性实施方式的根据图8的返回弹簧装置的示意性剖切侧视图；以及

图10是根据第四实施方式的返回弹簧装置的示意性剖切侧视图。

具体实施方式

首先参照图1，图1是本发明的内燃机的一部分的示意图，该内燃机总体用1表示。该内燃机1包括具有至少一个缸体3的气缸座2。所述气缸座2一般包括三个或四个缸体3。在示出的实施方式中，画出了一个缸体3，然而应该意识到下面关于示出的缸体3描述的设备优选地应用于内燃机1的所有缸体，在该实施方式中，该内燃机包括多个缸体。

此外，内燃机1包括在所述缸体3内可轴向移动的活塞4。活塞4的运动(往复轴向移动)以传统方式传递到与活塞4连接的连接杆5，该连接杆5与曲柄轴(未示出)连接并驱动该曲柄轴旋转。

所述内燃机1还包括气缸盖6，该气缸盖6与所述缸体3和所述活塞4一起限定了燃烧室7。在所述燃烧室7内，以传统方式点燃燃料和空气的混合物，这里不再进行描述。所述气缸盖6包括可控第一发动机气门8，也称作气体交换阀。在示出的实施方式中，所述气缸盖还包括可控第二发动机气门9。在示出的实施方式中，所述第一发动机气门8构成进气门，所述进气门布置成对于向燃烧室7供应的空气选择性地打开/关闭。在示出的实施方式中，所述第二发动机气门9构成出气门或者排气门，所述出气门或者排气门布置成对于从燃烧室7排出的废气选择性地打开/关闭。

在该优选实施方式中所述内燃机1还包括第一气门致动器10，该第一气门致动器以可操作方式连接到所述第一发动机气门8并且布置在内燃机1的闭合压力流体回路中。所述第一气门致动器10包括至少一个压力流体入口11和至少一个压力流体出口12。所述压力流体是气体或气体混合物，优选空气或氮气。空气的优点是容易改变压力流体或者如果闭合压力流体回路泄漏则供应更多的压力流体，氮气的优点是其缺少氧气，防止其他元件氧化。

在该种情况下，所述内燃机1包括多个气门致动器，它们彼此平行地布置在所述闭合压力流体回路中。每个气门致动器可以以可操作方式连接到一个或多个发动机气门，例如所述内燃机可以包括两个进气门8，它们共同由相同的气门致动器10驱动，然而，优选地每个气门致动器驱动一个发动机气门以实现对内燃机1的操作的最大可能的控制。

下面关于内燃机1的描述将仅描述一个发动机气门8和一个气门致动器10，但是，应该意识到的是如果没有另有说明，相应的描述也适用于所有的发动机气门和气门致动器。

所述内燃机1还包括气缸盖腔室13，该气缸盖腔室13形成了所述闭合压力流体回路中的一部分并且由所述气缸盖6和气缸盖罩14限定。在示出的实施方式中，所述气缸盖罩14分成两部分，这些部分通过螺钉15可分离地连接到气缸盖6并且可以从气缸盖6释放。所述气缸盖腔室13优选地具有大约3-10升的容积，一般是大约5-6升。在一个替代性实施方式中，仅存在一个气缸盖罩14，其与气缸盖6单独限定了气缸盖腔室13。

气门致动器10的所述至少一个出口12与气缸盖腔室13流体联通，即经由所述至少一个出口12离开所述气门致动器10的压力流体流出到气缸盖腔室13中。在该种情况下，所述内燃机1包括多个气门致动器，所有气门致动器的压力流体出口优选通到相同的气缸盖腔室中。

优选地，整个气门致动器10布置在所述气缸盖腔室13中，还优选的是所述气门致动器10可释放地连接到所述气缸盖罩14，例如通过螺栓16，或者类似的连接器件。因此，在该实施方式中，所述气门致动器10“悬挂”在气缸盖罩14中而不与气缸盖6接触。如果气门致动器10与气缸盖罩14和气缸盖6均接触，就会使构造具有不利的容差链。

现在参见图2，其披露了气门致动器10的示意图。

所述气门致动器10包括致动器活塞盘17和限定了向下敞开的圆柱形容积的致动器缸体18。所述致动器活塞盘17将所述圆柱形容积分成第一上部19和第二下部20并且可以在所述致动器缸体18内轴向移动。所述致动器活塞盘17构成了总体用21表示的致动器活塞或驱动器的一部分，所述致动器活塞盘17布置成接触并驱动所述发动机气门8。所述致动器活塞21还包括用于消除关于所述发动机气门8的轴向间隙的器件22。该间隙消除器件22优选地是液压的，其在所述致动器活塞盘21处于其上止点位置中时确保所述致动器活塞21保持与关闭时的第一发动机气门8接触，以达到校正组装公差、热膨胀等的目的。因此，所述致动器活塞21的轴向长度可以通过所述间隙消除器件22自动调节。

所述气门致动器10的圆柱形容积的第二部分20与所述气缸盖腔室13流体联通。这样，当致动器活塞21处于上止点位置中时，可以保证分别来自于圆柱形容积的第一部分19和来自于圆柱形容积的第二部分20的相同的压力作用在致动器活塞盘17上。由此，致动器活塞盘17与致动器缸体18之间的密封不是关键的，可以允许一些泄漏，这样就可以使用更简单便宜的密封装置，并且在休止位置中，致动器活塞盘不受低压水平变化的影响。

所述气门致动器10包括布置成打开/关闭入口11的可控进口阀23、布置成打开/关闭出口12的可控出口阀24、总体上用25表示的液压回路和可控放空阀27，所述液压回路25包括布置成实现该液压回路25填充的单向阀26，所述可控放空阀27布置成控制液压回路25的放空。应该指出的是气门致动器10中的这些阀是示意性绘出的并且例如可以由滑阀、座阀等构成。此外，多个上面提到的可控阀可以由单个本体构成。每个阀还可以直接或间接地通过电方式控制。直接电控制的意思是阀的位置直接由例如电磁装置控制，间接电控制的意思是阀的位置由流体压力控制，流体压力又由例如电磁装置控制。

为了实现致动器活塞盘17的向下移动以便于打开发动机气门8，将进口阀23打开以允许具有高压力的压力流体填充到圆柱形容积的上部19中。当使致动器活塞21向下移动时，液压回路25的单向阀26打开，液压流体被吸入并占据致动器活塞21离开的容积。此后，进口阀23关闭并使已经进入圆柱形容积的上部19中的压力流体膨胀，于是致动器活塞盘17继续其向下的移动。当圆柱形容积的上部19中的压力流体不能够使致动器活塞盘17进一步移动时，即当致动器活塞盘17的下侧和第一发动机气门8的返回弹簧上的压力与致动器活塞盘17的上侧上的压力一样高时，致动器活塞盘17停止。通过使液压回路25的放空阀27保持关闭的时间与液压回路25的单向阀26自动关闭的时间相同而使致动器活塞盘17在其下部位置中保持就位(被锁定)一段所需的时间。为了提供返回运动，使出口阀24打开以使压力流体从圆柱形容积的上部19排空，另外，将液压回路25的放空阀27打开，从而当液压流体从液压回路25排空时使致动器活塞盘17向上移动，同时将压力流体从圆柱形容积的上部19排到气缸盖腔室13。

现在主要参见图3，其披露了其中气缸盖和气缸盖罩的局部剖切透视图。

气缸盖罩14包括压力流体歧管29，其连接到所述气门致动器10的所述至少一个入口11。该压力流体歧管29沿着气缸盖罩14的轴向长度延伸。所述压力流体歧管29构成了从压缩机31到所述气门致动器10的所述至少一个入口11延伸的主压力流体通道30的一部分。所述压缩机31布置成向所述气门致动器供应高压力压力流体。此外，副压力流体通道32(也见图1)从所述气缸盖腔室13延伸到所述压缩机31。

所述主压力流体通道30的高压力侧的容积应该保持的尽可能小以便于压力流体的温度从压缩机31到气门致动器10减少的尽可能少。所述气缸盖腔室13和所述副压力流体通道32的低压力侧的容积应该最大化以便于当压缩机31从低压力侧拉动空气时低压力侧与高压力侧之间的压力比例受到的影响尽可能的小。优选地，所述气缸盖腔室13和所述副压力流体通道32的容积是所述主压力流体通道30的容积的至少10倍，最优选地至少15倍。

所述压缩机31优选地具有可变压缩机容积/排量(displacement)，或者通过其他手段具有可调节流出量，一般地所述压缩机31由内燃机1的曲柄轴驱动。在高转数和高扭矩输出下，在主压力流体通道30中需要更高压力的压力流体，在低转数和低扭矩输出下，在主压力流体通道30中需要更低压力的压力流体。在高发动机速度和高发动机载荷/扭矩输出下高压力侧与低压力侧之间的压力差为大约15-20巴，在低发动机速度和低发动机载荷下上述压力差为大约2-5巴。优选地，所述压缩机31属于轴向活塞泵的类型，英语术语是“斜盘”，其通过具有可变行程的多个活塞完成可变排量，其中所有的活塞以它们各自的循环布置在相互不同的位置中。所述行程由滑板的倾斜度确定，所述滑板作用到这些活塞上并且通过转动驱动这些活塞来执行轴向运动，其中心轴线执行摇摆运动。对于滑板的每个转动，所有活塞执行一个循环。因此，滑板的倾斜度是可变的/可控的。

高压侧上的压力水平为大约8-30巴，以用足够的速度打开向内开口的发动机气门，其中在燃烧室内存在高的背压，低压力侧上的压力水平为大约4-8巴，以将所述压力比例保持在1:4之下，优选1:3之下。目的是在正常操作期间将主压力流体通道30内的压力流体的温度保持在120℃之下，以用于避免压力流体中存在的液压流体雾状物氧化，然而可以短暂/有限时间段内允许温度达到150℃。

所述气缸盖罩14还包括与气门致动器10的所述液压回路25的入口34连接的液压液体岐管33。所述液压液体岐管33沿着气缸盖罩14的轴向长度延伸，与压力流体岐管29平行。泵35或类似物布置成经由管路36向液压液体岐管33供应增压的液压液体。气缸盖罩14还包括所有必要的电基础设施(未示出)用于控制气门致动器10，用于各种传感器等等。

现在将参照图4-10披露本发明的内容，它们披露了第一发动机气门8的返回弹簧装置的替代性实施方式。

首先参见图4和5，它们披露了第一发动机气门8的返回弹簧装置的第一实施方式。

在示出的实施方式中，所述气缸盖6包括总体用37表示的导通部，所述导通部布置成引导发动机气门8的气门杆38。所述发动机气门8可以相对于所述导通部37以及相对于所述气缸盖6在燃烧室7关闭位置与燃烧室7完全打开位置之间轴向移动。当燃烧室7打开时允许通过发动机气门8使燃烧室7与空气供应系统或可替换地空气排空系统/废气系统之间流体联通。气门弹簧座39在气缸盖6的相对于燃烧室7的相对侧上以传统方式连接到气门杆38。所述气门弹簧座39优选地布置在所述气门杆38的端部区域内。

所述导通部37优选地自气缸盖6在远离燃烧室7的方向上向上延伸。在示出的实施方式中所述导通部37包括内导套40、抵靠所述气门杆38和所述内导套布置的密封件41以及至少部分地罩住所述内导套40的外导套42，所述内导套40布置成插入到所述气缸盖6中并且直接罩住发动机气门8的气门杆38。所述外导套42相对于所述内导套40和/或相对于所述气缸盖6密封。所述外导套42优选地定位在所述气缸盖6的上侧处。在一个替代性实施方式中，所述内导套和外导套是一个相同的元件。优选地，所述外导套42在距离所述气缸盖6一段距离处包括径向延伸的凸缘43，所述凸缘43在其外周边中包括密封件44。所述密封件44优选地例如是由金属、橡胶或塑料制成的环形密封件。

在所述气门弹簧座39与所述导通部37之间(在示出的实施方式中，所述导通部37的外导套42的径向延伸的凸缘43)布置并延伸有盘簧45，所述盘簧布置成当没有将发动机气门8打开的力作用时将发动机气门8保持在其关闭位置中。所述盘簧45设计成能够保持发动机气门8以及可以与发动机气门8一起移动的元件的重量并且在低发动机气门升程(lift)下确保发动机气门8关闭，因此盘簧45的弹簧系数应该尽可能是最小的以便于在发动机气门8打开时不增加力。所述盘簧45的偏压力优选地为大约100N±20N，所述盘簧45的弹簧系数优选地等于每压缩毫米(即发动机气门8移动每一个毫米)增加大约5-10N的力。

在所披露的实施方式中，所述气门弹簧座39和自所述气门弹簧座39延伸的圆柱形套筒46一起形成了总体用47表示的气门弹簧盖。所述气门弹簧盖47的所述圆柱形套筒46可以相对于所述导通部37在所述导通部37的径向外部可伸缩地移动。所述气门弹簧盖47、导通部37和发动机气门8优选地彼此同心。在所披露的实施方式中，所述气门弹簧盖47的所述圆柱形套筒46可以在外导套42的径向外部可伸缩地移动，径向延伸凸缘43处的环形密封件44布置成抵靠圆柱形套筒46的内侧。所述气门弹簧盖47和导通部37限定了气体弹簧容积48，当发动机气门8打开并且气门弹簧盖47在轴向方向上向下移动时气体弹簧容积的容积减小。所述气门弹簧盖47优选地布置在气缸盖腔室13中。通过使用用于发动机气门8的气动返回弹簧装置，在低的发动机气门升程下获得小的返回弹簧力，在高的发动机气门升程下获得高的返回弹簧力，然而用于打开发动机气门8的总动力消耗在任何发动机气门升程下相对于仅具有机械返回弹簧的返回弹簧装置均得到减小。应该指出的是圆柱形套筒46与外导套42之间的密封件44不需要绝对密封，因此可以使用更简单更便宜的密封装置，比如活塞环形密封件。

对于本发明必要的是，当发动机气门8处于燃烧室7关闭位置中时气体弹簧容积48与相邻的气体容积49流体联通，当发动机气门8处于燃烧室7完全打开位置中时气体弹簧容积48与相邻的气体容积49隔离。

因此，当发动机气门8关闭时，在气体弹簧容积48与相邻的气体容积49中存在相同的压力，当发动机气门8朝向完全打开位置移动一段距离时，所述流体联通被关闭，在发动机气门8和气门弹簧盖47向下移动的同时气体弹簧容积48中的压力增加。优选地相邻气体容积49是气缸盖腔室13的一部分。因此，端口50布置在气体弹簧容积48与相邻气体容积49之间。

在一个优选实施方式中，气门弹簧盖47的圆柱形套筒46靠近其自由端处存在所述端口50，当发动机气门8关闭时所述端口50允许气体弹簧容积48与相邻气体容积49之间流体联通。所述端口50优选地由圆柱形套筒46的下边缘中的一个或多个凹槽构成。端口50在圆周方向上的总长度/合计长度优选地小于180度且大于10度，并且可以分成一段或多段。优选地，端口50的总长度大于80度且小于100度。在一个替代性实施方式中，所述端口50的这些凹槽布置在距离圆柱形套筒46的下缘一小段距离处。与所述气门弹簧盖47的向下移动相关地，所述端口50逐渐地、阶梯式地或者线性地关闭。

必要的是，所述端口50在发动机气门8的最大行程的大部分期间是打开的，仅在气门弹簧盖47移动发动机气门8的最大行程的至少25％时完全关闭，在所披露的实施方式中，等于大约3毫米的位移，所述端口50由于发动机气门8的移动而关闭。

优选地所述端口50在所述发动机气门8的最大行程的至少35％期间是打开的，最优选地至少45％。优选地，所述端口50在所述发动机气门8的最大行程的最大70％期间是打开的，最优选地最大60％。

当发动机气门8完全打开时，气体弹簧容积48中的压力小于当气体弹簧容积48与相邻气体容积49之间流体联通时气体弹簧容积48中的基础压力的4倍，优选地，该压力增加不会大于3倍。这使得气体弹簧容积48中的温度不会超出气体弹簧容积48中的液压液体氧化的温度。在发动机气门8的正常的12毫米最大行程下，执行发动机气门8的第一部分移动而气体弹簧容积48中的气体由于端口50被打开而不会被压缩，例如直到发动机气门8移动了6毫米，即压缩被延缓了，但是在大的/高的气门升程下给予了高的累进性，例如6-12毫米。压缩的延缓使得气体弹簧容积48的容积可以相对于其中在整个气门升程过程中发生压缩的系统被最小化。这使得气体弹簧容积48中的温度将不会超过气体弹簧容积48中的液压雾状物氧化的温度。应该指出的是，在内燃机操作过程中某一量的气体将会留在气体弹簧容积48中，该气体将会经由气门弹簧盖47冷却，有助于获得更高的压缩比，从而获得更紧凑的返回弹簧装置。

在披露的实施方式中，由于所述端口50位于气体弹簧容积48的下端处，所以当发动机气门8已经打开时聚集在气体弹簧容积48中的任何液压液体将随着端口50的下一次打开而排空。从所述气体弹簧容积48排出的液压液体由于重力而流入相邻的气体容积49中，并以任何合适的方式从相邻的气体容积49中排出，例如经由可控阀。在该种情况下，相邻的气体容积49是气缸盖腔室13的一部分，液压液体优选地流入气缸盖腔室13中并且优选地经由可控阀(未示出)从气缸盖腔室排出。

现在主要参见图6和7，它们披露了第一发动机气门8的返回弹簧装置的第二实施方式。将描述仅与根据图4和5的第一实施方式不同的部件。

在该实施方式中，相邻的气体容积49与气缸盖腔室13分隔而与布置在气缸盖6中的气体弹簧岐管51流体联通。该气体弹簧岐管51沿着气缸盖6的轴向长度延伸。所述气体弹簧岐管51优选地包括液压液体排出阀52，该液压液体排出阀52被控制成将聚集的液压液体排到内燃机1的液压液体集污槽。优选地，所述气体弹簧岐管51中的压力高于气缸盖腔室13中的压力，并且优选地是小于2巴的更高压力。所述气体弹簧岐管51中的压力随着内燃机1的当前操作是可调节的。通过使用气体弹簧岐管51，气体弹簧容积48中的基础压力可以随着当前的情形独立于气缸盖腔室13中的压力且独立于闭合压力流体回路中的压力比例来调节。因此，在该实施方式中，可以完全取消盘簧45，替代性地使用具有更小预紧力和更小弹簧系数的更弱的盘簧。

在第一发动机气门8的返回弹簧装置的未示出的另一个实施方式中，所述气体弹簧岐管51构成了所述相邻的气体容积，于是在气体弹簧容积48与气体弹簧岐管51之间定位一阀。该阀例如由单向阀构成，其准许从气体弹簧岐管51到气体弹簧容积48的通道，从而当发动机气门8关闭时所述返回弹簧装置呈现出所述气体弹簧岐管51与所述气体弹簧容积48之间的单向流体联通。

在一个未示出的替代性实施方式中，如果所述发动机气门是进气门所述气体弹簧岐管51直接连接到燃烧室7的进气管，如果所述发动机气门是排气门所述气体弹簧岐管51直接地连接到燃烧室7的出气管，因此，在气体弹簧容积48中存在与打开发动机气门8的作用压力相同的压力。现在参见图8，其披露了所述第一发动机气门8的返回弹簧装置的第三实施方式。将描述仅与其他实施方式不同的部件。

同样在该实施方式中，所述气门弹簧座39连接到发动机气门8的气门杆38，然而没有圆柱形套筒连接到气门弹簧座39。而是，圆柱形套筒53在远离气缸盖6的方向上突伸，该圆柱形套筒53在该圆柱形套筒53的下边缘区域内密封到所述气门杆38。优选地，所述圆柱形套筒53是导通部37的一部分。所述气门弹簧座39在所述圆柱形套筒53内可轴向移动，所述气门弹簧座39和圆柱形套筒53限定了所述气体弹簧容积48。所述端口50布置成与所述圆柱形套筒53的上边缘连接，然而所述端口50的功能和特性与上面描述的相同。

现在参见图9，其披露了根据图8的实施方式的一种替代形式。在该替代性实施方式中，所述返回弹簧装置包括气门弹簧盖47，与根据图4-7的实施方式一样，其具有气门弹簧座39和自气门弹簧座39延伸的圆柱形套筒46。所述气门弹簧盖47的圆柱形套筒46可以相对于自所述气缸盖6延伸的圆柱形套筒53在径向内部或外部可伸缩地移动。在所披露的实施方式中所述端口50布置在向上突伸的圆柱形套筒53的上边缘中，然而，所述端口可以替代性地布置在所述气门弹簧盖47的圆柱形套筒46的下边缘中，或者它们的结合。

现在主要参见图7但不被限定到根据图7的发动机气门8的返回弹簧装置的实施方式。所述内燃机1优选地包括位置传感器54，该位置传感器包括所述气门弹簧盖47和线圈55，所述气门弹簧盖47可以相对于所述线圈55在所述线圈55的径向内部可伸缩地移动。所述线圈55或感应器布置在所述导通部37的自所述气缸盖6延伸的那部分的径向外部。

位置传感器54的目的是使用单独的数字输入信号脉冲以及从中引起的单独的输出信号脉冲，从而可以通过高的时间和位置分辨率以及低的动力消耗来确定气门弹簧盖47与所述线圈55之间的相互位置。

由于所述气门弹簧盖47可以与所述发动机气门8共同移动并且所述线圈55连接到气缸盖6，所以可以确定所述发动机气门8的阀片与气缸盖6中的发动机气门8的阀座之间的相互位置，即确定发动机气门8的位置、气门打开的程度或者换言之是当前气门升程。

所述气门弹簧盖47的圆柱形套筒46是由导电体构成的，优选地是由非磁性金属制成的，比如铝。然而，所述圆柱形套筒46是由磁性金属制成的是可行的，比如压缩铁粉体。所述线圈55优选地是由铜制成的并且缠绕到载体56上。所述线圈55以可操作方式连接到逻辑电路(未示出)，所述位置传感器适于以如下的方式操作。当所述发动机气门8相对于阀座移动以便于让气体从燃烧室7进入或出去时，所述气体弹簧盖47也相对于所述线圈55移动。当所述气体弹簧盖47的所述圆柱形套筒46与所述线圈55的重叠部分增加时，在与要被改变预定值的线圈55串联的电阻上测量电压的时间与重叠部分成比例减小，这是因为所述线圈55被来自于所述气体弹簧盖47的圆柱形套筒46的影响而短路到不同的程度。当所述线圈55两端的电压变化时所述电阻两端测量的电压改变，当需要确定所述相互位置时使所述线圈55两端的电压变化。

所述发动机气门8与其阀座之间的相互位置的确定可以选择成仅在存在确定所述相互位置的原因时实施，即当发动机气门8运动时。发动机气门8的运动是基于内燃机1的曲轴运动，并且在正常的内燃机中在曲柄轴的整转的大约1/2转期间是处于运动的。在发动机气门8处于运动中的时间周期内，发动机气门8的位置的确定优选地每个曲柄角度执行一次，即在曲柄轴一转中执行大约90-180次。

现在主要参见图10，其披露了发动机气门8的返回弹簧装置的第四实施方式。将描述仅与其他实施方式不同的部件。

根据图10的实施方式是根据图9的实施方式的一种替代方式，其中自所述气缸盖6延伸的圆柱形套筒用位置传感器54替换。在该实施方式中所述端口50布置在所述气门弹簧盖47的圆柱形套筒46的下边缘中。

本发明的可行性修改

本发明并不仅局限于上面提到的以及图中示出的实施方式，这些实施方式仅具有说明性和示例性的目的。该专利申请旨在覆盖这里描述的优选实施方式的所有修改和变型，因此本发明由所附的权利要求的文字描述及其等价方式限定。因此在所附权利要求的框架内可以以所有能够想到的方式对该设备进行修改。

还应该指出的是所有关于/涉及比如上方、下方、上、下等之类的术语的信息应该利用根据附图取向的该设备来解释/阅读，以这种方式取向的图形可以以正确的方式阅读附图标记。因此，这些术语仅表示示出的实施方式中的相对关系，如果根据本发明的该设备用另一种结构/设计提供则可以改变这种关系。

应该指出的是，即使没有明确的叙述来自于具体实施方式的特征可以与另一个实施方式的特征进行结合，但是在可行的情况下这应该被认为是显而易见的。

Claims (13)

1.一种内燃机，包括：

-第一可控的发动机气门(8)，所述发动机气门布置成选择性地打开/关闭内燃机(1)的燃烧室(7)，

-与所述燃烧室(7)相邻的气缸盖(6)，所述气缸盖布置成引导所述发动机气门(8)的气门杆(38)，所述发动机气门(8)能相对于所述气缸盖(6)在燃烧室(7)关闭位置与燃烧室(7)完全打开位置之间轴向移动，以及

-连接到所述气门杆(38)的气门弹簧座(39)，

其特征在于，所述气门弹簧座(39)部分地限定气体弹簧容积(48)，当所述发动机气门(8)处于燃烧室(7)关闭位置中时，所述气体弹簧容积(48)经由端口(50)与相邻的气体容积(49)流体联通，当所述发动机气门(8)处于燃烧室(7)完全打开位置中时所述气体弹簧容积(48)与所述相邻的气体容积(49)隔离，所述端口(50)在所述发动机气门(8)的最大行程的至少25％期间打开，并由于所述发动机气门(8)的移动而关闭。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述端口(50)在所述发动机气门(8)的最大行程的至少35％期间打开，优选所述端口在所述发动机气门的最大行程的至少45％期间打开。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中所述端口(50)在所述发动机气门(8)的最大行程的最大70％期间打开，优选所述端口在所述发动机气门的最大行程的最大60％期间打开。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的内燃机，其中所述气缸盖包括导通部(37)，所述导通部布置成引导所述发动机气门(8)的气门杆(38)、所述气门弹簧座(39)和自所述气门弹簧座(39)延伸的圆柱形套筒(46)，所述气门弹簧座和圆柱形套筒形成了气门弹簧盖(47)，所述气门弹簧盖(47)的所述圆柱形套筒(46)能在所述导通部(37)的径向外部相对于所述导通部(37)可伸缩地移动，所述气门弹簧盖(47)和所述导通部(37)限定了所述气体弹簧容积(48)。

5.根据权利要求4所述的内燃机，其中所述气门弹簧盖(47)的所述圆柱形套筒(46)靠近其自由端具有所述端口(50)，所述端口用于在所述发动机气门(8)处于燃烧室(7)关闭位置中时允许所述气体弹簧容积(48)与所述相邻的气体容积(49)之间流体联通。

6.根据权利要求4或5所述的内燃机，其中所述内燃机(1)包括气缸盖腔室(13)，该气缸盖腔室是闭合压力流体回路的一部分并且由所述气缸盖(6)部分地限定，所述气门弹簧盖(47)布置在所述气缸盖腔室(13)中。

7.根据权利要求6所述的内燃机，其中第一气门致动器(10)以可操作方式连接到所述第一发动机气门(8)，所述第一气门致动器(10)布置在所述闭合压力流体回路中。

8.根据权利要求7所述的内燃机，其中所述第一气门致动器(10)布置在所述气缸盖腔室(13)中。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的内燃机，其中所述相邻的气体容积(49)是所述气缸盖腔室(13)的一部分。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的内燃机，其中所述相邻的气体容积(49)与所述气缸盖腔室(13)隔离并且与布置在所述气缸盖(6)中的气体弹簧岐管(51)流体联通。

11.根据权利要求10所述的内燃机，其中所述气体弹簧岐管(51)包括液压流体排出阀(52)。

12.根据权利要求10或11所述的内燃机，其中所述气体弹簧岐管(51)中的压力高于所述气缸盖腔室(13)中的压力。

13.根据权利要求4-12中任一项所述的内燃机，其中其包括位置传感器(54)，该位置传感器包括所述气门弹簧盖(47)和线圈(55)，所述气门弹簧盖(47)能在所述线圈(55)的径向内部相对于所述线圈(55)可伸缩地移动。