CN109715911A - 具有液压可变的换气阀传动装置的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种具有液压可变的换气阀传动装置的内燃机，所述换气阀传动装置包括：‑液压壳体(4)，该液压壳体具有压力室(5)、泄压室(6)和排气通道(11)，其中，压力室、泄压室和排气通道以液压方式彼此连接，‑在液压壳体中受引导的主动活塞(7)，该主动活塞在外壳外侧由凸轮(3)驱动并且在壳体内侧限定压力室，‑在液压壳体中受引导的从动活塞(8)，该从动活塞在壳体外侧驱动换气阀(2)并在壳体内侧限定压力室，以及‑液压阀(9)，该液压阀在关闭状态下中断泄压室与压力室之间的连接。排气通道在壳体内侧经由节流部位(12)与泄压室以液压方式连接并在壳体外侧相对于重力方向通至泄压室之下。排气通道应通入液压储备器(13、13'、13”)，其中,通道口(14)相对于重力方向位于液压储备器的正常液面之下。

Description

具有液压可变的换气阀传动装置的内燃机
技术领域
本发明涉及一种具有液压可变的换气阀传动装置的内燃机，所述换气阀传动装置包括：
-液压壳体，所述液压壳体具有压力室、泄压室和排气通道，其中，压力室、泄压室和排气通道以液压的方式相互连接，
-在液压壳体中受引导的主动活塞，所述主动活塞在壳体外侧由凸轮驱动并且在壳体内侧限定压力室，
-在液压壳体中受引导的从动活塞，所述从动活塞在壳体外侧驱动换气阀并且在壳体内侧限定压力室，以及
-液压阀，所述液压阀在关闭状态下中断泄压室与压力室之间的连接，
其中，排气通道在壳体内侧经由节流部位与泄压室以液压的方式连接并且在壳体外侧相对于重力方向通至泄压室之下。
背景技术
现有技术DE 10 2013 213 695A1指出一种具有全可变的液压阀控系统的内燃机。这种全可变的液压阀控系统由结构单元构成，该结构单元安装在内燃机的气缸盖上并且其液压室沿重力方向向下地排气到气缸盖中。
液压系统的所运行的排气促使液压介质夹带的气泡分离到液压壳体的周围环境中并因此防止过量空气进入压力室并且在压力室中以不允许的高度影响针对液压换气阀操作所需的液压介质刚度。另一方面，当内燃机停机时，排气会促进从液压壳体泄漏液压介质。这是因为冷却的且体积收缩的液压介质在液压室中产生负压，通过经由排气通道抽吸空气来补偿这种负压。在这种压力补偿期间，重力使得通过从动活塞与液压壳体之间的导引间隙向其周围环境泄漏而排空液压室。因此，随着内燃机的停机时间延长，也增加了如下风险，即，完全排空液压室并且压力室中存在的空气因压力室中压力构建的高压缩性而受到影响，从而阻碍针对内燃机启动过程所需的打开换气阀。
EP 2 060 754 A2提出一种具有附加的低压室的液压单元，该低压室为了排气经由以测地学的方式高定位的壳体开口与气缸盖的内部连通并且经由以测地学的方式低定位的节流部位与泄压室连通。低压室表现为扩大的液压储备器，其在内燃机的启动过程中为压力室提供尽可能无空气的液压介质。非类属的、也就是说逆着重力方向通至液压壳体的上侧的排气，需要使气缸盖连同液压壳体相对于环境密封的气缸盖罩，因此需要附加的部件。
发明内容
本发明的目的是进一步改进前述类型的内燃机，从液压壳体的液压泄漏减小到如下程度：即使在内燃机较长时间地停机之后，压力室中存在的液压介质也不会低于针对其启动过程的临界液位。
本发明达成上述目的的解决方案为权利要求1的特征。因此，排气通道应通入液压储备器，其中，通道口相对于重力方向位于液压储备器的正常液面之下。术语“正常液面”应指静止状态下在内燃机停机片刻之后在液压储备器中出现的液位，其中，内燃机相对于其安装位置不倾斜或至多略微倾斜。“浸入”液压介质中的通道口防止在内燃机停机时并且液压介质体积由于冷却而收缩的情况下通过排气通道将空气吸回到泄压室中。这种状态持续足够长的时间段，并且至少直到必要时液压储备器的液面由于液压壳体中的液压介质因冷却所造成体积收缩而下降到通道口以下。
向液压壳体周围环境敞开的液压储备器可以形成在液压壳体本身处或者通过内燃机的气缸盖的或气缸体的部件或区段的局部的凹腔或池形状形成。
本发明的有利改进方案和设计方案可参阅从属权利要求。因此，在换气阀关闭的情况下，通道口相对于重力方向应尽可能深并且具体而言处于压力室的由从动活塞限定的边界之下。(移入到液压壳体中的)从动活塞与通道口之间的测地学方式的高度差直接影响负压，该负压在内燃机停机和液压介质收缩时相对于液压壳体的周围环境形成并且抑制液压介质由于重力而从液压壳体中泄漏。
由于上述原因，特别有利的是，通道口相对于重力方向，即以测地学的方式始终低于液压储备器的液面。这种状态要求，液压储备器的容积鉴于液压壳体中的液压体积由于温度和泄漏的原因而下降能够足够大地实施。
而更有可能的是，液压储备器的容积在结构上如下地受到限制，即，不能避免储备器液面下降到通道口之下并因此回吸空气。尽管如此，内燃机的停机时间仍可显著延长，直至达到压力室中的临界液位，使得排气通道至少局部具有如下尺寸的横截面，即，气泡能够在其中上升，而不会推动位于其上方的液压柱或油柱并将其挤压到泄压室中。确切而言，横截面的尺寸应使得吸回的空气在直立的油柱中上升，以便余下的油柱近似地又封闭通道口并维持液压壳体中的抑制泄漏的负压。本申请人的相关实验已经表明，在粘度指数为0W20的油的情况下，并且在圆形的第一管区段的情况下，排气通道必须具有至少6mm的管内直径。当管内直径约为8mm时可获得特别良好且稳定的效果。排气通道的圆形可以具有制造技术方面的优势。然而，其他横截面形状也是可行的，只要空气在不挤压位于其上方的油柱的情况下能够上升。
此外，通道口应由圆形的第二管区段形成，该第二管区段在管外直径(突然或逐渐)缩小的情况下联接到第一管区段上。如果液压储备器的表面过小而无法容纳第一管区段的较大直径，则可能需要这种具有直径分级的管区段的排气通道的构型。
适宜地，排气通道由在液压壳体中紧固且优选拧入的排气管形成，其中，第一管区段和必要时第二管区段是排气管的部分。
附图说明
参阅下文和附图来说明本发明的其他特征，图中示意性示出本发明的三种实施例。相同或功能相同的特征或部件标有相同的附图标记，除非另作说明。图中：
图1a示出具有直径分级的排气通道的第一实施例；
图1b以放大的细节图示出第一实施例的通道口和液压储备器；
图2示出具有位置相对低的液压储备器的第二实施例；
图3示出具有永久性浸入液压储备器的通道口的第三实施例。
具体实施方式
图1a示意性示出用于理解本发明的具有液压可变的换气阀传动装置的内燃机的主要截段。图中示出气缸盖1，其中，所述气缸盖具有每个气缸两个相同类型且在关闭方向上加载弹簧力的换气阀2和凸轮轴的所属的凸轮3。以公知方式，借助布置在凸轮3与换气阀2之间的液压单元产生换气阀传动装置的可变性。该液压单元包括固定在气缸盖1中的液压壳体4，在所述液压壳体中每个气缸形成压力室5和泄压室6并且主动活塞7是受引导的，该主动活塞在壳体外侧由凸轮3驱动并在壳体内侧限定压力室5。此外，在液压壳体4中，每个气缸的两个从动活塞8是受引导的，这两个从动活塞在壳体外侧驱动换气阀2并在壳体内侧限定共同的压力室5。电磁液压阀9(当前为2/2换向阀)在关闭状态下中断泄压室6与压力室5之间的液压连接。在液压阀9的打开状态下，由主动活塞7挤压的液压介质的一部分可以排流到泄压室6中，而不参与从动活塞8的和所属的换气阀2的操作。在每个泄压室6处联接有活塞压力存储器10，用于容纳经挤压的液压介质。泄压室6通过液压壳体4处的(未示出的)液压接头与液压回路，即内燃机的油回路连接。
液压换气阀传动装置的公知工作方式能够概括为主动活塞7与从动活塞8之间的压力室5作用为液压杆。在此，(在泄漏可忽略不计的情况下)与凸轮3的冲程成正比、由主动活塞7挤压的液压介质根据液压阀9的打开时间点和打开持续时间而划分成加载从动活塞8的第一部分体积和排流到包括活塞压力存储器10的泄压室6的第二部分体积。由此，主动活塞7到从动活塞8的冲程传递能全可变地调节，因此不仅控制时间而且换气阀2的冲程高度都能全可变地调节。
泄压室6在液压壳体4中联接至共同排气通道11，该排气通道在壳体内侧经由节流部位12与相应的泄压室6液压连接并且在壳体外侧通入气缸盖1内部的液压储备器13中。节流部位12以测地学的方式(即，相对于由箭头表示的重力方向g)位于泄压室6之上，并且液压储备器13以测地学的方式位于泄压室6之下。当从动活塞8在换气阀2关闭的情况中完全移入到液压壳体4中时，排气通道11的通道口14以侧地学的方式不仅位于液压储备器13的液面15之下，而且还位于压力室5的由于从动活塞8限定的边界16之下。相对于气缸盖1的内部压力无压力的液压储备器13通过气缸盖1中的在重力方向上封闭的凹腔17形成(参见图1b)，液压介质在内燃机运行期间积聚在该凹腔中。
排气通道11在壳体外侧由在液压壳体4中牢固且密封地拧入的排气管18形成。该排气管具有圆形的第一管区段19，其管内直径为8mm至9mm。第一管区段19在直径阶梯20处过渡到圆形的第二管区段21中，其管内直径约为4mm。第二管区段21的管外直径相应地很小并且尺寸设定成使得第二管区段21在液压单元组装到气缸盖1的情况下能以无碰撞的方式引入凹腔17中。
图1a示出内燃机停机片刻之后液压系统的经排气的填充状态。在此，液压储备器13的液面15是前文定义的正常液面。根据图1b的细节示出液压系统在明显更晚的时间点的填充状态，此时液压介质完全冷却并且其体积相应地收缩。随着液压室中的体积缩小而形成的负压致使液压介质从液压储备器13抽吸到泄压室6中。当液压储备器13的液面15以测地学的方式降低到通道口14之下时，这种无气泡的抽吸终止。此后，通过回吸气泡22，实现泄压室6与液压壳体4的周围环境之间的压力平衡。第一管区段19的管内直径与气泡尺寸相比明显更大，这使得气泡22能够贯穿位于其中的油柱地向上浮动，油柱在气泡22经过之后再次关闭。由此，维持负压，该负压阻止液压由于从动活塞8与液压壳体4之间的导引间隙泄漏到气缸盖1中，并因此除了来自液压储备器13的体积补偿之外，还延迟了压力室5的临界排空。
在图2所示的第二实施例中，液压储备器13'以测地学的方式位于比第一实施例中明显更低的位置。边界16与液压储备器13'的液面15之间的更高的油柱致使液压系统中的负压增加，这有利于进一步减少压力室5由于绕着从动活塞8的导引间隙的泄漏。在该实施方案中，排气通道11由具有均匀直径的排气管18'形成，其中，在该情况下管内直径的尺寸设定成大到使得其中上升的气泡22能够经过排气管18'中直立的油柱。
根据图3的第三实施例具有液压储备器13”，其容积大到使得通道口14以测地学的方式始终位于液压储备器13”的液面15”之下。
附图标记列表
1 气缸盖
2 换气阀
3 凸轮
4 液压壳体
5 压力室
6 泄压室
7 主动活塞
8 从动活塞
9 液压阀
10 活塞压力存储器
11 排气通道
12 节流部位
13 液压储备器
14 通道口
15 液面
16 边界
17 凹腔
18 排气管
19 第一管区段
20 直径阶梯
21 第二管区段
22 气泡

Claims (7)

1.一种具有液压可变的换气阀传动装置的内燃机，所述换气阀传动装置包括：
-液压壳体(4)，所述液压壳体具有压力室(5)、泄压室(6)和排气通道(11)，其中，所述压力室(5)、所述泄压室(6)和所述排气通道(11)以液压方式彼此连接，
-在所述液压壳体(4)中受引导的主动活塞(7)，所述主动活塞在壳体外侧由凸轮(3)驱动并且在壳体内侧限定所述压力室(5)，
-在所述液压壳体(4)中受引导的从动活塞(8)，所述从动活塞在壳体外侧驱动所述换气阀(2)并且在壳体内侧限定所述压力室(5)，以及
-液压阀(9)，所述液压阀在关闭状态下中断所述泄压室(6)与所述压力室(5)之间的连接，
其中，所述排气通道(11)在壳体内侧经由节流部位(12)与所述泄压室(6)以液压方式连接并且在壳体外侧相对于重力方向通至所述泄压室(6)之下，
其特征在于，
所述排气通道(11)通入液压储备器(13、13'、13”)，其中，通道口(14)相对于重力方向位于所述液压储备器的正常液面之下。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，在所述换气阀(2)关闭的情况下，所述通道口(14)相对于重力方向处于所述压力室(5)的由所述从动活塞(8)限定的边界(16)之下。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，所述通道口(14)相对于重力方向始终位于所述液压储备器(13”)的液面(15)之下。
4.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述排气通道(11)具有圆形的第一管区段(19)，其管内直径为至少6mm。
5.根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于，所述通道口(14)由圆形的第二管区段(21)构成，所述第二管区段在管外直径缩小的情况下联接到所述第一管区段(19)上。
6.根据权利要求4或5所述的内燃机，其特征在于，所述第一管区段(19)是紧固在所述液压壳体(4)中的排气管(18)的部分。
7.根据权利要求6所述的内燃机，其特征在于，所述排气管(18)是拧入所述液压壳体(4)中的。
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