四冲程循环发动机.pdf

本发明提供一种四冲程循环发动机。该发动机具有用于打开进气门(11)的输出活塞(18)、与曲轴(7)共轴以驱动输入活塞(22)的进气凸轮(19)、液压控制阀(20)、将输出活塞(18)连接到该液压控制阀的输出通道(25A、25B)以及将输入液压室(21)连接到该液压控制阀的输入通道(24)。该液压控制阀具有至少在输入活塞(22)的一个往复运动循环周期期间使输入通道和输出通道(25A)之间能实现传送压力的连通的一个状态，和至少在输入活塞(22)的一个往复运动循环周期期间使输入通道和输出通道(25B)之间能实现传送压力的连通的另一个状态。该液压控制阀在进气凸轮(19)的每个旋转中交替处于这两个状态。

权利要求书一种四冲程循环发动机，包括：
气门，该气门通过气门弹簧向其闭合位置偏置；以及
液压驱动系统，其包括：
在气缸盖内的输出液压室；
输出活塞，其可在所述输出液压室内来回移动，用于对抗所述气门弹簧而打开所述气门；
输入液压室，其设置在曲轴的附近；
输入活塞，其可在所述输入液压室内来回移动，被设置为用于经由液压流体驱动所述输出活塞；
凸轮，其与所述曲轴共轴，用于以所述凸轮转一圈使所述输入活塞来回移动一次的方式驱动所述输入活塞；
液压控制阀；
输出通道，其将所述输出液压室连接到所述液压控制阀；以及
输入通道，其将所述输入液压室连接到所述液压控制阀，
所述液压控制阀具有：
输出使能状态，该状态下至少在从所述输入活塞在所述凸轮的作用下开始从其休息位置向减小所述输入液压室的容积的方向移动时开始、并且在所述输入活塞随后返回到其休息位置时结束的所述输入活塞的一个往复运动循环周期期间，使所述输入通道和所述输出通道之间能实现传送压力的连通；以及
输出禁用状态，该状态下至少在所述输入活塞的所述一个往复运动循环周期期间禁止所述传送压力的连通，
在所述凸轮的每隔一个旋转中所述液压控制阀处于所述输出使能状态和所述输出禁用状态中的一个状态，并且在所述凸轮的相邻旋转中处于另一状态。
根据权利要求1所述的四冲程循环发动机，
进一步包括一对气缸和第二气门，该第二气门通过第二气门弹簧向其闭合位置偏置，所述第一次提到的气门和所述第二气门分别设置在该对气缸的每个气缸的入口侧和出口侧，
其中所述液压驱动系统进一步包括：
在所述气缸盖内的第二输出液压室；
第二输出活塞，其可在所述第二输出液压室内来回移动，用于对抗所述第二气门弹簧而打开所述第二气门；以及
第二输出通道，其将所述第二输出液压室连接到所述液压控制阀，
其中在所述凸轮的每隔一个旋转中所述液压控制阀使所述第一次提到的输出通道和所述第二输出通道中的一个输出通道与所述输入通道处于传送压力的连通，并且在所述凸轮的相邻旋转中使另一个输出通道与所述输入通道处于传送压力的连通。
根据权利要求1所述的四冲程循环发动机，
进一步包括第二气门，该第二气门通过第二气门弹簧向其闭合位置偏置，
其中所述第一次提到的气门和所述第二气门是进气门和排气门，并且
其中所述液压驱动系统包括用于控制所述进气门的第一液压驱动子系统和用于控制所述排气门的第二液压驱动子系统。
根据权利要求1所述的四冲程循环发动机，
进一步包括第二气门，该第二气门通过第二气门弹簧向其闭合位置偏置，
其中所述第一次提到的气门和所述第二气门是进气门和排气门，
其中所述液压驱动系统包括用于控制所述进气门的第一液压驱动子系统和用于控制所述排气门的第二液压驱动子系统，
其中所述液压驱动系统包括第二凸轮，
其中所述第一次提到的凸轮和所述第二凸轮是用于向用于控制所述进气门的所述液压驱动子系统输入的进气凸轮和用于向用于控制所述排气门的所述液压驱动子系统输入的排气凸轮，并且
其中所述进气凸轮和所述排气凸轮与所述曲轴共轴。
根据权利要求1所述的四冲程循环发动机，
其中当所述输出油通道被禁止与所述输入通道进行传送压力的连通时，使所述输出通道与油泵连通。
根据权利要求1所述的四冲程循环发动机，
其中所述液压控制阀具有螺线管、气缸部和被所述螺线管驱动以在所述气缸部中来回移动的滑阀，
其中所述滑阀具有：
所述滑阀被配置为处于至少在从所述输入活塞在所述凸轮的作用下开始从其休息位置向减小所述输入液压室的容积的方向移动时开始、并且在所述输入活塞随后返回到其休息位置时结束的所述输入活塞的一个往复运动循环周期期间，使所述输入通道和所述输出通道之间能实现传送压力的连通的位置的状态；以及
所述滑阀被配置为处于至少在所述输入活塞的所述一个往复运动循环周期期间，禁止所述传送压力的连通的位置的状态，并且
其中在所述凸轮的每隔一个旋转中所述滑阀处于所述状态中的一个状态，并且在所述凸轮的相邻旋转中处于另一状态。
根据权利要求1所述的四冲程循环发动机，
进一步包括一对气缸和第二气门，该第二气门通过第二气门弹簧向其闭合位置偏置，所述第一次提到的气门和所述第二气门分别设置在该对气缸的每个气缸的入口侧和出口侧，
其中所述液压驱动系统进一步包括：
在所述气缸盖内的第二输出液压室；
第二输出活塞，其可在所述第二输出液压室内来回移动，用于对抗所述第二气门弹簧而打开所述第二气门；以及
第二输出通道，其将所述第二输出液压室连接到所述液压控制阀，
其中在所述凸轮的每隔一个旋转中所述液压控制阀使所述第一次提到的输出通道和所述第二输出通道中的一个输出通道与所述输入通道处于传送压力的连通，并且在所述凸轮的相邻旋转中使另一个输出通道与所述输入通道处于传送压力的连通，
其中所述液压控制阀具有螺线管、气缸部和被所述螺线管驱动以在所述气缸部中来回移动的滑阀，
其中所述滑阀具有：
所述滑阀被配置为处于至少在从所述输入活塞在所述凸轮的作用下开始从其休息位置向减小所述输入液压室的容积的方向移动时开始、并且在所述输入活塞随后返回到其休息位置时结束的所述输入活塞的一个往复运动循环周期期间，使所述输入通道与所述第一次提到的输出通道和所述第二输出通道中的一个输出通道之间能实现传送压力的连通的位置的状态；以及
所述滑阀被配置为处于至少在所述输入活塞的所述一个往复运动循环周期期间，使所述输入通道与所述第一次提到的输出通道和所述第二输出通道中的另一个输出通道之间能实现传送压力的连通的位置的状态，并且
其中在所述凸轮的每隔一个旋转中所述滑阀处于所述状态中的一个状态，并且在所述凸轮的相邻旋转中处于另一状态。
根据权利要求1所述的四冲程循环发动机，
其中所述气门具有气门杆轴线，所述气门杆轴线相对于包括气缸孔的气缸中心线和所述曲轴的轴线的第一虚拟平面倾斜，并且还相对于包括所述气缸孔的气缸中心线且垂直于所述第一虚拟平面的第二虚拟平面倾斜。
根据权利要求1所述的四冲程循环发动机，
其中所述液压驱动系统形成在所述气缸盖和气缸体共用同一铸件的整体式气缸体的壁内部。

说明书四冲程循环发动机
技术领域
本发明涉及四冲程循环发动机，更具体来说，涉及采用液压气门驱动系统的四冲程循环发动机。
背景技术
以720度曲轴旋转操作并且采用液压气门驱动系统的四冲程循环发动机是已知的。在下面的专利文献1，即JP‑A2005‑201259(＝EP 1555398B1，标题为“Internal combustion engine having a single camshaft which controls the exhaust valves mechanically，and the intake valves through an electronically controlled hydraulic device”)中，公开了一种这样的液压气门驱动系统。在该已知系统中，发动机的进气门具有由单个凸轮轴上各自的凸轮驱动的各自的抽运活塞。每个抽运活塞利用压力室中的液压流体和气门驱动活塞向对应的一个进气门的杆传送推力，以使该进气门对抗复位弹簧的作用而打开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP‑A 2005‑201259
然而，上述四冲程循环发动机的结构引起如下问题：以曲轴每转两圈凸轮轴转一圈的比率驱动凸轮轴所需的链条或皮带不仅增加了发动机的复杂性和额外重量，而且还增加了制造它们的额外工序。
鉴于上述问题，本发明的目的是：通过简化四冲程循环发动机的气门机构，不仅减轻发动机的重量，而且还提高发动机的生产率。
发明内容
根据本发明的一个实施方式，提供一种四冲程循环发动机，其包括：
气门，该气门通过气门弹簧向其闭合位置偏置；以及
液压驱动系统，其包括：
在气缸盖内的输出液压室；
输出活塞，其可在所述输出液压室内来回移动，用于对抗所述气门弹簧而打开所述气门；
输入液压室，其设置在曲轴的附近；
输入活塞，其可在所述输入液压室内来回移动，用于经由液压流体驱动所述输出活塞；
凸轮，其与所述曲轴共轴，用于以所述凸轮转一圈使所述输入活塞来回移动一次的方式驱动所述输入活塞；
液压控制阀；
输出通道，其将所述输出液压室连接到所述液压控制阀；以及
输入通道，其将所述输入液压室连接到所述液压控制阀，
所述液压控制阀具有：
输出使能状态，该状态下至少在从所述输入活塞在所述凸轮的作用下开始从其休息位置向减小所述输入液压室的容积的方向移动时开始、并且在所述输入活塞随后返回到其休息位置时结束的所述输入活塞的一个往复运动循环周期期间，使所述输入通道和所述输出通道之间能实现传送压力的连通；以及
输出禁用状态，该状态下至少在所述输入活塞的所述一个往复运动循环周期期间禁止所述传送压力的连通，
在所述凸轮的每隔一个旋转中所述液压控制阀处于所述输出使能状态和所述输出禁用状态中的一个状态，并且在所述凸轮的相邻旋转中处于另一状态。
在上述实施方式中，可以交替处于使对应于一个气门的输出通道与输入通道能够传送压力的连通的状态和禁止该传送压力的连通的状态。另外，上述实施方式包含以交替的方式选择两个输出通道以进入与输入通道的传送压力的连通的情况。换句话说，可以配置成使得当这两个输出通道中的一个输出通道与输入通道处于传送压力的连通时，另一个输出通道被禁止与输入通道进行传送压力的连通，并且当这两个输出通道中的所述另一个输出通道与输入通道处于传送压力的连通时，所述一个输出通道被禁止与输入通道进行传送压力的连通。
对于上述实施方式，所述四冲程循环发动机进一步包括一对气缸和第二气门，该第二气门通过第二气门弹簧向其闭合位置偏置。所述第一次提到的气门和所述第二气门分别设置在该对气缸的每个气缸的入口侧和出口侧。所述液压驱动系统进一步包括：在所述气缸盖内的第二输出液压室；第二输出活塞，其可在所述第二输出液压室内来回移动，用于对抗所述第二气门弹簧而打开所述第二气门；以及第二输出通道，其将所述第二输出液压室连接到所述液压控制阀。在所述凸轮的每隔一个旋转中所述液压控制阀使所述第一次提到的输出通道和所述第二输出通道中的一个输出通道与所述输入通道处于传送压力的连通，并且在所述凸轮的相邻旋转中使另一个输出通道与所述输入通道处于传送压力的连通。
对于上述实施方式，所述四冲程循环发动机进一步包括第二气门，该第二气门通过第二气门弹簧向其闭合位置偏置。所述第一次提到的气门和所述第二气门是进气门和排气门。所述液压驱动系统包括用于控制所述进气门的第一液压驱动子系统和用于控制所述排气门的第二液压驱动子系统。
对于上述实施方式，所述四冲程循环发动机进一步包括第二气门，该第二气门通过第二气门弹簧向其闭合位置偏置。所述第一次提到的气门和所述第二气门是进气门和排气门。所述液压驱动系统包括用于控制所述进气门的第一液压驱动子系统和用于控制所述排气门的第二液压驱动子系统。所述液压驱动系统包括第二凸轮。所述第一次提到的凸轮和所述第二凸轮是用于向用于控制所述进气门的所述液压驱动子系统输入的进气凸轮和用于向用于控制所述排气门的所述液压驱动子系统输入的排气凸轮。所述进气凸轮和所述排气凸轮与所述曲轴共轴。
对于上述实施方式，当所述输出油通道被禁止与所述输入通道进行传送压力的连通时，使所述输出通道与油泵连通。
对于上述实施方式，所述液压控制阀具有螺线管、气缸部和被所述螺线管驱动以在所述气缸部中来回移动的滑阀。所述滑阀具有所述滑阀被配置为处于至少在从所述输入活塞在所述凸轮的作用下开始从其休息位置向减小所述输入液压室的容积的方向移动时开始、并且在所述输入活塞随后返回到其休息位置时结束的所述输入活塞的一个往复运动循环周期期间，使所述输入通道和所述输出通道之间能实现传送压力的连通的位置的状态。所述滑阀还具有所述滑阀被配置为处于至少在所述输入活塞的所述一个往复运动循环周期期间，禁止所述传送压力的连通的位置的状态。在所述凸轮的每隔一个旋转中所述滑阀处于上述两个状态中的一个状态，并且在所述凸轮的相邻旋转中处于另一状态。
对于上述实施方式，所述四冲程循环发动机进一步包括一对气缸和第二气门，该第二气门通过第二气门弹簧向其闭合位置偏置。所述第一次提到的气门和所述第二气门分别设置在该对气缸的每个气缸的入口侧和出口侧。所述液压驱动系统进一步包括：在所述气缸盖内的第二输出液压室；第二输出活塞，其可在所述第二输出液压室内来回移动，用于对抗所述第二气门弹簧而打开所述第二气门；以及第二输出通道，其将所述第二输出液压室连接到所述液压控制阀。在所述凸轮的每隔一个旋转中所述液压控制阀使所述第一次提到的输出通道和所述第二输出通道中的一个输出通道与所述输入通道处于传送压力的连通，并且在所述凸轮的相邻旋转中使另一个输出通道与所述输入通道处于传送压力的连通。所述液压控制阀具有螺线管、气缸部和被所述螺线管驱动以在所述气缸部中来回移动的滑阀。所述滑阀具有所述滑阀被配置为处于至少在从所述输入活塞在所述凸轮的作用下开始从其休息位置向减小所述输入液压室的容积的方向移动时开始、并且在所述输入活塞随后返回到其休息位置时结束的所述输入活塞的一个往复运动循环周期期间，使所述输入通道与所述第一次提到的输出通道和所述第二输出通道中的一个输出通道之间能实现传送压力的连通的位置的状态。所述滑阀还具有所述滑阀被配置为处于至少在所述输入活塞的所述一个往复运动循环周期期间，使所述输入通道与所述第一次提到的输出通道和所述第二输出通道中的另一个输出通道之间能实现传送压力的连通的位置的状态。在所述凸轮的每隔一个旋转中所述滑阀处于上述两个状态中的一个状态，并且在所述凸轮的相邻旋转中处于另一状态。
对于上述实施方式，所述气门具有气门杆轴线，所述气门杆轴线相对于包括气缸孔的气缸中心线和所述曲轴的轴线的第一虚拟平面倾斜，并且还相对于包括所述气缸孔的气缸中心线且垂直于所述第一虚拟平面的第二虚拟平面倾斜。
对于上述实施方式，所述液压驱动系统形成在所述气缸盖和气缸体共用同一铸件的整体式气缸体的壁内部。
本发明通过简化四冲程循环发动机的气门机构，不仅提高了发动机的生产率，而且还减轻了发动机的重量。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的去除盖罩的四冲程循环发动机的透视图。
图2是根据本发明第一实施方式的四冲程循环发动机的各部分的透视图，其示出液压驱动系统、进气门/排气门、曲轴和活塞之间的关系。
图3是沿着图1中的平面A取得的该四冲程循环发动机的截面图。
图4是示出根据本发明第一实施方式的四冲程循环发动机的液压驱动系统所处的操作位置(或者用于选择第一气缸的位置)的示意性截面图。
图5是示出根据本发明第一实施方式的四冲程循环发动机的液压驱动系统所处的另一操作位置(或者用于选择第二气缸的位置)的示意性截面图。
图6是示出根据本发明第一实施方式的四冲程循环发动机的第一和第二气缸的气门升程和曲轴转角之间关系的图示。
图7是示出根据本发明第二实施方式的四冲程循环发动机的液压驱动系统所处的操作位置(或者气门打开位置)的示意性截面图。
图8是示出根据本发明第二实施方式的四冲程循环发动机的液压驱动系统所处的另一操作位置(或者气门闭合位置)的示意性截面图。
附图标记说明
1发动机
2气缸盖部
3气缸体部
4整体式气缸体
7曲轴
8A第一气缸
8B第二气缸
11进气门
12排气门
13气门弹簧
14气门弹簧
15液压驱动单元
17输出液压室
18输出活塞
19进气凸轮
19A基圆
19B凸轮凸角(鼻部)
20排气凸轮
21输入液压室
22输入活塞
23弹簧
24输入通道
25、25A、25B输出通道
30液压控制阀
31螺线管
32气缸部
32A、32B、32C、32D、32E端口
33滑阀
34、35、36、37台肩
38蓄压器
39、39A、39B通道
41油泵
42通道
43蓄压室
44蓄压器活塞
45弹簧
具体实施方式
下面参照附图描述根据本发明的四冲程循环发动机的实施方式。然而，应当指出，附图包括该四冲程循环发动机的模式图，并且所有部件的尺寸和尺寸比与实际不一致。所有示出的部件的尺寸和尺寸比在全部附图中也可能不一致。
第一实施方式
图1至图5示出根据本发明第一实施方式的四冲程循环发动机(在下文中称为发动机)1。
(发动机的示意性配置)
参照图1，根据本实施方式的发动机1包括整体式气缸体4，其中气缸盖部2、气缸体部3和上曲轴箱共用同一铸件。整体式气缸体4由一对直列式气缸8A和8B形成(图1中仅示出气缸外部)。下曲轴箱5固定到整体式气缸体4的底部。盖罩6覆盖气缸盖部2。曲轴7支撑在整体式气缸体4的上曲轴箱的下部和下曲轴箱5之间，使得曲轴7的一个端部和相反的端部从整体式气缸体4的下部和下曲轴箱5的左右端面突出，所述左右端面在纵向方向上(由图1中向左的箭头表示)被分隔开。
还参照图2，在发动机1中，在各自的气缸8A和8B中上下运动的往复活塞9(另参见图1和图3)通过连杆10连接到曲轴7，以将每个活塞9的往复运动转换为转动。
进气门11和排气门12设置在整体式气缸体4的气缸盖部2上对应的气缸8A和8B上方它们各自的位置处，以打开或闭合与未示出的进气端口和排气端口连通的开口。气门弹簧13使进气门11向它们的闭合位置偏置。气门弹簧14使排气门12向它们的闭合位置偏置。
继续参照图2，发动机1具有用于进气门11和排气门12的液压驱动系统(17、22、19、20、30、30A、38)。该液压驱动系统可划分为并且包括用于进气门11的进气门驱动子系统和用于排气门12的排气门驱动子系统。还参照图4和图5，该进气门驱动子系统包括：液压操作的阀驱动或输出活塞18，其用于打开或闭合各自的进气门11；凸轮操作的输入活塞22，其用于引起液压输入；与曲轴7共轴的进气凸轮19，其用于操作输入活塞22以推动它从而引起液压输入；以及液压控制阀30。
在以下描述中，主要描述进气门11的液压驱动子系统，因为排气门12的液压驱动子系统与进气门11的液压驱动子系统基本相同。因此，使用相同的附图标记来表示进气门11的液压驱动子系统和排气门12的液压驱动子系统的相同或类似的部件或部分，并且，为了简单起见，省略了对排气门12的液压驱动子系统的详细描述。
稍后参照图4和图5详细描述的液压控制阀30是方向控制气门，用于在进气凸轮19的每个旋转交替选择以下两个动作。换句话说，液压控制阀30在进气凸轮19的每隔一个旋转中选择以下两个动作中的一个，并且在进气凸轮19的相邻旋转中选择另一个动作。这两个动作中的一个动作通过打开液压通道以保持输入活塞22和一个输出活塞18之间的液压连接，在输入活塞22的至少一个往复运动循环周期期间在进气凸轮19和一个进气门11之间提供正运动连接，从而进气门11随着进气凸轮19打开然后闭合。另一个动作通过闭合该液压通道以中断输入活塞22和输出活塞18之间的液压连接，在输入活塞22的至少一个往复运动循环周期期间在进气凸轮19和进气门11之间提供空转连接，从而保持进气门11闭合。从前文所述可以看出，液压控制阀30被配置为在进气凸轮19的每隔一个旋转中选择上述两个动作之一，并且在进气凸轮19的相邻旋转中选择另一个动作。
为了通过增加气门开口面积在气缸8A和8B每一个中提供用于燃烧的理想半球燃烧室以提高进气/排气功能的效率和气缸孔中燃料‑空气混合物的适当气流，进气门11和排气门12被设置如下：参照图2和图3，进气门11每个具有其自己的相对于正交的第一和第二虚拟平面P1和P2倾斜的气门杆轴线D(参见图3)。第一虚拟平面P1包括气缸孔的气缸中心线B1和曲轴7的轴线C1，第二虚拟平面P2包括气缸中心线B1和与曲轴轴线C1正交的轴线C2。如图3中所示，倾斜的气门杆轴线D被设置为相对于第二虚拟平面P2成角度θ。与进气门11的方式相同，排气门12每个具有其自己的相对于正交的第一和第二虚拟平面P1和P2倾斜的气门杆轴线。
(液压驱动系统的结构)
参照图1，液压驱动单元15位于气缸盖部2上，并且利用螺栓16固定到气缸盖部2。液压驱动单元15与气缸盖部2配合以形成气缸盖。在图3中所示，液压驱动单元15形成有输出液压室17。为了便于图示，在图2至图5中输出液压室17由圆柱体代表，但是实际上输出液压室17是在液压驱动单元15的体内形成的中空结构，并且填充有机油形式的液压流体。
参照图4和图5，每个输出活塞18被设置用于在输出液压室17之一中往复运动。输出活塞18被设置成其中心轴线与对应的一个进气门11的中心轴线对准。该输出活塞18用于对抗气门弹簧13而打开进气门11。在本实施方式中，每个进气门11在其上端通过气门弹簧13保持与输出活塞18之一接触。
在图2和图3中所示，曲轴7不仅牢固地支承进气凸轮19而且还牢固地支承排气凸轮20。进气凸轮19和排气凸轮20共轴地装配到曲轴7的一端附近的一部分。进气凸轮19向进气门11的液压驱动子系统提供输入。排气凸轮20向排气门12的液压驱动子系统提供输入。
参照图4和图5，输入液压室21设置在与进气凸轮19面对的位置处。在图4和图5中，为了便于图示，输入液压室21由气缸的内部空间来代表，但是实际上输入液压室21是在整体式气缸体4内形成的中空空间(另见图1)。
继续参照图4和图5，输入活塞22收纳在输入液压室21中用于平滑的往复运动，但是在弹簧23的偏置下它总是保持与进气凸轮19的凸轮表面(外周)接触，使得进气凸轮19每转动一圈，它来回移动一次。进气凸轮19的凸轮表面包括基圆19A和突出的鼻子形状的凸轮凸角19B。还参照图2，每个弹簧23使对应的一个输入活塞22偏置，以使其保持与进气凸轮10和排气凸轮20之一接触。因此，与进气凸轮19接触的输入活塞22可被称为进气凸轮跟随器，与排气凸轮20接触的输入活塞可被称为排气凸轮跟随器。
接下来，说明液压控制阀30。液压控制阀30包括在液压驱动单元15中。如图4和图5中所示，液压控制阀30具有螺线管31、填充有机油的气缸部32和收纳在气缸部32中的滑阀33。螺线管31在气缸部32中使滑阀33来回移动。实际上，气缸部32是一中空空间，由其形成构成液压驱动单元15的气缸体。
在图4和图5中所示，液压控制阀30被连接成使得位于气缸部32的两个轴向上间隔开的端部之间的接近中间位置处的液压控制阀30的端口32A通过输入通道24与输入液压气门21连通。液压控制阀30被连接成使得其端口32B和32C通过各自的输出通道25A和25B分别与对应于第一气缸室8A的输出液压室17和对应于第二气缸室8B的输出液压室17连通(另见图1和图2)。端口32B和32C形成在气缸部32的轴向上间隔开的位置处，使得上面提到的端口32A置于中间。端口32D和32E形成在端口32B和32C的两侧的位置处，即，一个位置在端口32B的附近并且相对于气缸部32在轴线上比端口32B更远离端口32A，另一个位置在端口32C附近并且在轴线上比端口32C更远离端口32A。端口32D和32E分别连接到通道39A和39B。
在图4和图5中容易看到，滑阀33是杆的形式。滑阀33形成有相同直径的台肩34、35、36和37。台肩34、35、36和37从螺线管31侧开始以该顺序并且以预定的间隔设置而成。台肩37处于滑阀33的末端区域。在图4中所示的滑阀33已经被螺线管31拉回的第一或休息状态中(滑阀已经移动到图4中所示的左侧的状态)，由台肩34和35之间的端口凹槽限定的空间可以与连接到通道39A的端口32D连通，由台肩35和36之间的端口凹槽限定的空间可以与连接到输入通道24的端口32A和连接到第一气缸8A的输出通道25A的端口32B连通，并且由台肩36和37之间的端口凹槽限定的空间可以与连接到第二气缸8B的输出通道25B的端口32C和连接到通道39B的端口32E连通。在该状态下，台肩37和气缸部32的端部32F之间的距离L成为滑阀33的冲程长度。
在图5中所示的滑阀33已经被螺线管31推进以向气缸部32中突出的第二或突出状态中(滑阀33已经移动到图5中所示的右侧的状态)，由台肩34和35之间的端口凹槽限定的空间在连接到第一气缸8A的输出通道25A的端口32B和连接到通道39A的端口32D之间提供连通，由台肩35和36之间的端口凹槽限定的空间可以与连接到输入通道24的端口32A和连接到第二气缸8B的输出通道25B的端口32C连通，并且由台肩36和37之间的端口凹槽限定的空间可以与连接到通道39B的端口32E连通。在该状态下，在台肩34和在螺线管31侧的气缸部32的端部32G之间的距离变成长度L。为了确保滑阀33在气缸部32中平滑的往复运动，通道40在与气缸部32的端部32F紧邻的空间和与气缸部32的端部32G紧邻的空间之间提供连通。
螺线管31被控制为使得在进气凸轮19的每隔一个旋转中滑阀33处在图4和图5中所示的两个位置之一，而在进气凸轮19的相邻旋转中处在这两个位置中的另一个位置。换句话说，在进气凸轮19的每隔一个旋转中液压控制阀30处于第一和第二状态中的一个状态，而在进气凸轮19的相邻旋转中处于另一个状态。在第一状态中，滑阀33保持在允许输入活塞22的至少一个两冲程循环期间输入通道24和第一气缸8A的输出通道25A之间液压传送压力的连通的位置处(图4中所示的位置)。在第二状态中，滑阀33保持在允许输入活塞22的至少一个两冲程循环期间输入通道24和第二气缸8B的输出通道25B之间液压传送压力的连通的位置处(图5中所示的位置)。输入活塞22的该两冲程循环从输入活塞22开始在减小输入液压室21的容积的方向上(即，朝向输入通道24的方向上)移动时开始，并且在输入活塞22返回到其休息位置时结束。
通道39A和39B彼此毗连以形成通道39，并且它们通过通道39连接到蓄压器38。机油泵41通过通道42连接到通道39。因此，通道39、39A和39B中的压力保持与通道42中机油的压力基本相同。
蓄压器38包括：蓄压室43；蓄压器活塞44，其收纳在蓄压室43中，用于往复运动；以及弹簧45，其使蓄压器活塞44在朝向通道39的方向上偏置。上述输入液压室21、输入通道24、液压控制阀30、输出通道25A、25B、输出液压室17、通道39、39A、39B、42和蓄压室43填充有机油。弹簧45的弹簧常数小于进气门11的每个气门弹簧13的弹簧常数。这确保了当输出通道25A和25B中对应的一个可以与通道39连通时，每个进气门11完全闭合。
(操作和效果)
接下来，描述发动机1的操作。当第一气缸8A的进气门11抬升时，液压控制阀30的滑阀33被螺线管31拉到图4中所示的位置，此时台肩34邻近气缸部32的端部32G。进气凸轮19随着从基圆19A与输入活塞22接触经凸轮凸角19B与输入活塞22接触到基圆19A再次与输入活塞22接触而转动一圈的时间周期期间，滑阀33保持在该位置。
在图4中所示的位置中，端口32A与32B相互连通，并且端口32C与32E相互连通。在该位置中，由进气凸轮19驱动的输入活塞22的移动引起的液压推力通过输入液压室21、进气通道24、气缸部32、输出通道25A和输出液压室17被传送以推动输出活塞18，从而使第一气缸8A的进气门11抬升打开一次(参见图6中所示的第一气缸8A的进气冲程)。第一气缸8A的排气门12的打开定时由图2中所示的另一个液压控制阀30A基于在液压控制阀30的控制下进气门11的定时来确定。
如图4中所示，设置在相邻的第二气缸8B的进气口处的另一进气门11闭合。然后，第二气缸8B的进气门11的输出液压室17中的压力保持相对较低，因为输出液压通道25B经由气缸部32与通道39B连通。
在进气凸轮19进行下一个旋转的周期期间(360°至720°的曲轴转角)，液压控制阀30的滑阀33被螺线管31推动到图5中所示的位置，此时台肩37邻近气缸部32的端部32F。在该周期期间，如图5中所示，第一气缸8A的进气门11保持闭合，因为第一气缸8A中的活塞9处于膨胀冲程和排气冲程。在该周期期间，与上面所述的第一气缸8A的进气门11抬升打开的方式类似，第二气缸8B的进气门11抬升打开一次(参见图6中所示的第二气缸8B的进气冲程)，因为端口32A与32C相互连通。类似于第一气缸8A的排气门12，第二气缸8B的排气门12的定时由图2中所示的另一液压控制阀30A基于进气门11的定时来确定。
如前面的描述所阐明的，第一气缸8A和第二气缸8B的每个进气门11仅通过在进气凸轮19每隔一个旋转中选择液压控制阀30的滑阀33的两个位置之一，并且在进气凸轮19的相邻旋转中选择另一个位置，就以720°曲轴转角的定期间隔抬升。当输出液压室17与输入通道24的连通中断时，第一和第二气缸的每个输入液压室17通过通道39连接到蓄压器38。由于油通道39连接到油泵41，所以确保在需要时机油被稳定供应到该液压驱动系统，从而进气门11和排气门12可以正确地操作而没有任何延迟。
如前所述，发动机1的第一气缸8A和第二气缸8B仅通过在曲轴7的每隔一个旋转中在轴向上推进液压控制阀30的滑阀33，并且在曲轴7的相邻旋转中在相反的轴向上退回滑阀33，就可以在曲轴7的每个旋转中共享由进气凸轮19提供的气门升程推力。曲轴7每转两圈向气缸8A和8B之一的进气门11提供一次气门升程推力，从而提供与使用曲轴7每转两圈进行一次旋转的传统曲轴给出的操作相同的操作。
从前面对发动机1的描述可以看出，因为可以在进气凸轮19的基圆部19A与输入活塞22接触时(即，气门没有抬升时)的任何期望定时执行对与滑阀33耦合的螺线管31的开/关控制，所以液压控制阀30不要求任何特殊的定时准确度，这是有利的。
根据发动机1，液压控制阀30允许至少两个输出活塞18共享同一个输入活塞22，这有助于减少输入活塞22的数目，在结构上简化气门驱动系统，导致发动机1的重量减轻和生产率提高。
根据发动机1，气缸盖部2和气缸体部3共享整体式气缸体4，并且一体化。这允许通过在整体式气缸体4中钻孔以形成输入液压室21、输入通道24、气缸部32、输出通道25A、25B、通道39、39A、39B、42、贮压室43等，从而使液压通道一体化。因此，液压密封件的数目由于分立的发动机部件之间接口数目的减小而显著减少。
本实施方式在不使气门驱动机构增加任何复杂结构和机械加工的情况下，实现了理想的用于燃烧的半球燃烧室，因为如图2和图3中所示，每个进气门11具有其自己的相对于包括气缸孔的气缸中心线B1和曲轴7的轴线C1的第一虚拟平面P1倾斜并且相对于包括气缸孔的气缸中心线B1且垂直于第一虚拟平面P1的第二虚拟平面P2倾斜的气门杆轴线D。在使用凸轮轴抬升气门的传统类型发动机中实现半球燃烧室实际上是非常困难的，因为需要增加新的摇臂或者需要对凸轮表面进行对角加工。因此，本实施方式通过使进气门11和排气门12相对于上面提到的第一平面P1和第二平面P2以任意角度倾斜，可以实现发动机1的重量减轻和生产率的提高，并且避免气门驱动系统结构的复杂化。
第二实施方式
参照图7和图8，图7和图8示出根据本发明第二实施方式的发动机的液压驱动系统。根据本实施方式的发动机的每一个气缸或者多个气缸中的一个气缸包括用于驱动进气门11和排气门12的分立液压驱动系统。注意，在本实施方式中没有描述排气门12的液压驱动系统，因为它基本上与进气门11的液压驱动系统相同。在描述根据本实施方式的液压控制阀30B时，使用与描述根据第一实施方式的液压控制阀30时使用的相同的附图标记来表示相同或类似的部件或部分。
根据本实施方式的液压控制阀30B与根据第一实施方式的液压控制阀30的不同之处在于它在进气凸轮19的每隔一个转动中选择以下两个事件之一：一个事件是输入通道24可以与输出通道25连通，另一个事件是前者不可以与后者连通，并且在进气凸轮19相邻旋转中选择另一个事件。
(液压控制阀的结构)
与第一实施方式类似，液压控制阀30B内置在液压驱动单元15中。如图7和图8中所示，液压控制阀30B包括：螺线管31、填充有机油的气缸部32、由螺线管31驱动以在气缸部32中往复移动的滑阀33。
如图7和图8中所示，液压控制阀30B被连接成使得它的位于气缸部32的中部和相对于其轴向远离螺线管31的远端32F之间的中间位置处的端口32A通过输入通道24与输入液压室21连通。
液压控制阀30B被连接成使得气缸8的输出液压室17通过输出油通道25在端口32B处与气缸部32连通。端口32B位于气缸部32的轴向上的几乎中心位置处。端口32D的位置比端口32B更靠近螺线管31。端口32E的位置比端口32A更靠近气缸部32的端部32F。
如图7和图8中所示，滑阀33是杆的形式，并且其形成有台肩34、35和36，台肩34、35和36从螺线管31侧开始以该顺序并且以预定的间隔设置而成。台肩36处于滑阀33的末端区域。在图7中所示的滑阀33已经被螺线管31拉回的休息状态或位置中(滑阀已经移动到图7中所示的左侧的状态)，由台肩34和35之间的端口凹槽限定的空间可以与连接到通道39A的端口32D连通，由台肩35和36之间的端口凹槽限定的空间可以与连接到输入通道24的端口32A和连接到输出通道25的端口32B连通，并且限定在台肩36和气缸部32的端部32F之间的空间可以与连接到通道39B的端口32E连通。在该状态下，台肩36和气缸部32的端部32F之间的距离L成为滑阀33的冲程长度。
在图8中所示的滑阀33已经被螺线管31推进以而突出的状态或位置中(滑阀33已经移动到图8中所示的右侧的状态)，由台肩34和35之间的端口凹槽限定的空间提供连接到输出通道25的端口32B和连接到通道39A的端口32D之间的连通，由台肩35和36之间的端口凹槽限定的空间可以与连接到输入通道24的端口32A和连接到通道39B的端口32E连通。
螺线管31被控制为使得在进气凸轮19每隔一次旋转中滑阀33处在图7和图8中所示的两个位置之一，而在进气凸轮19的相邻旋转中处在这两个位置中的另一个位置。换句话说，液压控制阀30B被设计为：在从输入活塞22开始向减小输入液压室21的容积的方向(即，在朝向输入油通道24的方向上)移动时开始、并且在输入活塞22返回到其休息位置时结束的输入活塞22的至少一个两冲程循环期间，液压控制阀30B交替处于输入通道24可以与气缸8的输出通道连通的第一状态(图7中所示的状态)和输入通道24可以与油通道39B连通的第二状态(图8中所示的状态)。
根据本实施方式的液压控制系统的结构的其它部件或部分与根据第一实施方式的液压控制系统相同。
(操作和效果)
接下来，描述根据本实施方式的发动机1的操作。当气缸8的进气门11抬升时，液压控制阀30B的滑阀33被螺线管31拉到台肩34邻近气缸部32的端部32G的位置处。进气凸轮19随着从基圆19A与输入活塞22接触经凸轮凸角19B与输入活塞22接触到基圆19A再次与输入活塞22接触而转动一圈的时间周期期间，滑阀33保持在该位置。
如图7中所示，此时，端口32A与32B相互连通。在该状态中，由进气凸轮19驱动的输入活塞22的移动引起的液压推力通过输入液压室21、进气通道24、气缸部32、输出通道25和输出液压室17被传送以推动输出活塞18，从而使气缸8的进气门11抬升打开一次。在该时间周期中，打开第一气缸8的排气门12的定时由未示出的另一个液压控制阀基于由液压控制阀30B控制的进气门11的定时来确定。
在进气凸轮19进行下一次旋转的周期期间(360°至720°的曲轴转角)，液压控制阀30的滑阀33被螺线管31推动到图8中所示的位置，此时台肩37邻近气缸部32的端部32F。在该周期期间，气缸8的进气门11保持闭合，因为气缸8处于膨胀冲程和排气冲程。
在该周期期间，由于端口32A与端口32E连通，所以由进气凸轮19的动作产生的用于抬升输入活塞22的液压输入通过输入通道24、气缸部32、通道39B和通道39被蓄压器38吸收。气门弹簧13的弹力强于蓄压器38的弹簧45的弹力。换句话说，蓄压器38的弹簧45比气门弹簧13弱，从而使得通道39、通道39A、气缸部32、输出通道25和输出液压室17内的液压保持足够低，以在提供进气凸轮19的抬升动作期间进气门11保持闭合。
如上所述，气缸8的每个进气门11仅通过在进气凸轮19每隔一个旋转中选择液压控制阀30B的滑阀33的两个位置之一，并且在进气凸轮19的相邻旋转中选择另一个位置，就以720°曲轴转角的定期间隔抬升。因此，曲轴7每转两圈向气缸之一的进气门11提供一次气门升程推力，从而提供与使用曲轴7每转两圈进行一次旋转的传统曲轴给出的操作相同的操作。
本实施方式中液压控制阀30B的使用还具有以下优点：因为所需要的是当进气凸轮19的基圆部19A与输入活塞22接触时(即，气门没有抬升时)，对与滑阀33耦合的螺线管31的开/关控制，所以不需要任何特殊的定时准确度。
根据本实施方式的发动机提供与上述根据第一实施方式的发动机1所提供的相同的操作和效果。因此，本实施方式简化了气门驱动机构，导致发动机1的重量减轻和生产率提高。
(其它实施方式)
关于以上对实施方式的描述，不应当理解为构成实施方式的公开内容的一部分的文字描述和附图限制本发明。通过本公开内容，各种形式的可选实施方式和操作技术对本领域的技术人员来说是显而易见的。
例如，尽管在前述各实施例中进气凸轮19和排气凸轮20直接装配到曲轴7，但是进气凸轮19和排气凸轮20也可以装配到与曲轴7以相同速度转动的平衡器。在此情况下，将平衡器设置在曲轴7上方可以缩短输入通道24并且提高气门驱动响应度。
尽管在上述各实施方式中，关于每个气缸只具有一个进气门11和一个排气门12的发动机进行了描述，但是本发明还可以在每个气缸具有一对进气门11和一对排气门12的发动机中实施，为此只要在气缸盖部2内将每个输出通道分成两个分支以用于连接每对的进气门或排气门即可。