(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関（１）内に含まれる燃焼チャンバ（７）を選択的に開閉するように配置された第１の制御可能なエンジンバルブ（８）と、
前記第１のエンジンバルブ（８）を駆動するように配置されたガス処理システムと、を有し、前記ガス処理システムは閉じた空気圧流体回路を有し、
前記閉じた空気圧流体回路は、互いに直列に結合された、コンプレッサ（３１）と前記第１エンジンバルブ（８）に動作可能に接続されるバルブアクチュエータ（１０）とを有する、燃焼機関であって、
前記ガス処理システムは、さらに、制御可能なバルブ（４８）を含む、少なくとも第３ガスアキュームレータコンジット（４７）を介して前記閉じた圧力流体回路のコンプレッサ（３１）に接続されるガスアキュームレータ（３８）を有する、燃焼機関。
【請求項２】
請求項１に記載された燃焼機関において、
前記閉じた圧力流体回路は、前記コンプレッサ（３０）から前記バルブアクチュエータ（１０）の入口開口（１１）に延在する第１圧力流体チャネル（３０）を有する、燃焼機関。
【請求項３】
請求項２に記載された燃焼機関において、
前記ガスアキュームレータ（３８）は、制御可能なバルブ（４０）を有する、第１ガスアキュームレータコンジット（３９）を介して前記第１圧力流体チャネル（３０）に接続される、燃焼機関。
【請求項４】
請求項２又は３に記載された燃焼機関において、
前記ガスアキュームレータ（３８）は、前記ガスアキュームレータ（３８）に向かう方向に流れを許容するように配置された逆止弁（４５）を有する、第２ガスアキュームレータコンジット（４４）を介して前記第１圧力流体チャネル（３０）に接続される、燃焼機関。
【請求項５】
請求項４に記載された燃焼機関において、
前記第２ガスアキュームレータコンジット（４４）は流れ制限手段（４４´）を有する、燃焼機関。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載された燃焼機関において、
前記閉じた圧力流体回路は、前記コンプレッサ（３１）及び前記バルブアクチュエータ（１０）と直列に結合されたシリンダヘッドチャンバ（１３）を有し、
前記バルブアクチュエータ（１０）の出口開口（１２）は前記シリンダヘッドチャンバ（１３）と流体連通する、燃焼機関。
【請求項７】
請求項６に記載された燃焼機関において、
前記閉じた圧力流体回路は、前記シリンダヘッドチャンバから前記コンプレッサ（３１）に延在する第２圧力流体チャネル（３２）を有し、
前記ガスアキュームレータ（３８）は、制御可能なバルブ（４８）を有する、第３ガスアキュームレータコンジット（４７）を介して前記第２圧力流体チャネル（３２）に接続される、燃焼機関。
【請求項８】
請求項７に記載された燃焼機関において、
逆止弁（４９）は、前記第３ガスアキュームレータコンジット（４７）が前記第２圧力流体チャネル（３２）内に排出する位置より上流の前記第２圧力流体チャネル（３２）に配置され、
前記逆止弁（４９）は、前記コンプレッサ（３１）に向かう方向に流れを許容するように配置される、燃焼機関。
【請求項９】
請求項７又は８に記載された燃焼機関において、
前記第３ガスアキュームレータコンジット（４７）は、前記コンプレッサ（３１）と前記第２圧力流体チャネル（３２）との間の接合部において前記第２圧力流体チャネル（３２）に接続される、燃焼機関。
【請求項１０】
請求項６に記載された燃焼機関において、
前記閉じた圧力流体回路は、前記シリンダヘッドチャンバ（１３）から前記コンプレッサ（３１）に延在する第２圧力流体チャネル（３２）を有し、
逆止弁が、前記第３ガスアキュームレータコンジット（４７）が前記コンプレッサ（３１）に放出する位置の上流で前記コンプレッサ（３１）に配置され、
前記逆止弁は、前記第２圧力流体チャネル（３２）からの方向に流れを許容するように配置される、燃焼機関。
【請求項１１】
請求項１から１０に記載された燃焼機関において、
前記コンプレッサ（３１）は可変の変位量を有する、燃焼機関。
【請求項１２】
閉じた空気圧流体回路を有し、前記閉じた空気圧流体回路は、互いに直列に結合された、コンプレッサ（３１）とバルブアクチュエータ（１０）を有する、バルブアクチュエータ（１０）の空気操作のためのガス処理システムであって、
前記ガス処理システムはさらに、
制御可能なバルブ（４８）を有する、少なくとも第３ガスアキュームレータコンジット（４７）を介して前記閉じた圧力流体回路のコンプレッサ（３１）に接続されるガスアキュームレータ（３８）を有する、ガス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、車若しくはトラック等の車両、ボート等、又は発電ユニット等のような機械への動力供給に適した燃焼機関に関する。関連する燃焼機関は、カムシャフトフリーのピストンエンジンであり、「バルブフリーのエンジン」という概念のもとでも知られている。本発明は特に、燃焼機関に含まれる燃焼チャンバを選択的に開閉するために設けられる第１の制御可能なエンジンバルブと、第１エンジンバルブを駆動させるために設けられ、閉じた空気圧流体回路を有するガス処理システムと、を有し、閉じた圧力流体回路は、互いに直列に結合された、コンプレッサと前記第１エンジンバルブに動作可能に接続されたバルブアクチュエータとを有する、燃焼機関に関する。
【０００２】
第２の態様では、本発明は、バルブアクチュエータの空気操作のためのガス処理システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
カムシャフトフリーの燃焼機関では、液体又はガス等の圧力流体は、一又は複数のエンジンバルブの変位／開きを達成するために使用される。これは、カムシャフトと、従来の燃焼機関が空気を入れて燃焼チャンバから排ガスを出すためにエンジンバルブを開けるのに使用する、関連設備とが、より小さい体積への要求及びより制御可能なシステムによって、置換されていることを意味する。
【０００４】
著しい角運動量出力のために構成されるエンジンにおいて、燃焼チャンバにおける圧力は、増加した角運動量出力に比例して増加しており、その結果、燃焼チャンバの内側への開きに関連して、エンジンバルブを開くためにバルブアクチュエータを開くのに要する力もまた、増加した角運動量出力に比例する。６−８０００ｒｐｍ等の高回転数において、エンジンバルブの非常に速い開きが、制限されることなくエンジンシリンダからの排ガスのそれぞれの排気に空気を充填するために要求される。これらの要求、即ち、排気バルブの開きにおいてエンジンの燃焼チャンバにおける高い逆圧を有する高性能エンジンにおける高頻度の極端に速い開きの必要性が、ほぼ８−３０バール程度に、バルブアクチュエータの上流側の圧力流体の圧力が高くなることを要する。バルブアクチュエータの下流側では、圧力流体は、ほぼ３−６バール程度のより低い圧力を有する。
【０００５】
高回転数及び高エンジン負荷において、低圧側と高圧側との間の圧力差は、バルブアクチュエータの正しい作動を達成するためにほぼ１５−２０バール程度であるべきであり、エンジンが空転にあるとき、又は低回転数且つ低負荷であるときは、低圧側と高圧側との間の圧力差は、ほぼ２−５バール程度であることのみを要する。圧力が低圧側から高圧側へコンプレッサによって増加されるときは、低回転数におけるより低い圧力差が好ましく、圧力増加においては、高圧側での圧力増加と同時に増加するエネルギー消費が発生する。
【０００６】
早い加速及び／又は低回転数且つ低負荷から高回転数且つ高負荷へのとても速い変化を要する状況においては、たとえば、交通量が多い幹線道路に入るとき又は速度が遅い車両を突然追い越すときは、低圧側と高圧側との圧力差は、ドライバが要求する加速を達成するために即座に増加されなくてはならない。従来のコンプレッサは、大きさが非常に変化する圧力差を発生させることができる大きさにされるが、それらは、分離した大きな圧力差のレベルと圧力流体の流れとの間の即座の転換の要求を満たす大きさにされていない。
【０００７】
さらに、大きな圧力差から小さな圧力差へ移行する現在のシステムは不活性が存在する、即ち、車両が再び、回転数／エンジン負荷における短い／一時的な上昇の後低回転数で作動されるとき、圧力差及びそれによる高いエネルギー消費が所望のレベルまで低減されるまで時間がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、以前から知られている燃焼機関の上述した欠点及び欠陥を除外し、改善された燃焼機関を提供することにある。発明の基本的な目的は、燃焼機関の回転数／エンジン負荷における迅速な増加の必要性において、圧力流体回路の高圧側での圧力を増加させることによって低圧側と高圧側の間の圧力差を即座に増加させることができるようにされた、初期に定義された型の改善された燃焼機関を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、低圧側と高圧側との間の大きな圧力差から小さな圧力差へ迅速に移動することのできる燃焼機関を提供することである。
本発明の目的の他の一つは、圧力差における各々の急増の後、後続の圧力差の急増の必要性の前に自給する燃焼機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、主な目的は、独立項に定義された特徴を有するバルブアクチュエータの空気操作のための初期に定義された燃焼機関及びガス処理システムによって少なくとも達成される。本発明の好ましい実施形態は、後続の従属項にさらに定義される。
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、初期に定義された型の内燃機関が提供され、これは、ガス処理システムがさらに、制御可能なバルブを含む、少なくとも一つのガスアキュームレータ回路を介して閉じた圧力流体回路に接続されるガスアキュームレータを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、閉じた空気圧流体回路を有し、バルブアクチュエータの空気操作のためのガス処理システムが提供され、閉じた空気圧流体回路は、互いに直列に結合された、コンプレッサとバルブアクチュエータを有する。ガス処理システムは、制御可能なバルブを有する、少なくとも一つのガスアキュームレータコンジットを介して閉じた圧力流体回路に接続されたガスアキュームレータを有することにより特徴づけられる。
【００１３】
本発明は、したがって、圧力流体回路の高圧側での即座の圧力増加を達成することを目的として、高圧下での大きな圧力流体の体積を閉じた圧力流体回路に迅速に供給することができるためにより早い圧力ピークをガスアキュームレータが蓄積するように配置されるという洞察に基づく。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、閉じた圧力流体回路は、コンプレッサからバルブアクチュエータの流入開口に延びる第１の圧力流体チャネルを有し、ガスアキュームレータは、制御可能なバルブを有する、第１ガスアキュームレータコンジットを介して第１の圧力流体チャネルに接続される。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、ガスアキュームレータは、第２ガスアキュームレータコンジットを介して第１圧力流体チャネルに接続され、ガスアキュームレータに向かう方向に流れを許容するように配置された逆止弁を有する。このように、第１ガスアキュームレータコンジット内の制御可能なバルブが閉じたとき、ガスアキュームレータ内の圧力は閉じた流体回路の高圧側における最高圧力ピークと常に等しい高さになることが保証される。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、コンプレッサは、可変排気量を有する。これは、圧力流体回路の高圧側の圧力増加が、回転数又は負荷の迅速な増加に関連してコンプレッサの排気量が増加することによってさらに加速され得ることを意味する。排気量の大きさは、コンプレッサピストンの上側と下側の間の圧力差、即ちコンプレッサの圧力比によって好ましくは制御される。
【００１７】
好ましい実施形態によれば、閉じた圧力流体回路は、シリンダヘッドチャンバからコンプレッサに延びる第２の圧力流体チャネルを有し、ガスアキュームレータは、制御可能なバルブを有する、第３ガスアキュームレータコンジットを介して第２の圧力流体チャネルに接続される。
【００１８】
それに、逆止弁が、第３ガスアキュームレータコンジットが第２の圧力流体チャネル内に排出する位置より上流の第２圧力流体チャネルに配置されることが好ましく、逆止弁は、コンプレッサに向かう方向に流れを許容するように配置される。これは、コンプレッサピストンの上側における平均的な圧力増加を引き起こし、コンプレッサの排気量の迅速な増加を引き起こす。
【００１９】
本発明のさらなる利点及び特徴が、残りの従属項及び以下の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになる。
上記事項及び他の特徴のいっそう深い理解が、添付図面を参照することで、以下の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】燃焼機関の一部の概略側断面図である。
【図２】バルブアクチュエータの概略側断面図である。
【図３】シリンダヘッド及びシリンダヘッドマントルの部分的に断面の概略斜視図である。
【図４】バルブアクチュエータの空気制御のためのガス処理システムの代替的な実施形態の例を示す概略回路図である。
【図５】バルブアクチュエータの空気制御のためのガス処理システムの代替的な実施形態の例を示す概略回路図である。
【図６】バルブアクチュエータの空気制御のためのガス処理システムの代替的な実施形態の例を示す概略回路図である。
【図７】バルブアクチュエータの空気制御のためのガス処理システムの代替的な実施形態の例を示す概略回路図である。
【図８】バルブアクチュエータの空気制御のためのガス処理システムの代替的な実施形態の例を示す概略回路図である。
【図９】バルブアクチュエータの空気制御のためのガス処理システムの代替的な実施形態の例を示す概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
まず、全体が１で示される、独創的な燃焼機関の部分の概略図である図１を参照する。燃焼機関１は、少なくとも１つのシリンダ３を備えたシリンダブロック２を有する。そのシリンダブロック２は、概して、３又は４つのシリンダ３を有する。１つのみのシリンダ３が参照される図示の実施形態においては、それにもかかわらず、図示のシリンダ３に関連して以下で説明される装置は、燃焼機関１の全てのシリンダに好ましくは適用されることが理解されるべきであり、実施形態では、燃焼機関はより多くのシリンダを有する。
【００２２】
さらに、燃焼機関１は、シリンダ３内に軸方向に変位可能なピストン４を有する。ピストン４のその動作、前後の軸方向の移動は、ピストン４に接続された接続ロッド５に従来の方式で伝達され、接続ロッド５は次に、クランクシャフト（図示せず）に接続され、クランクシャフトを回転駆動する。
【００２３】
燃焼機関１は、また、シリンダ３及びピストン４と共に燃焼チャンバ７を区切るシリンダヘッド６を有する。燃焼チャンバ７においては、燃料と空気の混合の点火が従来の方式で発生し、ここではさらには説明されない。シリンダヘッド６は、ガス交換バルブとしても知られる、少なくとも一つの制御可能な第１エンジンバルブ８を有する。図示の実施形態では、シリンダヘッドはまた、制御可能な第２エンジンバルブ９も有する。図示の実施形態では、一つのエンジンバルブ８は、燃焼チャンバ７への空気の供給のために選択的に開閉するように配置される入口バルブを構成し、第２エンジンバルブ９は、図示の実施形態において、燃焼チャンバ７からの排ガスの排出のために選択的に開閉するように配置された空気出口バルブ、即ち排気バルブを構成する。
【００２４】
燃焼機関１は、さらに、概して１０で示される、第１バルブアクチュエータを有し、これは、第１エンジンバルブ８に動作可能に接続され、燃焼機関１の閉じた圧力流体回路内に配置される。バルブアクチュエータ１０は、圧力流体のための少なくとも一つの入口開口１１と圧力流体のための少なくとも一つの出口開口１２を備えた空気圧流体回路を有する。圧力流体は、ガス又はガス混合物であり、好ましくは空気又は窒素ガスである。空気は、閉じた圧力流体回路がリークした場合に、圧力流体を交換しやすく、又はより多くの圧力流体を供給しやすい点で利点を有し、窒素ガスは酸素がほとんどなく、他の要素の酸化を防止する点で利点を有する。
【００２５】
燃焼機関がいくつかのバルブアクチュエータを有する場合、これらは、閉じた圧力流体回路内で互いに並列に配置される。バルブアクチュエータの各々は、一又は複数のエンジンバルブに動作可能に接続され得、燃焼機関は、例えば２つの空気入口バルブ８を有し得、これらは同一のバルブアクチュエータ１０によって連動して駆動される。それにもかかわらず、バルブアクチュエータの各々は、燃焼機関１の作動の起こり得る最大操縦性を達成するために一つのエンジンバルブの各々を作動させることが好ましい。
【００２６】
燃焼機関の以下の説明は、一つのエンジンバルブ８と一つのバルブアクチュエータ１０のみを含むが、何も指摘が無い場合は同様のことが全てのエンジンバルブ及びバルブアクチュエータに適用されることが理解されるべきである。
【００２７】
燃焼機関１はまた、閉じた圧力流体回路内で一部を形成し、シリンダヘッド６と少なくとも第１シリンダヘッドマントル１４によって区切られるシリンダヘッドチャンバ１３を有する。図示の実施形態では、シリンダヘッドマントル１４は、二つの部分に分割され、これらはボルトによってシリンダヘッド６に対して、個々に取付可能且つ取り外し可能である。シリンダヘッドチャンバ１３は、好ましくはほぼ３−１０リットル程度、典型的にはほぼ５−６リットル程度の体積を有する。代替的な実施形態では、シリンダヘッドマントル１４のみが存在し、シリンダヘッド６と共にシリンダヘッドチャンバ１３を区画する。
【００２８】
バルブアクチュエータ１０の少なくとも一つの出口開口１２は、シリンダヘッドチャンバ１３と流体連通する、即ち、少なくとも一つの出口開口１２を介してバルブアクチュエータ１０から出る圧力流体は、シリンダヘッドチャンバ１３内に流れ出る。燃焼機関１がいくつかのバルブアクチュエータを有する場合では、圧力流体のためのバルブアクチュエータの全ての出口開口が、同一のシリンダヘッドチャンバ内に放出される。
【００２９】
好ましくは、バルブアクチュエータ１０の全体が、シリンダヘッドチャンバ１３内に配置され、またバルブアクチュエータ１０が、例えばボルト１６又は類似の保持手段によって、シリンダヘッドマントル１４に取り外し可能に接続されることが好ましい。この実施形態では、バルブアクチュエータ１０はしたがってシリンダヘッド６と接触することなくシリンダヘッドマントル１４内に「垂れ下がる」。万一、バルブアクチュエータ１０がシリンダヘッドマントル１４とシリンダヘッド６の両方と接触している場合は、建造賢明で不利な許容チェーン（a construction wise disadvantageous tolerance chain）が達成される。
【００３０】
バルブアクチュエータ１０の概略図を示す図２を参照する。
バルブアクチュエータ１０は、アクチュエータピストンディスク１７と、下方向の開いたシリンダ容積を区切るアクチュエータシリンダ２１とを有する。アクチュエータピストンディスク１７は、シリンダ容積を第１上部分１９と第２下部分２０とに分割し、アクチュエータシリンダ２１内を軸方向に変位可能である。アクチュエータピストンディスク１７は、第１エンジンバルブ８に接触して駆動するように配置された、全体的に２１で示される、アクチュエータピストンの部分を形成する。アクチュエータピストンは、第１エンジンバルブ８に関連して軸方向における緩み除外手段２２をさらに有する。緩み除外手段２２は、好ましくは液圧式であり、アセンブリ許容誤差、熱膨張等を修正する目的で、アクチュエータピストンディスク２１がその上側の反転位置にあるときに、それが閉じたときアクチュエータピストン２１が第１エンジンバルブ８と接触したままであることを確実にする。したがって、アクチュエータピストン２１の軸方向長さは、緩み除外手段２２によって調整される。
【００３１】
バルブアクチュエータ１０のシリンダ容積の他の部分２０は、シリンダヘッドチャンバ１３と流体連通する。このように、アクチュエータピストン２１が上側の反転位置にあるときに、同一の圧力がシリンダ容積の第１部分１９とシリンダ容積の第２の部分２０のそれぞれからアクチュエータピストンディスク１７に作用することが保証される。それにより、アクチュエータピストンディスク１７とアクチュエータシリンダ１２との間のシールが重大なものでなく、いくらかの漏れがアクチュエータピストンディスク１７の変位に対する抵抗を最小化するために許容され得、静止位置において、アクチュエータピストンディスクが低圧レベルにおける変化によって影響を受けない。
【００３２】
バルブアクチュエータ１０は、入口開口１２を開閉するように配置された制御可能な入口バルブ２３と、出口開口１１を開閉するように配置された制御可能な出口バルブ２７と、全体的に２５で示される液圧回路であって、液圧回路２５の充填を許容するように配置された逆止弁２６を有する液圧回路と、液圧回路２５の排出を制御するように配置された制御可能な排出バルブ２７とを有する。バルブアクチュエータ１０内のバルブは、概略的に図示されており、例えばスライディングバルブ、シートバルブ等によって構成され得ることが指摘されるべきである。さらに、上述したいくつかの制御可能なバルブは、単一の本体によって構成され得る。各バルブは、直接的又は間接的に電気的に制御され得る。直接的に電気的に制御される状態は、バルブ位置が例えば電磁気装置によって直接的に制御されることを意味し、間接的に電気的に制御される状態は、バルブ位置が例えば電磁気装置によって制御される圧力流体によって制御されることを意味する。
【００３３】
エンジンバルブ８を開くためのアクチュエータピストンディスク１７の下方への変位を達成するために、入口バルブ２６は、シリンダ容積の上部分１９に圧力流体を高圧で充填することを許容するように開かれる。アクチュエータピストン２１が下方に変位したとき、液圧回路２５の逆止弁２６が開き、するとすぐ圧媒液が吸い込まれ、アクチュエータピストン２１が残した容積を置換する。その後、入口バルブ２３が閉じられ、シリンダ容積の上部分１９に入り込んでいる圧力流体が拡張することが許容され、するとアクチュエータピストンディスク１７がその下方への移動を継続する。シリンダ容積の上部分１９内の圧力流体がアクチュエータピストンディスク１７をさらに変位させることができないとき、即ちアクチュエータピストンディスク１７の下側とエンジンバルブ８の戻りばね２８における圧力がアクチュエータピストンディスク１７の上側の圧力と同じであるとき、アクチュエータピストンディスク１７は停止する。アクチュエータピストンディスク１７は、液圧回路２５の逆止弁２６が自動的に閉じられると同時に液圧回路２５の排出バルブ２７が閉じた状態を維持することによって、所望の時間、その下方位置に保持（ロック）される。戻り運動を達成するため、出口バルブ２４が、シリンダ容積の上部分１９からの圧力流体の排出を許容するように開かれ、且つさらに液圧回路２５の排出バルブ２７が開かれて、するとすぐに、圧媒液が液圧回路２５から排出されたときにアクチュエータピストンディスクが上方に変位し、同時に、圧力流体が、シリンダ容積の上部分１７からシリンダヘッドチャンバ１３に排出される。
【００３４】
とりわけシリンダヘッドとシリンダヘッドマントルの部分的に断面の概略斜視図を示す、図３を主に参照する。
シリンダヘッドマントル１４は、バルブアクチュエータ１０の少なくとも一つの入口開口１１に接続される圧力流体マニホールド２９を有する。圧力流体マニホールド２９は、シリンダヘッドマントル１４の軸長さに沿って延在する。その圧力流体マニホールド２９は、コンプレッサ３１からバルブアクチュエータ１０の少なくとも一つの入口開口１１へ延在する第１圧力流体チャネル３０の部分を形成する。コンプレッサ３１は、バルブアクチュエータに高圧下で圧力流体を供給するように配置される。さらに、第２圧力流体チャネル３２（同様に図１を参照）が、シリンダヘッドチャンバ１３からコンプレッサ３１に延在する。
【００３５】
第１圧力流体チャネル３０の容積、高圧側は、圧力流体の温度がコンプレッサ３１からバルブアクチュエータ１０にわずかに低下するように、できる限り小さく維持されることになる。シリンダヘッドチャンバ１３及び第２圧力流体チャネル３２の容積、低圧側は、一方で、コンプレッサ３１が低圧側からガス／圧力流体を引くときに低圧側と高圧側との間の圧力割合がわずかに影響されるように、最大化されることになる。好ましくは、シリンダヘッドチャンバ１３及び第２圧力流体チャネル３２の容積が、第１圧力流体チャネル３０の容積の少なくとも１０倍、最も好ましくは少なくとも１５倍になる。
【００３６】
コンプレッサ３１は可変のコンプレッサ容量／変位、又は、他の手段によって調節可能な流出量を有し、概してコンプレッサ３１は、燃焼機関１のクランクシャフトによって駆動される。高回転数及び高トルク出力において、第１圧力流体チャネル３０における圧力流体のより高い圧力が要求され、低回転数及び低トルク出力において、第１圧力流体チャネル３０における圧力流体のより低い圧力が要求される。高圧側と低圧側の間の圧力差は、高回転数／高トルク負荷においてほぼ１５−２０バール程度であり、低回転数及び低エンジン負荷においてはほぼ２−５バール程度である。コンプレッサ３１は、好ましくはアキシャルピストンポンプ又はスウォッシュプレートポンプの型であり、可変のストロークでいくつかのピストンにより可変の変位量を提供し、全ピストンはそれらの各々のサイクルにおいて互いに異なる位置に配置される。ストロークは、滑走板の傾斜によって決定され、ピストンに作動して、回転によって軸方向運動を実行させるようにピストンを駆動し、滑走板の中心軸は転頭動作を行う。各回転のため、滑走板は方向を変え、全ピストンが１サイクルを実行する。滑走板の傾斜は、したがって可変／調節可能である。
【００３７】
高圧側における圧力レベルは、高い逆圧が燃焼チャンバ内に存在する内側オープニングエンジンバルブを、十分な速度で、開くためにほぼ８−３０バール程度であり、低圧側の圧力レベルはほぼ４−８バール程度である。
【００３８】
シリンダヘッドマントル１４は、さらに、バルブアクチュエータ１０の液圧回路２５の入口開口３４に接続される圧媒液マニホールド３３を有する。圧媒液マニホールド３３は、圧力流体マニホールド２９と平行に、シリンダヘッドマントル１４の軸方向長さに沿って延在する。ポンプ３５等は、加圧された圧媒液をコンジット３６を介して圧媒液マニホールド３３に供給するように配置される。シリンダヘッドマントル１４は、さらに、とりわけ第１バルブアクチュエータ１０を制御するため、様々なセンサ等のための、全ての必要な電気的な設備（図示せず）を有する。
【００３９】
バルブアクチュエータ１０の空気制御のための本発明によるガス処理システムの代替的な実施形態を概略的に示す、図４−９を主に参照し、ガス処理システムは空気式の閉じた圧力流体回路を有する。
【００４０】
図４−９において、コンプレッサが右側に示され、第１圧力流体チャネル３０（高圧側）が上縁であり、バルブアクチュエータ１０が左側であり、第２圧力流体チャネル３２（低圧側）が下縁である。圧力流体回路は、したがって、図において反時計回りに流れ、図４において矢印３７によって示される。
【００４１】
本発明の要点は、ガス処理システムがガスアキュームレータ３８を有し、ガスアキュームレータ３８が、制御可能なバルブを含む少なくとも一つのガスアキュームレータコンジットを介して閉じた圧力流体回路に接続されることである。
【００４２】
好ましい第１実施形態を示す図４を参照する。この実施形態では、ガスアキュームレータ３８は、制御可能なバルブ４０を有する第１ガスアキュームレータコンジット３９を介して第１圧力流体チャネル３０に接続される。
【００４３】
例えば迅速に押し下げられる車両のアクセルパドルに応じて、及び／又は回転数が迅速に増加したときのように、低圧レベルから高圧レベルへの高圧側における迅速な圧力増加の必要性において、第１ガスアキュームレータコンジット３９における制御可能なバルブ４０が開かれ、するとすぐに、高圧側に存在する圧力レベルよりも高い圧力レベルを有する閉じた容積が、第１圧力流体チャネル３０に流れ込み、高圧側で即座の圧力上昇を提供する。ガスアキュームレータにおける圧力レベルは、幾分低い。ガスアキュームレータ３８の容積は、好ましくは、第１圧力流体チャネル３０よりも少なくとも５倍大きい。好ましくは、コンプレッサ３１は、コンプレッサの圧力関係及びコンプレッサピストンの下側圧力によって制御される可変の変位量３１を有し、するとすぐにコンプレッサ３１は、高圧側での圧力増加において、さらなる圧力増加をもたらすコンプレッサ３１の変位量の自動的な増加を達成するように配置される。
【００４４】
好ましくは、ガスアキュームレータコンジット３９における制御可能なバルブ４０が開かれる前にガスアキュームレータ３８における圧力レベルが、第１圧力流体チャネル３０における圧力レベルよりも高いことを保証するために、第１圧力センサ４１がガスアキュームレータ３８に接続され、第２圧力センサ４２が第１圧力流体チャネル３０に接続される。図示の実施形態では、低圧側と高圧側との間の圧力関係を決定することができるように、第３圧力センサ４３が第２圧力流体チャネル３２にも接続される。
【００４５】
ガスアキュームレータ３８における圧力が第１圧力流体チャネル３０における圧力レベルを一時的に上昇させるために使用されるときは、第１ガスアキュームレータコンジット３９における制御可能なバルブ４０が閉じられる。高圧側の圧力が再び下がることになるとき、制御可能なバルブ４０は、ガスアキュームレータ３８に補充するために第１ガスアキュームレータコンジット３９において開かれる。コンプレッサ３１は、バルブアクチュエータ１０に対する高圧の圧力流体の必要性が残っているか否かに関わらず、所定のレベルにガスアキュームレータを補充するために好ましくはアクティブである。
【００４６】
第２実施形態を示す図５を参照する。図４による実施形態に関する違いのみが説明される。
図４による第１実施形態に加えて、燃焼機関１は、第１圧力流体チャネル３０とガスアキュームレータ３８との間を延在し、且つ逆止弁４４を有する第２ガスアキュームレータコンジット４４を有し、逆止弁４４はガスアキュームレータ３８へ向かう方向に流れを許容するように配置される。このように、第１ガスアキュームレータコンジット３９における制御可能なバルブ４０は、所望の圧力増加が第１圧力流体チャネル３０において達成されるとすぐに閉じられ得ることが保証される。その後、第２ガスアキュームレータコンジット４４における逆止弁４５は、第１圧力流体チャネル３０における最後に達成された最大圧力ピークがガスアキュームレータ３８に送られ、ガスアキュームレータ３８に保存されることを保証する。したがって、ガスアキュームレータ３８のより単純で自動的な準備が達成される。さらに、第２ガスアキュームレータ４４は、例えば狭窄によって実装される、流れ制限手段４４´も有する。流れ制限手段４４´の目的は、コンプレッサ３１が送達する増加した圧力がガスアキュームレータ３８を補充するのに直接使用されないように遅らせる／制限することである。
【００４７】
第３実施形態を示す図６を参照する。図４及び図５による実施形態に関する違いのみが説明される。
この実施形態及び後続の実施形態では、シリンダヘッドマントル１３が、第２圧力流体チャネル３２及びバルブアクチュエータ１０の間に配置されることがまた示される。それにもかかわらず、シリンダヘッドチャンバ１３は第３実施形態及び後続する実施形態において免除され得、且つ第１及び第２実施形態に含まれ得ることが留意されるべきである。
【００４８】
図６による第３実施形態では、ガスアキュームレータ３８と第２圧力流体チャネル３２の間に延在し且つ制御可能なバルブ４８を有するガスアキュームレータコンジット４７をガス処理システムが有する。第１及び第２実施形態に示される第１ガスアキュームレータコンジット３９は、第２実施形態には存在しない。
【００４９】
低圧レベルから高圧レベルへ高圧側での迅速な圧力増加の必要性において、第３ガスアキュームレータコンジット４７における制御可能なバルブ４８は開かれ、するとすぐに圧力流体の閉じた容積は第２圧力流体チャネル３２へ流入する。それにより、コンプレッサ３１により高密度の圧力流体が供給され、コンプレッサ３１の変位量のより迅速な増加を提供し、それにより高圧側でのより迅速な圧力増加を提供する。好ましくは、第３ガスアキュームレータコンジット４７は、コンプレッサに近接した又は直接接続された第２圧力流体チャネル３２に接続される。言い換えれば、第３ガスアキュームレータコンジット４７は、最も好ましくは、コンプレッサ３１と第２圧力流体チャネル３２との間の接合部において、第２圧力流体チャネル３２と接続される。
【００５０】
好ましくは、コンプレッサ３１は、コンプレッサ３１での圧力関係とコンプレッサピストンの下側での圧力によって制御される可変の変位量を有し、するとコンプレッサ３１は、コンプレッサ３１の流入口での圧力上昇において、コンプレッサの変位量が自動的に増加するように配置される。
【００５１】
第４実施形態を開示する図７を参照する。図６による実施形態に関する違いのみが説明される。
請求項７による第４実施形態では、第２ガスアキュームレータコンジット４４は、逆止弁４５に加えて、高圧側での圧力上昇の必要性があるときにガスアキュームレータ３８の補充を防止するための制御可能なバルブ４５´を有する。
【００５２】
第３ガスアキュームレータコンジット４７が第２圧力流体チャネル３２内に排出する位置より上流の第２圧力流体チャネル３２に逆止弁４９が配置されることがさらに好ましく、逆止弁４９は、コンプレッサに向かう方向に流れを許容するように配置され、したがって供給された圧力流体がシリンダヘッドチャンバ１３に流入することを防止している。
【００５３】
代替的な（図示しない）実施形態では、第３ガスアキュームレータコンジット４７が、コンプレッサ３に直接接続され、逆止弁４９も好ましくはコンプレッサ３１内に配置される。
【００５４】
第２ガスアキュームレータコンジット４４における制御可能なバルブ４５´は、さらに、制御可能なバルブ４５´´が開かれる前には補充／準備されないガスアキュームレータ３８に通じる。これにより、その内部で圧力が上昇すべきである容積が最小に維持され、するとより速い圧力上昇が達成される。第１圧力流体チャネル３０内での高圧の必要性が低下した／終わったとき、第２ガスアキュームレータコンジット４４における制御可能なバルブ４５´が開かれ、すると圧力流体がガスアキュームレータ３８に流入する。さらに、コンプレッサ３１の変位量が自動的に減少し、高圧側でのより急速な圧力低下を与える。
【００５５】
第５実施形態を示す図８を参照する。先の実施形態に関する違いのみが説明される。
第５実施形態は、図４による第１実施形態と図７による第４実施形態の組み合わせである。しかしながら、この実施形態は、第２ガスアキュームレータコンジットを有していない。第５実施形態は、第１ガスアキュームレータコンジット３９を介して第１圧力流体チャネル３０又は第３ガスアキュームレータコンジット４７を介して第２圧力流体チャネル３２に、ガスアキュームレータ３８から圧力流体を開放し放出する可能性を提供する。
【００５６】
第６実施形態を示す図９を参照する。先の実施形態に関する違いのみが説明される。
第６実施形態は、図５による第２実施形態と図７による第４実施形態の組み合わせである。しかしながら、この実施形態は、第２ガスアキュームレータコンジット４４内に制御可能なバルブを有していない。
【００５７】
図８の第５実施形態と同様に、第６実施形態は、第１ガスアキュームレータコンジット３９を介して第１圧力流体チャネル３０又は第３ガスアキュームレータコンジット４７を介して第２圧力流体チャネル３２に、ガスアキュームレータから圧力流体を開放し放出する可能性を提供する。さらに、第６実施形態は、図５による第６実施形態の自動補充機能を提供する。
【００５８】
本発明のあり得る変更
本発明は、上記の記載及び図面に示された実施形態のみに限定されず、これらは説明及び例示の目的のみを有する。この特許出願は、ここに記載された好ましい実施形態の全ての変更及び変形をカバーすることを意図しており、本発明は、その結果として、添付の請求項の表現によって定義され、したがって、添付の請求項の構成内で、あり得る全ての方法で均等物に変形され得る。
【００５９】
上方、下方、上部、下部等の用語に関する／関連する全ての情報は、参照符号が正しい方式で読まれ得るように方向づけられる図面と共に、図に従って正しく判断される設備で解釈される／読まれるべきである。したがって、その様な用語は、図示の実施形態における相対的な関係のみを示し、本発明の設備に他の構成／設計が提供された場合はその関係は変更され得る。
【００６０】
具体的な実施形態の特徴が他の実施形態の特徴に組み合わされ得ることが明確に言及されていなかったとしても、それが可能であるときは明らかなものとしてみなされるべきであることが指摘されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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