本发明涉及大型二冲程内燃机，尤其是船用主机，具有液压驱动的缸形件，如燃油泵或排气阀。其中该缸形件液压驱动装置包括支承于液压缸中的驱动活塞。该缸通过流道与滑阀连通。其阀芯可占据流道与液压油的高压源连通的一位置及流道与低压口连通的另一位置。其中，在发动机正常工作期间，该阀芯由从控制发动机的计算机接收控制信号的电力驱动定位装置定位，并且当发动机正常控制出问题时，该阀芯由与发动机曲轴同步转动的凸轮轴来代替定位。

这样的内燃机从例如国际专利申请No.WO89/03939中得知，这里凸轮轴是常规类型的，其凸轮直接作用在与阀芯连接的顶杆上或作用在装于阀芯壳体上的第二阀芯上。该申请还指出，在凸轮与连接阀芯的杆之间，可插入一可横向运动的杆，其具有与凸轮接触的惰轮，这样做可以改变凸轮作用于控制阀芯上的正时。

在公知的发动机中，凸轮轴直接置于由凸轮促动的缸形件的下方。凸轮轴在发动机整个纵向方向延伸，从而可作用于所有气缸的缸形件上。由于其长度之原因，凸轮轴具有大的质量且制造是相当昂贵的，当其随曲轴运动时，还要消耗相当部分的能量。为了保证凸轮轴相对曲轴同步运动，该两轴借助于驱动链连接，该驱动链在大型内燃机中可能具有几吨重。凸轮轴的轴承及凸轮还需要润滑，因此这就要求为凸轮轴设计润滑油路及润滑油泵等。

本发明的目的是通过提供一种可装在离由凸轮轴促动的缸形件一定距离的小凸轮轴而简化发动机。

出于上述的目的，根据本发明的内燃机的特征在于：所述阀芯与液压管道中的压力作用于其上的第一活塞相联，所述管道伸至随旋转凸轮轴上的凸轮运动的第二活塞处，并且与每个发动机气缸相联的液压驱动的缸形件装在相应的气缸处，而与缸形件的定位无关的凸轮轴布置于适当的轴驱动装置处，如曲轴处。

上述滑阀只要相当小的力就可促动液压驱动的缸形件，其允许与第一和第二活塞连接的液压软管或管道具有小的直径，即使该管道具有很长的长度时管中的液压测量也不大。因此即使该凸轮轴位于距缸形件很远的距离也可以使第二活塞的运动精确地传递给第一活塞。即使第一活塞和第二活塞位置之间具有若干米的水平的及垂直的距离，该液压管道与相应的活塞也可用作刚性推杆。因此，与每个缸形件相联的两活塞之间的这种液压力传递允许凸轮轴布置于任何适当的轴驱动装置处。例如可以将将凸轮轴设置于发动机的端部，与曲轴直接进行齿轮啮合。该凸轮轴也可布置成作为驱动缸形润滑装置的延伸轴。所有由凸轮轴驱动的活塞同与液压管道相联的连接装置一起均可相互紧挨着布置于一单个单元中，所以凸轮轴具有极短的长度，因此质量较小。这样驱动凸轮轴的能量消耗将是最小的，并且相对发动机的总体能量消耗完全可略去不计。这就增加了发动机的效率。已知的大驱动链及凸轮轴的加长的壳体也可完全取消，这就使发动机的总重量大大减少并使得发动机的制造更加便宜。

由于凸轮轴与相联的液压推杆只是一个在发动机的电子控制出问题的情况下使用的机械事故控制系统，因此在发动机正常工作期 间，最好防止第一活塞将凸轮运动传递给阀芯，从而该阀芯及电子控制系统在发动机正常工作期间不受机械事故控制系统的影响。

为了减少发动机的能量消耗，并同时使该机械事故控制系统时刻准备使用，一最佳实施例的特征在于：当发动机控制正常时，第二活塞独立于凸轮轴而自由升降;当凸轮轴被接合时，第二活塞与凸轮轴上之凸轮接触。因此在正常工作期间，凸轮轴不受与每个缸形件相联的第二活塞的影响，所以不会有能量传递给连接第一和第二活塞的液压管道。因此用于每个缸形件的第一活塞在发动机正常工作期间静止不动，并且不能将凸轮运动传递至阀芯。第二活塞上升脱离凸轮轴可以保持两活塞之间的液压管道充注液压油，故如果发动机电子控制失效，事故控制系统可在一个发动机循环的很小部分时间内起作用。然而，作为第二活塞上升脱离凸轮轴的替代措施，可以通过在液压管道中打开一泄压阀而使凸轮轴控制不起作用。但这存在空气进入液压管道的危险。会破坏精确的凸轮轴控制。

在液压管道中的油量可通过使阀芯随小的控制阀芯的运动而运动被进一步减少。在正常工作期间，该控制阀芯由电力驱动的定位装置或由第一活塞的运动而控制。用于设定控制阀芯的力明显地小于设定用于调节液压油流进流出驱动活塞的阀芯的力，且使用控制阀芯有可能使第一和第二活塞具有极小的尺寸，因此液压管道的内直径只需几毫米。这有利于液压管道中的油量减小，使液压推杆的行动变得非常迅速，并且消耗非常小的能量。在相应凸轮上的第二活塞的机械作用力也变得非常小，因此凸轮轴可设计成小尺寸。

一种结构上尤其简单的实施例之特征在于：控制阀芯同心地位于阀芯内并固定到刚性地连接到定位装置可动件上的并伸向阀芯的 一侧的杆上，并且第一活塞位于阀芯的另一侧，并带有一与阀芯同心地延展至控制阀芯的杆。

为了在发动机正常工作期间防止事故控制装置和控制阀芯之间的任何接触，带相应杆的第一活塞为作离开控制阀芯的运动进行适当的弹簧加载。该弹簧载荷还可保证当凸轮轴控制被促动且第二活塞随凸轮型线下降时第一活塞的准确返回。

最好，带相关的定位装置的杆的可动件是弹簧加载的，用于朝第一活塞运动，并且在发动机正常工作期间定位装置克服该弹簧载荷。在发动机电控出问题时，定位装置的可动件的弹簧载荷导致直接将控制阀芯推过去靠在与第一活塞连接的杆上，这样凸轮轴马上接管对发动机的控制，使控制连续。如果在电控出问题之前第二活塞靠抵在凸轮轴上，则发动机基本上不受故障的影响。在第二活塞第一次必须与相关的凸轮靠住的情况下，事故控制装置的参与将由于活塞的接合时间而推迟。

由于凸轮轴长度较短，则用于不同缸体的缸形件的液压管道具有不同的长度。在液压管道中的油依在该管道中的油量具有某种程度的绝对压缩性。如果管道中含有不同量的油，则凸轮轴运动将最迅速地传递至含有最小油量的管道（即短管道）的第一活塞。但将与该短管道相应的凸轮在凸轮轴上的向回转动一点点可对此作出补偿。但更简单的是这样设计发动机，即至少一些导向同类型的缸形件的连接活塞的液压管道与各自的一定尺寸的补偿容积连通，所以液压管道含有基本上等量的液压油。

凸轮轴必须能在正转和反转状态控制发动机。当活塞刚好处于其上死点时，由于燃油喷射和排气阀开口通常均没有开启，但相对于 该点移动几度，所以正转的凸轮正时在反转时不会产生正确的正时。从上述国际专利申请中知道：该正时可由装于横向可动件上的惰轮相对凸轮的位移而变化。该先有技术的进一步特征在于：在其作用位置，第二活塞靠抵在其下端带有与相关凸轮接触的惰轮的杆的上侧，该杆相对凸轮轴的纵向方向在两极奶位置之间是横向可运动的，该两极限位置之一是用于发动机在正转方向运行的，另一是用于发动机在反转方向运行。

借助于使杆可分别在正转和反转的两极限位置之间运动，该杆可按非常简单的方式控制，例如借助压缩空气缸迫使该杆处于一个极限位置或另一个极限位置。为了获得燃油泵及排气阀的正确正时，因此只需切换用于气压缸的单个控制阀。

杆的两极限位置可进行适当的调节，因此正时可相对发动机的实际负荷而调节。极限位置例如可由两个可手动的机械止动件固定。在发动机某个负荷长期工作的情况下，操作人员可借助于显示发动机负荷和止动件的最佳位置之间的关系的指示而调节该止动件。

本发明将参照示意附图对示范性实施例更详细地说明如下：其中

图1示出了一台内燃机的外形;

图2是液压连接至内燃机事故控制系统的图;

图3是图1所示发动机凸轮轴的侧视图;

图4是图3所示凸轮轴带有相应的正时调节装置的略微放大的端视图;

图5是通过缸形件的滑阀的纵剖视图;

图6是图5所示滑阀部分放大图。

图1示明一十字头型的大型二冲程柴油机，通常由标号1标示，该柴油机可用作船用主机或固定的产生动力的发动机。发动机的燃烧室2是由缸套3、缸盖4及装在缸套中的活塞5限定而成。

活塞经过活塞杆6直接与十字头7相连，该十字头经连杆8直接与曲轴11的曲壁10中的曲柄销9相连。一以排气阀12形式的缸形件同相应的外壳13一起装在缸盖4上。该排气阀由受机电阀控制的液压驱动器14作动，该机电阀由通过导线15从计算机16传送来的控制信号控制。

装在缸盖4上的燃油阀17可将雾化燃油供入燃烧室2中。另一以燃油泵18形式的缸形件由机电阀控制并可根据通过导线20从计算机16中接收的控制信号经压力油管19将燃油供给燃油阀。通过信号传送线21，将发动机当时每分钟的转数信息供给计算机16。该转数可从发动机的转速仪上取得，或者源出于角度传感器及装在发动机主轴上的指示器，借此确定发动机曲轴旋转360度这一循环的各部分间隔内发动机的角度位置及转速。当计算机16确定出燃油喷射时间及相关的燃油量及排气阀的开和关的时间时，燃油泵18及驱动单元14在对该气缸是正确的发动机循环的时刻一致地启动。该发动机具有几个气缸，全部按上述方式装配，并且计算机16可控制全部气缸的正常工作。

正如以下说明一样，缸形件的液压驱动装置的液压油之流进与流出是由滑阀（或往复阀或滑动阀）控制的，后者在发动机正常工作期间由一响应从计算机16来的控制信号的电力起动的定位装置设定。在某些情况下，如果电力控制系统发生问题，该滑阀（或往复阀或滑动阀）之设定可由凸轮轴控制系统接管过来。这个控制系统包括一 带有与发动机的曲轴11同步转动的凸轮轴23的凸轮轴单元22，例如该两轴通过两齿轮24和25相互啮合而实现所述的同步转动。凸轮轴单元可布置于发动机端部，但也可布置于发动机内部适当的位置。如果不希望凸轮轴单元直接与曲轴挨得很近，那么凸轮轴之同步可另外由一链条或皮带驱动装置来完成。

参照图2-4，将更详细地说明凸轮轴单元。示出的凸轮轴单元打算是用于四缸发动机的，每个缸具有两个液压驱动的缸形件。因此凸轮轴具有8个相互较接近的凸轮26，从而凸轮轴长度较短。作为小尺寸凸轮轴之结果，将其支承在由凸轮轴壳体28携带的两轴承27中就足够了。借助于皮带轮29和齿形皮带30，将凸轮轴与曲轴同步驱动。凸轮轴由一护罩31罩住。作用在凸轮轴上的力很小，因此轴承27只需要油脂润滑即可，而轴上之凸轮无需润滑即可工作。因此已知的凸轮润滑系统可完全省略。

每个凸轮相对发动机循环的正时借助于经惰轮34靠于凸轮圆周表面的杆33产生。在远离凸轮轴的一端，杆33支承在一正上方悬挂的中间杆35上，该中间杆在离其上支承点某一距离处与一气压缸37的活塞杆36连接。该气压缸37可使中间杆35运动，因此杆33在两极限位置间运动，该两极限位置由两止动件确定，即以定位螺丝38和偏心支承的盘39形式的止动件。该极限位置可分别由扭动螺丝38和围绕其支点40的转动盘39而设定。极限位置的调节导致了惰轮34与凸轮26的接触点之改变，因此由凸轮产生的杆33的上升和下降相对凸轮轴的旋转运动是同相位的。在所示的极限位置中，当中间杆35靠着螺丝38时，凸轮轴单元用于正转，而当中间杆35靠着盘39时凸轮轴单元准备用作反转。

当凸轮轴控制起作用时，第一活塞41作用在相关的缸形件滑阀的阀芯上。该活塞41支承在装于滑阀壳体43的端部的小液压缸42中。

第一活塞的运动由支承在凸轮轴单元的小液压缸45中的第二活塞44控制。第一活塞的端面46和第二活塞的端面47与液压管道48中的液压油直接接触，其两端分别连接到第一活塞和第二活塞的液压缸上。该液压软管或管道48是柔性的和可弯曲的，这使它非常容易安装。液压管道48的柔性可使凸轮轴单元22在水平方向和垂直方向均可布置在远离液压驱动的缸形件的位置，如图1中虚线48所大致表示的一样。为了将第二活塞的运动精确并均匀一致地传递至第一活塞，重要的是在管38中的液压油的量为常数并且该管总是充注有油。

用于凸轮轴控制的油可适当地从压力管道49取得，该压力管道49将高压液压油供给柱形件的液力驱动件。由于这管道中的油压为大约300bar，因此需在可调减压阀50中将压力减至大约10-15bar，这完全足够保证精确地传递活塞之运动。经压力管道51，减压阀的排油通道与可以是两位的阀52连通。在图2示出的作用位置，管道51连接到导向提升活塞55的上侧上的压力室的管道53上，该提升活塞55受压而向下至室54的底部，所以在活塞44上的凸伸法兰位于离活塞55上侧一定距离处。管道48中的油压压在第二活塞44上，并且进而作用在与第二活塞刚性连接的压力杆56上，以便朝下靠着杆33的上侧。所以第二活塞被迫紧密地随着凸轮型线运动。同时地，阀52使提升活塞55下侧的压力室57经管道59，59a保持与泄油通道58连通。活塞44和压力杆56较合适的是有相同的直径， 所以室54中的压力在活塞44的凸伸法兰上不产生任何合成力。

该凸轮轴单元可由将阀52切换而不起作用，因此将压力室54与泄油通道58连通，并将压力室57与压力管道51连通，其结果是第二活塞同相联的压力杆56一起不随凸轮26的运动而自由升降。因为提升活塞55在室54中朝上运动并碰击活塞44上的法兰的下侧，此时该活塞随提升活塞一起向上运动。在活塞44上方引出的支管62在阀切换时与压力室57连通，所以第二活塞44的提升不影响第一活塞的位置。随着升降的同时，杆33借助于弹簧60脱离凸轮自由升降。当室54加压时，作用于压力杆56上向下的力远比弹簧作用在杆33上的负荷要大。

由弹簧61将阀52预加载至凸轮轴控制解除的位置，从而保证长时期停止后第二活塞44不与凸轮接合。一止回阀63保证液压管道48与相关的管道和压力室54、57保持充注有油。

图5示出第一活塞41与相关的缸体42是如何装在滑阀壳体43的端部的，该壳体由几个用螺栓固定在一起的部件构成，即一中心件和两端盖，其中，第一活塞装于一个端盖中，而一电力驱动的定位装置64装于另一端盖上。

该壳体43的中心件具有一与高压液压管道49连通的流体进口管道65，两个与代压出口连通的流体排泄管道66及两个通到压力缸69中的压力室68、用于驱动缸形件的液压驱动装置的出口管道67。在该驱动装置中当室68与进口管道65连通时，一液压活塞70由室68中的油压驱动而作向上运动。当室68与排泄管道66连通时，活塞70借助于作用活塞表面（未示出）的液压或气动力回到起始位置。

进口管道65与随之加压的圆周环槽70′连通。相似地，排泄管66与各自的圆周环槽72连通，及出口管道67与各自的圆周环槽73连通。在图中，位于壳体中心的滑阀芯74处于其中性位置，在此位置，阀芯上的圆周法兰75刚好堵住环槽73，并且将图中上端的出口管道67切断，既不与排泄管道66也不与进口管道65连通。相似地，底部出口管道67由滑阀芯上的另一个圆周法兰76切断，使之不与进口管道65连通，并由滑阀芯上的第三圆周法兰77切断与排泄管道66的连通。

当阀芯从其中性位置朝向定位装置64运动时，进口管道65与两出口管道67连通，当阀芯从其起动位置朝向第一活塞41运动时，排泄管道66与两出口管道67连通。

两活塞件78（其中只有一个在图中示出）靠在含有第一活塞件的端盖上，并伸入各自轴向延伸的孔79中，该孔79经压力管道80连续地与进口管65连通。两活塞件81靠在相对的端盖上并伸进阀芯另一端上的轴向延伸的孔82中。该活塞件81和相应的孔82比活塞件78和其相应的孔79的直径要大得多。

图6示出从每个孔82处开始的横向管道83与阀芯上开的纵向中心孔84连通。该孔84贯通阀芯之整个长度，并且一小的控制（先导）阀芯85插于该孔84中。两圆周环槽86和87是这样设在控制阀芯圆周面上的，即位于两环槽之间的中央位置的法兰88具有的宽度刚好对应横向管道83的宽度。环槽86通过压力管道89与进口管道65连续地接通。环槽87通过排泄管道90连续地与排泄管道66连通。在所示位置，该控制阀芯是处于中性位置，其中中央法兰88切断横向管道83与压力管道89及排泄管道90的连接。

电力控制的定位装置64是根据线性马达原理设计的，其中一可动件91带有若干与两个可自由弯曲的导线92连接的线圈。该线圈位于一铁芯材料93和一强的柱形磁铁94之间。当电流经导线92通过线圈时，可动件91马上进行运动，此时，运动方向和速度取决于电流的方向和强度。该可动件与一位置传感器相连，该传感器将可动件的实际位置信号发送给计算机。该可动件91经一与阀芯74同心设置的杆95与控制阀芯85刚性连接。一围绕杆95同心设置的较弱的压缩弹簧96靠在控制阀芯的端面且及定心件97上的相对方向的表面上，该定心件97位于端盖43和铁芯材料93之间。

第一活塞41与杆98刚性连接，而杆98与阀芯74同心延伸入后者的中心孔84中，在该中心孔中，杆由三叶导向件99定中。当凸轮轴控制不起作用时，杆98的端部距控制阀芯上的相应邻接表面100处于适当的距离，这样后者不受杆98存在的影响。计算机16执行运行跟踪及可动件91的细调，以抵消弹簧96的压力。如果电子控制出问题，弹簧96将控制阀芯压向与杆98靠住的位置，并且同时阀52切换，所以凸轮的运动通过第二活塞，液压管道48，第一活塞41及杆98传递，按适当的方式将控制阀芯85定位。压缩弹簧101通过装于杆98上的法兰102作用在第一活塞件上，用来朝液压管道48作运动。当惰轮34贴随凸轮的下降侧运动时，这就为第一活塞41迅速随另一活塞件44朝下运动带来了附加的安全性。

至此，将要说明滑阀的功能。如提及的一样，在孔79中存在连续的压力，其在图中朝上的方向在阀芯74上产生一个固定的力。当控制阀芯静止时，可能的是该朝上的力将使阀芯朝上方向移动。如果发生这种情况，横向管道83就与压力管道89连通，因此压力油流入孔 82。在活塞件81的前方的室中随之而来的压力增加而作用一个力在阀芯上，该力向下并迫使阀芯占据这样的位置，即在该位置控制阀芯的中央法兰88刚好堵住横向管道83。如果孔82中的压力变得太大，该阀芯向下运动一小部，使横向管道83与排泄管道90连通，所以孔82中的过压被释放至平衡水平，此时，在阀芯上朝上与朝下的力大小相同。

可以看出，阀芯74总是迅速使自己位于中央法兰堵住横向管道83的位置。由于孔82的直径比孔79大，如果阀芯相对控制阀芯不是处于上述中性位置，则总存在一合力作用于阀芯上。当控制阀芯由于杆95或杆98的影响在阀芯的轴向移动时，阀芯74因上述原因将马上随之运动。控制阀芯及相联杆的小质量使作用在阀芯上的调整力极小，因此该阀芯能非常迅速地动作。

当然，也可以让第一活塞直接作用在阀芯74上，但这使该系统动作较慢并导致更大的控制力并随之带有更大的能量储备于液压管道48中。

该凸轮轴控制可为气缸单个驱动或者可为全部气缸同时作动，这依赖于电子控制系统中出现的是何种问题。

本发明还可用于与其它类型的电力驱动定位装置相联的场合，如电磁线圈及步进电机。

在液力管道48的连接处附近或在该连接处，第二活塞的气缸45或第一活塞的气缸42可具有一定尺寸的补偿容积，因此，引至相同的缸形件的各液压管道大致含有相同量的液压油。这补偿容积例如可由钻一较大直径的孔进入液压管道的连接支路而得，或由钻横向孔进入气缸并距气缸的中央出口管道一下述的距离处堵住管道而 得，即在该距离两活塞之间的总油量对相联的成对活塞是相同的。