用于将高度预压缩的燃烧空气引入到内燃机的燃烧室中的方法、用于该方法的高压入口阀以及具有这种高压入口阀的内燃机与流程

1.本发明涉及一种用于将高度预压缩的燃烧空气引入内燃机的燃烧室的方法、用于此方法的高压入口阀以及具有这种高压入口阀的内燃机。


背景技术：

2.在发动机技术领域中，已知的是，预期被引入到用于燃烧的缸中的较高的增压空气压力或燃烧空气压力不仅增加了燃烧空气比率，而且也提高了发生燃烧的缸中的过程温度。这样做的原因尤其在于这样的事实：在较高的增压空气压力下，可以增加用于燃烧的缸中的氧气可用率，使得除了改善的混合物形成(特别是由于较高的氧气可用率)之外，可以实现所使用的燃料的更好的且因此更完全的燃烧。以这种方式，可以提高内燃机的效率。
3.为了实现这一目标，几十年来，大多数内燃机都是机械增压式的。许多机械增压原理已经成为已知的，包括机械增压器和排气涡轮增压器，所述机械增压器特别是在部分载荷范围内已经获得重要意义，所述排气涡轮增压器利用从缸离开的排气的能量，以便借助于使用来自缸的排气而操作的排气涡轮机来驱动压缩机，所述压缩机迫使燃烧空气以升高的压力进入发动机的增压空气管路。利用已经还以两级方式操作的现代排气涡轮增压器，实现了大约0.3
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0.4mpa的增压压力。以这种方式已经实现了相对于自然吸气发动机的效率的相当大的提高。通过利用排气能量而进一步增加增压空气压力与以下事实是相反的：不断改善的燃烧和不断改善的膨胀能量的利用率导致较低的排气温度，并因此导致用于排气涡轮机的较少的可用能量。在可实现的增压空气压力的情况下，如上文所论述的，入口阀和出口阀必须在相对长的时间段内保持打开，使得在入口阀打开与出口阀打开之间还必须存在阀交叠，以便首先在入口侧，实现流动的新鲜空气的后续进气效果，以便其次也实现了
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在移位流的意义上
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迫使排气经由出口阀进入到出口管路中。然而，原则上有必要实现对应的阀的相对快速的关闭。为此，需要提供相对强大的弹簧，并且需要将通常形成为盘阀的阀快速移动到关闭位置中，即移动到阀座中。


技术实现要素：

4.关于所论述的起始情形，本发明的目标是提供一种用于将燃烧空气供应到内燃机的缸中的方法、一种适用于这个目的的阀、以及一种具有所述类型的阀的内燃机，借助于所述阀，与先前使用的阀的情况下相比，更高压力的燃烧空气可以被引入到燃烧室中，并且所述阀实现了非常好的动态行为和可再现的关闭和打开过程，并且.虽然由于所允许的燃烧空气的高得多的压力，但是所述阀是能非常有效地控制的，以便使对应的缸中的进气交换和燃烧过程相较于在具有常规的入口系统的发动机的情况下可能的进气交换和燃烧过程能够被更好地控制且能够被更好地影响。
5.所述目标是通过具有根据权利要求1所述的特征的方法且借助于根据权利要求11
所述的高压入口阀、以及借助于具有根据权利要求12和权利要求13所述的特征的高压入口阀(相对于根据权利要求11所述的高压入口阀稍微进行了修改)来实现的。在对应的从属权利要求中限定了有利的改进。此外，所述目的还借助于具有根据权利要求29所述的特征的、具有所述类型的高压入口阀的内燃机来实现。在从属于权利要求29的权利要求中限定了有利的改进。
6.根据本发明，用于对应的缸的全部燃烧空气都借助于布置在缸盖或其区域中的高压入口阀被引入到缸中。在这里，通过至少控制燃烧空气的质量流量来执行将全部高度增压的燃烧空气引入到缸中，具体地，使得燃烧空气增强缸中的混合物形成和进气交换。这里，在本发明的情境下，“增强”应理解为相对于常规的内燃机而言混合物形成和进气交换的改善，在这种情况下，如在借助于排气涡轮增压或机械增压可获得的进气压力的情况下，燃烧空气例如以这样的角度被引入到缸中，使得缸中的燃烧空气流产生额外的打旋或涡流，这进而改善或增强了混合物形成和进气交换。现在，根据本发明的方法的优点在于，为了引入在内燃机的缸中燃烧所需的全部燃烧空气，仅需要存在单个系统，在这种情况下，燃烧空气被引入到相应的缸中，具体地借助于所述高压入口阀，并且仅借助于一个这样的高压入口阀来引入。因此，这不是实现将燃烧空气额外供应到缸中的高压入口阀，如现有技术中已经已知的，而是全部燃烧空气完全单独借助于高压入口阀供给到内燃机的缸中的情况。
7.根据本发明，除了高压入口阀的质量流量之外，还另外测量燃烧空气的温度或压力，并且基于测量结果，将这种量的燃烧空气引入到内燃机的缸中，从而实现依赖于载荷的优化后的混合物形成和燃烧，并因此实现内燃机的高效率。
8.根据本发明，高压阀形成有滑动活塞，使得通过滑动活塞的移位，阀根据控制要求来打开或关闭。在打开状态下，燃烧空气通过高压入口阀被引入到缸中，而在关闭状态下，燃烧空气向缸的供应被中断，即，高压入口阀处的燃烧空气处于高压。
9.燃烧空气被优选地，供应至缸，同时活塞在从下止点到上止点的运动期间执行其压缩冲程。优选地在活塞从下止点沿上止点方向的运动的三分之一的区域或所述三分之一之后的区域中、优选地在下止点与上止点之间的中间的区域中，执行将燃烧空气引入到缸中。此外，优选的是，首先在活塞从下止点到上止点的运动的上三分之一中、或紧邻上止点供应燃烧空气，即在缸中的燃料点火之前不久供应燃烧空气。
10.为了优化内燃机的操作，进一步优选的是，在活塞从下止点到上止点的运动期间，在多个阶段中且在不同时间点处将燃烧空气全部供应至缸。显然，在朝向上止点的第一时间内，越多的燃烧空气被引入到缸中，活塞的压缩功就越低，因为由于以高压提供燃烧空气，实际压缩不需要达到与常规的发动机相同的程度。在不同时间点处且以量在每种情况下对于各个引入点进行变化的方式将燃烧空气引入到缸中，这优选地以基于载荷和/或基于操作的方式、同时从改善排气排放和例如内燃机效率的方面来执行。
11.优选地，高压入口阀的开口朝向缸的布置使得燃烧空气的受控质量流量以这样的角度进入到燃烧室中：在缸的内部中出现流动分量，这增强了混合物形成和进气交换。这里，还从混合物形成和进气交换这两方面来执行全部燃烧空气的引入，并且两方面彼此组合和相互作用会在效率改善的意义上产生积极影响。
12.在缸盖处或在缸盖的区域中具有高压入口阀的单个设置的系统消除了对作为主
系统的常规的完整的入口管路系统的需求，经由所述主系统将燃烧空气供应至缸。本发明基于这样的主要概念：现有技术中描述的用于引入额外的燃烧空气的系统和方法被制成用于引入燃烧空气的单个系统，使得不仅减少了用于实现所述方法的设备方面的费用，而且对对应的载荷状态所需的燃烧空气的量的控制也可以被更容易地实现，因为只有单个系统必须被操作以引入燃烧空气。
13.高压入口阀处的压力优选地在50bar至150bar的范围内，特别是在20bar至100bar的范围内，甚至更优选地，在100bar至120bar的范围内。如果燃烧空气以这样的高压被引入到缸中，则可以通过高压入口阀来可靠地实现相应的控制正时。
14.对于根据本发明的方法，现在控制高压入口阀，使得在高压入口阀打开并允许燃烧空气以高压进入到缸中期间的范围终点处，关闭过程被稍微延迟，使得在后续进气作用的意义上燃烧空气继续被额外引入到缸中。所述后续进气效应在原理上在自然吸气发动机中且也在排气涡轮增压发动机中是常规的，以便仍利用流入的燃烧空气的动能。这里，在后续进气效应的意义上延迟引入到缸中将仅被理解为，尽管高压入口阀保持开放的时间更长，并且空气进一步继续以相对高的压力供应至缸，但在控制边缘与至缸的压缩空气供应之间的空气的通路的横截面相对较小，使得在仍利用动能的后续进气效应的意义上引入到缸中的这种燃烧空气在其穿过随后存在的小横截面时经历节流。在理论热力学意义上，节流应理解为具有恒定焓的过程。
15.在另外的示例性实施例中，燃料在燃烧空气被供给到缸中之前被供给至燃烧空气，并且所述燃料与燃烧空气一起被引入到缸中。在燃烧空气被引入到缸中之前，可以在高压入口阀正上游或高压入口阀中发生燃料的添加。这里，添加至燃烧空气的燃料能够作为除了例如借助于喷射喷嘴而正常引入至缸之外的额外的燃料来供应。
16.燃料是优选地是燃烧气体和/或液体燃料，即气体或液体或这两者的混合物。
17.优选地，燃烧空气从压力容器被供应至高压入口阀，从而经由高压入口阀被供应至缸。具有燃烧空气的这种压力容器替换内燃机的所有其它常规的增压系统。
18.根据本发明，高压入口阀被形成为使得高度预压缩的燃烧空气可以被引入到内燃机的燃烧室中，即，高压入口阀被附接至所述类型的内燃机，并且向其燃烧室供应内燃机有效燃烧和高效率所需的量的燃烧空气(并且因此，氧气)。高压入口阀具有包括柱形活塞段的滑动活塞，所述滑动活塞在壳体中被引导。壳体与活塞之间的装配尺寸被选择为相对缩窄，使得可以实现可靠的密封。柱形活塞段的轴向长度适于轴向延伸引导段，其具有与壳体中的柱形活塞段的外部形状一致的形状，使得在滑动活塞的轴向移位期间，布置在壳体中的引导段之间的燃烧空气的通路区域在关闭位置中被关闭，并且在这个关闭位置中没有燃烧空气被允许进入或能够进入燃烧室中。这里，壳体内的通路区域被布置并且由引导段来界定或封闭，使得柱形活塞段或柱形活塞段的轴向纵向范围能够在关闭位置中可靠地密封通路区域。
19.在滑动活塞进入到导通位置中的相应的进一步的轴向移位的情况下，燃烧空气通过燃烧空气入口通过一个或更多个通路区域进入到燃烧室中。因此，确保燃烧空气在通路区域中具有相应的压力的情况下被可靠地允许进入到燃烧室中。在通路区域中，滑动活塞具有两个区域，这两个区域面向彼此并且被形成为第一压力施加区域和第二压力施加区域，所述第一压力施加区域和第二压力施加区域投影到一平面上的面积具有相等的大小。
因此，这两个压力施加区域在它们之间封闭用于燃烧空气的通路区域，使得通路区域的全部横截面于是被打开。
20.对本发明至关重要的是，第一压力施加区域和第二压力施加区域对于投影到与滑动活塞在壳体中的运动的纵向范围垂直的平面上的面积具有相等的大小。这种面积相等的优点在于，尽管存在将预压缩的燃烧空气引入到内燃机的燃烧室中的高压，但是可以容易地执行滑动活塞的移位从而控制燃烧空气向内燃机的燃烧室的供应，因为滑动活塞不必做功来抵抗工作压力(在所述工作压力下，预压缩的燃烧空气被供应至高压入口阀并且因此被供应至内燃机的燃烧室)，而是仅需要克服驱动凸轮例如必须做功来抵抗的摩擦力和/或弹簧力。
21.本发明的目的是，利用内燃机所配备的根据本发明的高压入口阀，通过具有在从50bar至150bar、特别是20bar至100bar、更特别是100bar至120bar、并且在特殊情况下甚至高达200bar的范围内的压力的预压缩燃烧空气来替换在常规的增压系统的情况下0.3mpa至0.4mpa的增压压力或进气压力。高压入口阀借助其进行操作的边缘控制以及柱形活塞段在壳体中以全等成形的方式进行的精确引导，不仅可靠地允许相对于燃烧空气在阀处的且可以被引入到内燃机的缸或燃烧室中的高压进行阀中的良好密封，而且也非常精确地控制入口横截面，从而控制引入到燃烧室中的燃烧空气的量。
22.总之，为了可靠地控制将要被引入到内燃机的燃烧室中的新鲜燃烧空气的量，这种高压入口阀的非常精确的起作用动力学是必要的。例如，如果就本发明所设想的压力水平而言，假设在例如直径为32毫米的盘阀上的压力为50bar，则这将导致在内燃机的盘阀上的例如3.5kn的单侧压力。存在于入口阀处的这种燃烧空气供应具有这样的效果：在高压入口阀的打开期间必须消耗较少的能量。在阀关闭期间，由压力弹簧施加的这种力分量将因此抵消，使得即使在由所述压力弹簧施加相等的关闭力的情况下，所述力也将大约为3.5kn(太低)。这将具有弹簧力必须被相应地增加的效果。如果弹簧力没有被相应地增加，则这将导致关闭时间将显著延长，或者阀将不再能够在所需的短时间段内被可靠地关闭。这种情况是因为盘阀也具有与第二压力施加区域的面积相等大小的投影面积。
23.在现代内燃机的旋转速度下，进气交换时间就绝对持续时间而言非常短，然而这需要阀打开阶段非常迅速地发生。如上文所指示的，如果弹簧力被增加，则这又意味着系统上的合力整体上变得更高。这进而将产生这样的效果：整个阀驱动器将必须具有更稳定的且相当多的材料加强型设计。这将具有这样的结果：为了能够遵守上文讨论的参数，这种可靠的设计不一定允许系统所需的快速和可靠的动力学，更不用说增加的成本。应注意，例如在以每分钟例如4000转的转动转速运行的四冲程发动机的情况下，这种阀每分钟必须被打开和关闭约2000次。
24.由于根据本发明提供了压力平衡式高压入口阀，因此对于燃烧空气的供应，在入口阀的控制方面不再依赖于供应压力。相应的压力补偿是通过压力施加区域的配置来实现的，使得其大小(即，第一压力施加区域和第二压力施加区域的大小)大致相等。然而，相对于大小相等的压力施加区域的略微偏差是可能的。相对于相同大小的压力施加区域的偏差可能是必要的，以便能够使内燃机的某些动态控制操作甚至更好地适应实际状况。由于燃烧空气被在高压下引入到燃烧室中，因此空气的供应可以在例如从下止点到上止点的活塞运动期间的任何时间点处被引入。根据本发明的高压入口阀的主要优点在于，由于压力施
加区域相对于彼此的补偿，没有轴向合力作用在阀驱动器上。
25.根据本发明的第二方面，提供了一种具有根据第一方面的上文描述的方式的高压入口阀，在这种情况下，第一压力施加区域和第二压力施加区域的大小在压力施加区域的投影面积方面彼此在某一限制内偏离。这是可设想的并且是有利的，特别是在例如出于进一步优化阀驱动器上的合力的目的而寻求将以特定预期方向以目标方式产生力分量时。特别地，借助于在某种程度上不相等的面积、或某种程度上无补偿的轴向力而设置的某种不相等，可以有助于(特别是从阀的快速切换方面)改善阀系统整体的动力学，以便允许在内燃机的特别是还相对高的旋转速度下进行快速进气交换。
26.根据该第二方面所述的高压入口阀的基本构造和优点和要求对应于第一方面所述的那些高压入口阀的基本构造和优点和要求，因此这些将不再重复。
27.根据第三方面，提供了一种根据本发明的用于在内燃机的燃烧室中引入高度压缩或高度预压缩的燃烧空气的高压入口阀，所述高压入口阀是内燃机的部件并且具有在壳体中被引导的滑动活塞。所述滑动活塞具有柱形活塞段，所述柱形活塞段的轴向长度适于在壳体中的、被形成为相对于所述柱形活塞段具有全等形状的轴向延伸的引导段，使得在所述柱形活塞段在壳体中的轴向移位期间，在引导段中引导的活塞段在所述活塞段的关闭位置中关闭布置在壳体中的用于燃烧空气的通路区域。在滑动活塞的(并且因此活塞段的)相应的轴向移位的情况下，滑动活塞(并且因此活塞段)一方面在其关闭位置中关闭燃烧空气，在滑动活塞移位到其导通位置中的情况下，所述滑动活塞允许燃烧空气通向燃烧室中。在通路区域中，滑动活塞具有两个区域，这两个区域面向彼此并且被形成为第一压力施加区域和第二压力施加区域，所述第一压力施加区域和第二压力施加区域的投影到垂直于滑动活塞的纵向轴线的平面上的面积具有相等的大小或彼此略有不同。这里，第一压力施加区域以盘阀的方式形成，第二压力施加区域形成为环形表面。形成为盘阀的压力施加区域被分配给缸。在滑动活塞的相应的弹簧加载且优选地借助于凸轮轴的凸轮来致动的情况下，可以根据进气交换的要求和使用用于改善的燃烧的燃烧空气(并且因此，氧气)对缸进行的高度进气程度来控制根据本发明的高压入口阀。
28.如果第一压力施加区域(即，在盘阀上的区域)的投影面积与相对于第一压力施加区域相对地布置并形成为环形表面的第二压力施加区域具有大致相同的大小，则这里的情况也是没有沿轴向方向的合力分量。因此，用于控制所述阀的力的消耗仅针对摩擦并克服用于打开所述阀的弹簧力。然后借助于相应尺寸的弹簧来执行所述阀的关闭过程。根据关闭速度、和燃烧空气被供应至燃烧室的压力与燃烧之后缸中所处的压力之间的主要压力状态，在关闭速度方面相应地控制高压入口阀的关闭过程，以便实现可用的短控制时间，借助于可用的短控制时间可以优化阀打开曲线。在快速填充燃烧室的情境下，对于所允许的燃烧空气量，打开曲线必须尽可能陡峭。
29.为了省略相应的质量，代替常规使用的钢质阀，使用陶瓷材料可能也是有利的。在相对轻质的材料但是同样确保强度的情况下，特别是用于打开和关闭过程的阀驱动器的动力学可以在允许优化的动力学的运动优化的意义上产生积极影响。阀壳体以及滑动活塞不仅可以由钢组成，而且可以由具有高强度铝合金或铝镁合金的铸造金属、或其它材料或合金组成。
30.根据本发明的高压入口阀或具有根据所述类型的本发明的高压入口阀的内燃机
的相当大的优点在于，由于高压，增压空气系统的体积变得更小，使得可以实现根据本发明的内燃机的更大的紧凑性。
31.依据根据本发明的高压入口阀的前两个方面的本发明的一种改进，第一压力施加区域以其在从阀在燃烧空气出口处(即，在燃烧空气进入到燃烧室中的入口处)的轮廓呈盘阀的方式形成。这里，在这个流入区域中，可以提供呈引导段的方式的额外的柱形引导件，所述柱形引导件借助于辐条状加强件，不仅实现了根据本发明的高压入口阀的这个部件(所述部件位于将燃烧空气引入到燃烧室中的方向上的前部)的增加的稳定性，而且实现了滑动活塞在高压入口阀的壳体中的更好的引导。优选地，与第一压力施加区域相对的第二压力施加区域被形成为环形表面，优选地被形成为平坦的环形表面。由于在所有侧.上均一的压力传播，环形表面可能也偏离平坦形式；对于作用在所述压力施加区域上的压力来说，无论如何，投影面积是相关的。投影面积被投影到假想平面上，所述假想平面布置成垂直于根据本发明的入口阀的纵向轴线。
32.在第一压力施加区域的在杆部与引导段之间的区域中径向延伸的引导腹板优选地形成为，使得它们同时对流入到燃烧室中的空气施加在缸中的涡流的意义上的方向分量，使得以这种方式，额外实现了改善的混合物形成且因此改善缸中的燃烧。
33.然而，也可能优选的是，导叶状腹板从杆部开始位于第一压力施加区域的阀盘的区域中，这些腹板不一定以引导段的方式连接到外部环，而是与涡轮机的导叶类似地设置，以向沿所述导向叶片流动的介质施加所限定的方向，并且在叶片之间的变化的间隔的情况下也可能施加加速度。因此，可以影响混合物形成并最终还影响在发动机的燃烧室中的燃烧。
34.优选地，根据第一方面和第二方面所述的高压入口阀的另外的示例性实施例，第一压力施加区域和第二压力施加区域被分配给其对应的轴向延伸的柱形活塞段。这两个柱形活塞段在壳体中的对应的引导段中被引导，并且借助于它们面向彼此的压力施加区域来界定它们之间的通路区域。在滑动活塞的轴向运动的情况下，从第一压力施加区域延伸的柱形区域打开布置在壳体中的空气入口通道或空气通路通道或关闭所述空气入口通道或空气通路通道，供应至根据本发明的高压入口阀的预压缩的燃烧空气经由所述空气入口通道或空气通路通道被供应到内燃机的燃烧室中。
35.借助于优选地沿周向方向以相对于彼此限定的间隔、或以在燃烧室中产生限定的流动状态的相对于彼此的间隔彼此相邻地布置的数个空气入口通道，可以影响所允许的燃烧空气量。优选地，空气入口通道或空气出口通道相对于高压入口阀的轴向纵向轴线以会聚方向(即，朝向轴线的方向)的方式倾斜，或以远离滑动活塞的纵向轴线指向的发散方向的方式倾斜。然而，也可以优选地提供对于滑动活塞的纵向轴线、对于空气入口通道的对应的纵向轴线的同心布置。
36.优选地，关于第一方面和第二方面所述的高压入口阀的另外的示例性实施例被形成为使得壳体中的用于燃烧空气的通路区域具有台阶形式，在将滑动活塞相应地定位在壳体中的情况下所述通路区域由第一压力施加区域和第二压力施加区域界定，其中所述高压入口阀在壳体中具有燃烧空气入口和燃烧空气出口。燃烧空气入口将预压缩的燃烧空气从供应源供应至高压入口阀，而燃烧空气出口本身构成进入到内燃机的燃烧室中的燃烧空气入口。这两个区域优选地沿相对于滑动活塞的轴向方向相对于彼此偏移地布置。因此，可能
的是，或实现了：根据滑动活塞的位置，借助于从第一压力施加区域延伸并且在壳体中在引导段中被引导的第一柱形活塞段，为燃烧空气关闭或打开燃烧空气入口。在这种情况下，第一柱形活塞段的轴向长度必须大于燃烧空气的通路区域的轴向范围，使得柱形活塞段的位于沿燃烧室的方向的前部处并且位于沿通路区域的方向的后部处的环绕边缘确保了对被引导至燃烧空气入口的燃烧空气的可靠密封。借助于活塞段的非常精确地制造的柱形形状以及相关联的形状一致的引导段的柱形孔形状，确保了完全配合，这使得即使在高达150mpa的预期的高压下也确保了相应的密封功能。
37.优选地，在滑动活塞的相应的移位期间，分配给对应的压力施加区域的柱形活塞段突出到壳体的相应的腔室中。所述腔室优选地具有通风孔，当柱形活塞段突出到对应的腔室中时，允许在此增压的空气经由所述通风孔逸出。在柱形活塞段再次从突出状态开始退出所述腔室的相应的运动期间，空气经由所述通风孔被吸入，使得负压仅具有较低的值。这些通风孔具有这样的直径：使得最多发生低水平的节流。
38.依赖于状态且依赖于进入内燃机的缸或燃烧室的燃烧空气的流量的影响，燃烧空气入口和/或燃烧空气出口被设置有圆形的、细长的或椭圆形的横截面。这里，横截面形状依赖于燃烧室中期望的流量，以用于增强混合物形成和随后的燃烧的目的。
39.优选地，柱形活塞段以接纳润滑剂的活塞环形凹槽的方式形成。这些活塞环形凹槽被形成为能够接纳润滑剂，使得在柱形活塞段与引导段之间形成的滑动表面被提供相应的润滑，使得磨损被抵消，特别是滑动活塞在壳体中的轴向移位期间的摩擦力也被大大减小。
40.优选地，根据第二方面或第三方面所述的高压入口阀的第一压力施加区域和第二压力施加区域不具有相同大小的面积，而是，所述面积可能彼此相差高达至多20％。因此，寻求直接影响在高压入口阀的控制期间的力状态、以及特别是在高旋转速度下并且因此在需要快速打开和关闭根据本发明的高压入口阀时的动力学。
41.进一步优选的是，所述高压入口阀形成有滑动活塞，所述滑动活塞至少在其关闭运动的终点处向所述盘阀施加径向运动分量，使得在每次关闭过程期间，盘阀的在所述壳体中的座的不同表面进行接触。这首先是由于在发动机操作期间要确保的高的、持久的密封性，尤其是因为在每次关闭过程时阀座区域中的可能由未燃烧的燃料产生的沉积物被再次消除。因此确保了阀座的清洁，并因此确保了盘阀在其位于壳体中的阀座处的高泄露密封性。
42.根据另外的方面，根据本发明的内燃机配备有布置在缸盖中的高压入口阀，所述高压入口阀用于允许将燃烧空气以高压进入到燃烧室中，其中所述高压入口阀是依据根据权利要求1至15中任一项所述的特征来设计的阀。所述高压入口阀以入口阀的方式布置在高压管路与燃烧室之间，所述高压管路以高压向高压入口阀供应燃烧空气。借助于该高压入口阀，允许高度增压的燃烧空气从恰好一个高压管路经由高压入口阀中的通路区域进入到燃烧室中。
43.关于内燃机的第一方面，高压入口阀相对于缸或燃烧室的纵向轴线以直立方式被布置在缸盖中。因此，高压入口阀的底侧直接指向燃烧室。这具有以下优点：可以使用配备有常规入口阀的常规缸盖，因为被设置用于缸盖中的座和引导件的相应的引导件和容器可以无论如何都彼用于根据本发明的高压入口阀的所需空间。根据本发明的高压入口阀(尤
其是与内燃机结合使用)的优点在于以下事实：不需要大体积的入口管路，使得降低了向内燃机的燃烧室供应燃烧空气的空间要求，并且因此可以增加所述类型的发动机的紧凑性。
44.根据内燃机的第二方面，关于与根据内燃机的第一方面相对应的基本构造，高压入口阀相对于缸或燃烧室的纵向轴线以平放的方式布置在缸盖中。高压入口阀的平放布置具有这样的优点：高度增压的燃烧空气的供应可以从缸盖的顶侧发生，并且用于燃烧空气通过高压入口阀进入到内燃机的燃烧室中的通路区域可以大致横向于或垂直于高压入口阀的滑动活塞的纵向轴线来实施。
45.高压入口阀的滑动活塞优选地借助子弹簧来加载，并且凸轮轴的反作用于弹簧力的凸轮被设置用于将所述滑动活塞从其关闭燃烧空气进入到燃烧室中的通路的位置移位到其允许燃烧空气进入到燃烧室中的通路的位置，使得类似于常规入口阀和出口口阀的控制，当凸轮轴旋转时，借助于凸轮来影响开口。这里，对应的凸轮必须做功来抵抗的弹簧确保了在高压入口阀打开之后和在允许所需的燃烧空气量之后，滑动活塞尽可能快地被传递回到其关闭位置中。
46.优选地，高压入口阀以在2mpa至20mpa的范围内的压力操作，并且是可控制的，使得燃烧空气可以被允许进入到缸中，使得在四冲程发动机中不需要单独的冲程进行进气交换，然而，借助于允许燃烧空气经由高压入口阀进入到燃烧室中的压力，例如与具有在当前0.3mpa至0.4mpa的相对低的压力范围内的常规的增压的内燃机的情况相比，就所喷射的燃料量而言，在缸中更强烈地发生混合物形成。借助于燃烧空气被供应至燃烧室的高压，可以以有效的方式控制高压入口阀打开的时间，使得还就在供应燃烧空气之后且在混合物形成之后发生的燃烧而言，确保了燃烧空气的最优供应。
附图说明
47.现在将参考随附附图更详细地论述关于根据本发明的高压入口阀和配备有这种阀的内燃机的另外的优点、可能的用途和细节。
48.在附图中：
49.图1示出根据本发明的通过盘阀而处于具关闭位置的高压入口阀的第一示例性实施例；
50.图2示出根据图1的处于通路位置的高压入口阀；
51.图3示出根据图2的滑动活塞的壳体和杆部的截面图；
52.图4示出高压入口阀的借助于盘阀而关闭的燃烧空气出口，其中引导叶片状腹板沿轴向取向位于盘阀的阀头上；
53.图5是根据图4的图示，但是在处于关闭位置的高压入口阀的燃烧空气出口的区域中具有弯曲的引导叶片状腹板；
54.图6示出根据本发明的高压入口阀的另外的示例性实施例，所述高压入口阀具有在阀壳体内部的引导段中引导的两个柱形段的滑动活塞，其中以环的方式设置用于将燃烧空气引入到燃烧室中的多个空气入口通道；
55.图7示出了根据图6的高压入口阀，但处于通路位置以将燃烧空气通过高压入口阀供应到内燃机的燃烧室中；
56.图8示出根据图6和图7的示例性实施例，但是其中空气入口通道具有相对于滑动
活塞的纵向轴线发散的方向；
57.图9示出根据图8的示例性实施例，但是其中空气入口通道具有相对于滑动活塞的纵向轴线会聚的方向；
58.图10示出根据本发明的处于关闭位置的高压入口阀的另外的示例性实施例，其中燃烧空气入口和燃烧空气出口位于相对于彼此偏移布置的平面中；
59.图11示出根据本发明(根据图10)的高压入口阀的示例性实施例，但处于通路位置；
60.图12a)示出根据图10和图11的高压入口阀的燃烧空气入口的区域的详细截面；
61.图12b)示出根据图12a)的细节的从左侧观察的侧视图，呈在截面中形成为细长孔的通道的形式；
62.图13a)示出根据本发明(根据图10和图11)的高压入口阀的燃烧出口的区域的详细截面；
63.图13b)示出沿根据图13a)的截面b
‑
b的截面图，其中阀的内部中的通路区域被形成为围绕滑动活塞的杆部布置的环形腔室；
64.图14a)示出根据本发明(根据图10和图11)的高压入口阀的滑动活塞，其中活塞环形凹槽位于柱形活塞段上以用于润滑目的；
65.图14b)示出根据本发明(根据图10和图11)的高压入口阀的滑动活塞，其中活塞环形凹槽沿柱形活塞段上的螺旋线延伸以用于润滑目的；
66.图15示出内燃机的缸盖中的根据本发明的处于通路位置的高压入口阀的布置的详细截面图；
67.图16示出缸以及安装有根据本发明的处于关闭位置的高压入口阀的缸盖的详细截面图；
68.图17a)示出根据本发明的高压入口阀，其中盘阀作为第一压力施加区域，并且其中柱形活塞段具有作为第二压力施加区域的环形表面，并且其中额外的活塞用于打开和关闭所述阀；
69.图17b)示出根据图17a)的高压入口阀，但处于打开位置，以便通过额外的活塞的内部和盘阀座区域将燃烧空气引入到缸中；
70.图17c)示出穿过根据本发明的高压入口阀的滑动活塞的杆部的截面图，其中从下方观察额外的活塞；
71.图18示出根据第二示例性实施例的高压入口阀，其中在有效环形表面方面，呈柱形活塞段形式的第二压力施加区域比呈盘阀形式的第一压力施加区域具有更大的尺寸；
72.图19示出用于根据本发明的方法的呈截面图示的处于关闭状态的高压入口阀；以及
73.图20示出根据图1)的处于打开状态的高压入口阀。
具体实施例
74.图1示出了根据本发明的呈截面形式的高压入口阀1。所述阀具有壳体2，在壳体中引导滑动活塞3。为此，滑动活塞3具有形成为柱形活塞段4的区域，并且该区域在壳体2中以滑动方式在引导段5上被引导，所述引导段5被形成为具有相对于柱形活塞段4一致的形状。
就其直径而言，滑动活塞3的柱形活塞段4是较大的，然后是杆部14，所述杆部14沿入口开口的方向从柱形活塞段4向下延伸，入口开口呈在燃烧室25(未示出)的方向上的燃烧空气入口9的形式。相对于此，在柱形活塞段4的相反侧上，设置了滑动活塞3的杆部14的细长部，其中具有插入件，在所述插入件中布置有用于打开高压入口阀1的弹簧22，以便可以允许高度预压缩的燃烧空气进入到内燃机的燃烧室25中。通过高压入口阀1的打开冲程23，压力f
n
(见图2中的顶部处的竖直向下指向的箭头)向下推动滑动活塞3，使得燃烧空气出口18完全打开，即，高压入口阀1处于通路位置8。
75.图1示出高压入口阀1的关闭位置7。在燃烧空气出口18(见图2)中，呈盘阀形式的关闭盘12在形成在壳体2中的座中关闭，从而防止燃烧空气通过，燃烧空气的燃烧空气入门9通过入口开口而被设置在左手侧。燃烧空气本身由水平指向右指向的箭头指示。在高压入口阀1的关闭位置7中，滑动活塞3以其上环形表面(沿弹簧插入的方向取向)突出到腔室19中，所述腔室19经由通风孔20连接到外部。当滑动活塞3通过其柱形活塞段4的上环形表面突出时，空气被迫经由通风孔20离开设置在那里的腔室19(见图2)。
76.根据本发明的高压入口阀1的运行的基本准则在于，朝向导通通道的环形表面13形成第二压力施加区域11，朝向燃烧空气的通路区域6的盘阀12形成第一压力施加区域10。第一压力施加区域10形成相对于滑动活塞3的纵向轴线被垂直地配置的投影区域，并且具有等于环形表面13在滑动活塞3的柱形区域4上的投影区域的大小，即等于第二压力施加区域11。由于投影区域的这种相等性，因此不存在轴向合力，特别是与预期进入到内燃机的燃烧室中的燃烧空气的压力的量值无关。与弹簧力f
n
相反，滑动活塞3本身借助于凸轮轴的凸轮或一些其它驱动装置，从关闭位置7变成通路位置8，并且当凸轮撤回时，所述滑动活塞在弹簧力的作用下移动，对应于弹簧力的强度，迅速回到关闭位置7，在关闭位置中盘阀的关闭盘12抵接座并在那里施加密封作用。
77.图2图示了高压入口阀1，在这种情况下滑动活塞3无论如何都位于通路位置8中，所述通路位置8由燃烧空气出口18处的箭头指示。当燃烧空气出口18打开时，通路区域6打开以用于燃烧空气，使得燃烧空气在高压下流动，从而在座与阀盘之间也高流速流动，并进入到内燃机的燃烧室(未图示)中。可以清楚地看到，当滑动活塞3被打开冲程23向下推动时，沿具有弹簧22的弹簧插入件的方向形成在柱形区域4的顶侧处的腔室19。这个腔室19配备有通风孔20，使得当发生关闭过程时，柱形活塞段4以其上环形表面突出到所述腔室19中，并迫使位于那里的空气经由通风孔20向外。现在选择所述通风孔的直径，使得不产生显著的节流效果，以便当柱形区域4突出到腔室19中时，不形成产生高阻力的压力垫或压力缓冲，而是，只有形成一定的阻尼垫，以便即使在根据本发明的高压入口阀1的高打开和关闭速度的情况下，也能避免柱形活塞段4的上环形表面抵接弹簧插入件。
78.图3示出穿过截面a
‑
a的示出引导腹板15的截面图，所述引导腹板15从杆部14径向延伸到杆部14与壳体2之间。这些引导腹板15确保了用于滑动活塞3在壳体2中的精确轴向引导和用于额外的径向引导的额外的稳定性，这对于柱形活塞段4的柱形外表面与壳体2中的同样地是相应柱形形式的精确配合的引导段的可靠密封来说是重要的。借助于这两个表面相对于彼此滑动的精确形式，确保了阀在内部中的密封作用。
79.最后，图4示出高压入口阀1的一部分的详细截面图，在所述部分处，在燃烧压力出口18中，示出了盘阀12的关闭盘，在其关闭位置7中，所述关闭盘作为滑动活塞3的一部分。
对于流动方向的目标影响，在盘阀12的关闭盘到其杆部14的过渡处设置了引导叶片状腹板16(还见图5)。引导叶片状腹板16的功能在于，当滑动活塞3处于其通路位置8时，将入口处的燃烧空气引导到燃烧室中，使得可以实现燃烧空气的最优流动和最优分布，并最终也在燃烧室中燃烧之前实现最优混合物形成。众所周知，燃烧空气在缸或燃烧室中的流动相应地适配于燃烧室的形状会导致更均一且更好的混合物形成，由此可以改善燃烧并且因此可以提高内燃机的效率。
80.图5图示了类似于图4中的详细视图，其中，代替沿轴向方向形成的腹板16，引导叶片状腹板16以弯曲路径形成在盘阀12的关闭盘到其杆部14的过渡处，优选地呈双弯曲形式。这种弯曲的引导叶片状腹板16有助于引入到燃烧室中的燃烧空气打旋，这有助于缸中的混合物形成的均质化，这是良好燃烧的先决条件。滑动活塞3的盘阀12的位置对应于关闭位置7。
81.图6示出根据本发明的高压入口阀1的另外的示例性实施例，其中滑动活塞3具有在相应的引导段5中引导的柱形形式的两个活塞段4。为此目的，在壳体2的内部设置三个柱形引导段5，它们形成为相同形状。图6示出壳体2内的滑动活塞3的关闭位置7。关于图1和图2论述的具有弹簧插入件的基本构造是相同的，因此在此不再更详细地论述。
82.在图6中示出的关闭位置7中，具有相对大的轴向长度且被示出在图示的高压打开阀1的下部部分中的柱形活塞段4被设置用于打开和关闭空气入口通道17本身。为此目的，在壳体中，在图6中示出的关闭位置7中，以环的方式布置在高压入口阀1的面向燃烧室的端侧的圆周上的空气入口通道的供应管路被柱形活塞段4覆盖，使得从燃烧空气入口9前进的燃烧空气的通路被关闭。
83.在活塞顶侧的下方形成有腔室19，下柱形活塞段4突出到腔室19中，以便打开空气入口通道17。为了在存在于腔室19中的空气中不生成反压，沿着滑动活塞3的纵向轴线在内部中设置通风孔。通过通风孔的相应的尺寸设定，可以基本上防止节流，但是仍然也确保建立一定的阻尼功能，所述阻尼功能防止在壳体的内部中的柱形活塞段4的前侧(这是根据图6的示图中的底侧)与腔室的基部的硬抵接。面朝通路区域6的环形表面13，即滑动活塞3的柱形活塞段4的第一压力施加区域10和第二压力施加区域11，的尺寸被设计成具有相等的大小。由此实现的是，不管进入高压入口阀1的壳体2的内部中的通路区域6的燃烧空气的压力如何，都不会引起轴向合力。以这种方式，不管将要进入到燃烧室中的燃烧空气的压力如何，高压入口阀都可以仅借助于相应的驱动器(例如凸轮或凸轮轴)抵抗弹簧22的作用而打开，并且通过利用弹簧22的作用来应用或使用的高压入口阀可以被关闭。
84.在图7中示出了如何通过由凸轮施加的这种打开力fn将位移活塞3插入到腔室19中，使得通向空气入口通道17且呈环形腔室的方式的径向引导供应区域被打开，并且燃烧空气可以从燃烧空气出口1 8引入到内燃机的缸或燃烧室中。由于高压入口阀1的打开，腔室19形成在上柱形活塞段4处，以便在壳体2中在相应的引导段5处引导滑动活塞3。所述腔室19还连接到通风孔20，使得当滑动活塞3执行关闭运动时，即，在图中的向上运动期间，位于腔室19中的空气可以经由通风孔20逸出。优选地，空气入口通道17被等距地布置；然而，也可以提供不规则的布置，特别地是在进入燃烧室中的空气流以这种方式用于改善混合物形成时。
85.图8示出了空气入口通道的区域(即，高压入口阀1的下区域)的详细视图，在所述
区域中，与根据图6和图7的实施例不同，空气入门通道17被布置成相对于滑动活塞3的纵向轴线发散。其它几何状态对应于图6和图7的几何状态。
86.图9图示了呈根据图8的详细区域的形式的示例性实施例，然而，其中，空气入口通道17被布置成相对于滑动活塞3的纵向轴线会聚。然而，也可能的是，在单个实施例中设置相对于滑动活塞3的纵向轴线发散的空气入口通道17和会聚的空气入口通道17这两者。
87.图10示出了根据本发明的高压入口阀1的另外的示例性实施例，其关于壳体2和弹簧插入件的基本构造对应于前述示例性实施例，使得这些部件在此不再更详细地描述。所图示的高压入口阀1位于滑动活塞3的其关闭位置7。与前述示例性实施例的不同之处在于，燃烧空气入口9和燃烧空气出口18相对于高压入口阀1的壳体2的纵向轴线布置在不同的平面中。这里，经由从未图示的高压管路开始的燃烧空气入口9在高压下施加燃烧空气。在关闭位置7中，下柱形活塞段4覆盖所述通路区域6，使得没有燃烧空气能够进入通路区域6中并最终进入缸的燃烧室25(见图15和图16)中。
88.朝向通路区域6的是两个环形表面13，这两个环形表面13具有相同的大小，使得不管所供给的燃烧空气的压力如何，都没有轴向合力。因此，仅需要施加抵抗弹簧22的力的滑动活塞3的位移。顺次位于大柱形活塞段4的前侧下方的是腔室19，使得在滑动活塞3的移位期间，产生突出到腔室19中的运动，并且因此，最终，当执行打开冲程23时，到达滑动活塞3的通路位置8，如图11中示出的。在通路位置8中，燃烧空气可以经由燃烧空气入口9从壳体2中的通路区域6的凹部的下平面流动至上平面，并最终到达燃烧空气出口18，燃烧空气可以从所述燃烧空气出口18直接流动到内燃机(未示出)的燃烧室25中。
89.为了确保滑动活塞3在壳体2中的可靠引导，较低的相对较大的柱形活塞段4被引导直到全等形状的引导段5上的腔室19中。在根据图10的关闭位置7中，所述柱形活塞段4随后在在相应的引导段5上的下区域和中间区域中被引导，其中中间区域布置在燃烧空气入口9处的下平面与燃烧空气出口18处的上平面中的通路区域6之间。最后，相对较小的柱形活塞段4(其是沿弹簧插入件的方向布置的上柱形活塞段)以滑动方式在第三引导段5上被引导。
90.图12a)和图12b)以在高压入口阀1的燃烧空气入口9的区域的详细截面图的方式图示了从燃烧空气入口9到通路区域6的流动通道不一定被形成为柱形孔，而是可以在横截面中以细长孔的方式形成，如图12b)中图示的。其它横截面形状显然是可能的。图12a)以平面图的方式示出了环形表面13，所述环形表面13的大小与第二柱形活塞段4的指向所述环形表面13的环形表面相同(见图10和图11)。空气供应件的这些椭圆形的或适配的横截面允许扩大的供应横截面，而不需要阀呈更长的形式。
91.图13a)和图13b)示出了燃烧空气出口18的区域的详细截面图，其中再次图示了柱形活塞段4上的杆部14和环形表面13。对于所述示例性实施例，也可以想到燃烧空气通道的不同横截面形状。图13b)在柱形活塞段4的环形表面13之间的区域中图示了扩大所述通路区域6的环形凹部，所述环形表面13面向彼此并且在压力作用方面具有相等的大小。所述环形凹部在一侧连接到燃烧空气入口9，并且在另一侧连接到燃烧空气出口18(均未示出)。空气供应件的这些椭圆形的或适配的横截面允许扩大的供应横截面，而不需要阀呈更长的形式。
92.图14a)示出了滑动活塞3，所述滑动活塞3具有相对大的轴向长度的前柱形活塞段
4和相对小的轴向长度的后柱形活塞段4。两个环形表面13(其面向彼此且在它们之间具有杆部14的段)具有相等的大小，使得当所述中间区域(即，两个柱形活塞段4的指向彼此的环形表面的区域)充有燃烧空气时，即使在高压下，也不会生成轴向合力分量。滑动活塞3的活塞(即，柱形活塞段4)在其圆周上具有呈环绕形式的活塞环形凹槽21，所述活塞环形凹槽适于接纳润滑油，使得改进了在相应形成的壳体2中相对于相应的引导段5的滑动，因为可以实现润滑滑动的特性。
93.图14b)示出了滑动活塞的示例性实施例，其基本上类似于图14a)，在这种情况下，活塞环形凹槽21以螺旋环绕方式形成在柱形活塞段4的外表面中。还形成这些活塞环形凹槽21以使得其中可以接纳润滑剂，并且柱形活塞段4与引导段一起以有效的方式被引导并形成被良好润滑的滑动表面。
94.图15示出了关于根据本发明的高压入口阀1可以如何布置在内燃机的缸盖26中的示例性实施例。高压入口阀1借助于凸轮28被驱动，所述凸轮28优选地属于凸轮轴，使得在接合凸轮28时，存在于弹簧插入件中的弹簧22可以被压缩，由此经由高压管路27引导至燃烧空气入口9且从那里经由所图示的通路位置穿过高压入口阀1(在其通路区域6中)到达燃烧空气出口18的燃烧空气在高压下进入燃烧室25中。这由指代高度增压的燃烧空气的空气流的箭头链指示。在图像的顶侧的左侧示出了处于打开状态的出口阀29，使得燃烧气体可以逸出到排气管路中。在缸25中，示出了活塞30，其借助于活塞销32和连接杆31连接到曲轴。然后，高压入口阀1可以优选地被控制成使得基本上在活塞30从下止点到上止点的运动的几乎任何位置，在每个期望的位置内，可以借助于缸的打开过程来引入各个燃烧空气量或者燃烧室25中燃烧所需的氧气量。
95.最后，图16示出了根据15的具有缸盖26的缸25，但在稍微不同定位的截面中，其中示出高压入口阀1处于其关闭位置7。由于截面的位置不同，还示出了喷射喷嘴33。缸25中的活塞30借助于其连接杆31被连接，并经由活塞销32连接至曲轴(未示出)。
96.图17a)示出了根据本发明的高压入口阀1的另外的示例性实施例。图17b)示出处于打开位置的所述高压入口阀1。
97.如图17a)中示出的，在滑动活塞3相对于壳体2的内部中的引导段5的位置中并且当燃烧空气入口9被关闭时，具体地，是在盘阀12的阀盘被密封地安置在阀座中并且因此被同样布置以密封进入燃烧室25中的燃烧空气的供应时，实现高压入口阀1的关闭位置，其中，在其打开期间，在高压下供应燃烧空气。对于在内燃机的缸盖26中使用的阀，通常情况是盘阀12的阀盘以连续的方式过波到杆部14中。在位于壳体2中的杆部14的区域中，滑动活塞3具有柱形活塞段4，所述柱形活塞段4形成沿通路区域6的方向指向的环形表面13。在与环形表面13相反的一侧上，杆部14具有盘阀12的阀盘，所述阀盘优选地以45
°
的角度与壳体2形成密封座。借助于弹簧22来确保所述阀座的密封力，所述弹簧22借助于壳体2中的轭状支撑环36被保持为预加载状态。环形表面13和盘阀12的阀盘的投影到垂直于滑动活塞3的纵向轴线的平面上的有效区域具有相等的大小，使得当高压入口阀1打开时(见图17b)，进入到通路区域6中以引入缸25中的燃烧空气的压力遇到压力施加表面10和11以面向彼此加载而没有合力。以这种方式，实现了滑动活塞3在壳体2中的几乎无力移位。在杆部14的区域中，滑动活塞3具有额外的活塞34，所述额外的活塞34同样地在其外圆周上具有柱形活塞段4，所述柱形活塞段在壳体2中的具有相同形状的相应引导段5上被引导。所述额外的活塞34
的轴向尺寸使得在图17a)中示出的位置中(即，燃烧空气的供应被关闭的位置中)，额外的活塞34阻挡高压下的燃烧空气的供给管路的横截面。为此，额外的活塞34与引导段5一样被研磨以确保相应的密封力。在盘阀12的阀座中形成第二密封表面，其中密封力由弹簧22的弹簧力来确定。在活塞段4的如图17a)中示出的且指向具有阀的高压弹簧的一侧的顶侧上方，形成有压力腔室，在滑动活塞3的相应压缩(即，向上运动)的情况下，所述压力腔室可以经由通风孔20通风。
98.在存在反作用于弹簧22的弹簧力的相应力的情况下，为了调整壳体2中的滑动活塞3，空气再次经由所述通风孔20被吸入，使得在存在于柱形活塞段4的顶侧与壳体2之间的压力腔室中不生成明显的负压。
99.图17b示出根据图17a的但处于打开状态的高压入口阀。为此目的，与弹簧22的弹簧力的作用相反，在所示出的示图中滑动活塞3已经被向下移位，使得额外的活塞34在盘二阀12的阀盘的座区域处经由通路区域6打开访问横截面9，并且燃烧空气可以在高压下被强制进入到燃烧室25(未示出)中。其它元件和功能与图17a中的相同，因此在此将不再描述。在图17b中可以看出，额外的活塞34以滑动的方式在壳体2的内部(即，通路区域6的内部)中形成的研磨的柱形引导表面5上移位，使得高度增压的燃烧空气最终可以流动到缸25中。
100.最后，图17c示出了在从下方朝向额外的活塞34的视图中在杆部14的其下部部分中穿过滑动活塞3的截面图。活塞34在其外圆周上具有柱形活塞段4，所述柱形活塞段被研磨并以形状一致的方式与被相应地形成在壳体2中的引导段5密封地相互作用。活塞34的内部被制造成借助于辐条而具有足够的稳定性，开口位于这些辐条之间，并且因此该内部可以在燃烧空气入口被打开时使燃烧空气流过，以便随后流经盘阀12的阀盘的阀座的区域并进入燃烧室25中。这由指示流动路径的箭头示出。另外，滑动活塞3借助于柱形活塞段4而在壳体2的上部部分中被可靠且准确地引导，因为这些区域也被研磨。
101.最后，图18示出了本发明的另外的示例性实施例，其中朝向壳体2的内部中的通路区域6的有效压力施加区域10、11具有不同的大小。图18示出了高压入口阀1的一种状态，在这种状态中，由于滑动活塞3，燃烧空气没有被供应到燃烧室25中。由于形成为环形表面13的第二压力施加区域11在盘阀12的阀盘到其杆部14的过渡处大于第一压力施加区域10的事实，壳体2是两件式的，以便滑动活塞3可以被相应地安装到壳体2的内部中。基本构造在其它方面类似于图17中描述的基本构造。由于压力施加区域11的面积大于压力施加区域10的面积的事实，结合燃烧空气的高压，确保了盘阀12的阀盘在其座的区域中的更大的关闭力。在这方面，受益于基于不同大小的有效面积的不相等性。由此获得的较高力确保了阀座在发动机的操作期间的显著改善的密封作用。所述类型的阀的功能的原理类似于气动缸的原理。除了图17中的示图之外，图18也示出防止支撑环36在操作期间分离的锁紧螺母37，其中弹簧力的调整也借助于所述锁紧螺母37来执行，因为支撑环36被拧到滑动活塞3的上杆部部分上，使得可以借助于锁紧螺母37来调整弹簧应力且根据期望的水平来固定。
102.图19和图20以截面图的方式示出了高压入口阀1的两个位置，所述两个位置被提供用于实施根据本发明的方法，在本发明的另外的实施例中处于关闭状态(图19)，而所述高压入口阀1在图20中被图示为处于打开位置。
103.高压入口阀1具有由活塞柱塞100和活塞200形成并被在壳体300中引导的活塞部分。活塞200具有环绕活塞凹槽50，所述环绕活塞凹槽50形成控制边缘40并且具有相对于活
塞200的最大外径变窄的区域。在根据图19的位置中，壳体300内的活塞200在其与活塞柱塞100相对的端部表面或活塞顶侧处形成阀腔室90，所述阀腔室90在高压入口阀1的端侧处借助于盖板60来封闭。在盖板60与活塞200的端侧之间，阀腔室90形成(作为)空气垫，活塞200在其冲程101期间移动到所述空气垫中，使得在允许燃烧空气进入到缸中的过程所需的较短时间的情况下，防止活塞200撞击所述盖板60。在图20中示出了，阀腔室90经由通风孔70通风，所述通风孔70沿活塞部分的纵向轴线的区域被引导通过活塞部分。特别是在内燃机的相对高的旋转速度的情况下，缸中的进气交换必须在相对于绝对时间尺度的非常短的时间段内进行。因此，对于高压入口阀1以及作为其主要核心元件的活塞200来说，也需要执行非常快的打开和关闭运动，即，以便控制燃烧空气的供应。
104.在高压入口阀1的滑动活塞3的运动期间的止点处，由于所述部件的惯性而产生相对高的加速力和减速力。在滑动活塞3的运动期间在活塞顶侧上变化的空间(即，阀腔室90)由于位于其中的空气的压缩而导致活塞运动的阻尼，为此，在滑动活塞3的内部中在其纵向轴线的区域中设置通风孔70。然后，通风孔70的直径被配置为使得在滑动活塞3的活塞本身的快速运动期间，空气至少大部分经由通风孔70被迫使离开阀腔室90。于是通风孔70的直径如此大，以至于在阀腔室90中仅保留这样的空气量，使得在活塞200及其惯性的快速运动期间，其活塞顶侧相对于在所述示例性实施例中由盖板60形成的高压入口阀1的内部终点的抵接部不被抵接。另一方面，在活塞沿其用于关闭燃烧空气通过高压入口阀1的通路的位置方向远离盖板60的返回运动期间，通风孔70必须能够允许回流以重新填充阀腔室90。通风孔70因此具有一直径，使得基本上阀腔室90中的空气可以被排出并返回供给到所述腔室中，特别是在存在一定的节流功能的情况下，以便活塞200在高压入口阀1的壳体300中的往复运动期间在所述阀腔室90中不产生真空或负压。保留在阀腔室90中的空气的比例，至少在活塞顶侧沿盖板60的方向的运动期间，用于实现一定的阻尼效果，因为尤其是也由于通风孔70的另一剩余节流作用，形成某种阻尼的空气垫，由此防止活塞顶侧抵接盖板60的内侧，或者阻碍抵接。
105.在活塞200的与活塞的端侧相反且布置有活塞柱塞100的一侧上，下阀腔室或后阀腔室被布置在壳体300内，处于活塞下侧与穿过壳体300的材料的活塞柱塞100的通路开口之间，所述下阀腔室或后阀腔室同样地具有类似于在活塞顶侧所论述的阻尼功能。为此目的，在活塞底部侧在所述阻尼腔室外同样地设置有通风孔70，所述通风孔类似于通风孔70那样被配置和起作用，并且沿纵向方向被引导穿过活塞部分并且具有与通向阀腔室90的连接部。
106.在高压入口阀1的壳体300的上部区域中，活塞柱塞100由弹簧环绕，所述弹簧被布置在壳体凹部5130中，并且借助于沿向上方向以凸缘方式安装壳体凹部130的引导板来保持。活塞因此抵抗弹簧80而工作，所述弹簧80以依赖于活塞冲程101内的运动方向的方式被压缩或拉伸。
107.在图19中图示的活塞200的位置中，所述活塞的控制边缘40位于相对于活塞200的运动方向横向布置的通道上方，以用于至缸的压缩空气供应121，使得防止压缩空气供应111穿过阀。仅在图20中图示的活塞200的位置中具有突出到通道中的控制边缘40，所述通道相对于活塞的纵向轴线横向地延伸并且延伸穿过高压入口阀的壳体300，以用于至缸的压缩空气供应121。当控制边缘40已经打开了至缸的压缩空气供应121的所述通道时，所述
压缩空气供应111可以经由环绕活塞200的活塞凹槽50流动，并且就其本身而言，构成了沿用于至缸的压缩空气供应121的通道的方向且穿过该通道的相对于活塞的最大直径的变窄部。由于在高压入口阀1的相应的通道处、至阀的压缩空气供应111处的高压，在打开且因此连接到至缸的压缩空气供应121的通道之后，发生高度增压的燃烧空气直通到缸中。
108.因为在活塞200在壳体300中的运动期间，活塞200仅作用于对应的空气垫，即，考虑到各自作用的弹簧力，其活塞顶侧进入到阀腔室90的空气垫中或活塞底侧进入到空气垫中，并且另一方面，由于活塞凹槽50在沿纵向方向的两端处具有相等的面积，因此没有作用于活塞200上的显著的额外的轴向合力。因此，尽管燃烧空气的高作用压力，活塞200也可以容易地适应于与所需的高转速相对应的内燃机的旋转速度。
109.因此，提供用于进行根据本发明的方法的高压入口阀1提供了向消耗装置(在这种情况下为内燃机的缸)提供高度增压的燃烧空气的可能性。所提供的压缩空气或燃烧空气的压力例如为120bar。因为作用于活塞200上的轴向力由于相等的受载荷面积而基本上是平衡的这一事实，在活塞200或活塞柱塞100上不存在不利于对应的其它运动方向的单侧合力分量。因此，活塞可以在施加较少力的情况下移动到对应的开关状态。对应的开关状态一方面是关闭的阀，另一方面是打开的阀。
110.这里，在打开的开关状态下的开口的大小可以借助于滑动活塞3的轴向移位的量值而改变。在活塞的移位期间，在压力侧，活塞200的控制边缘40被移位到这样的程度：在活塞凹槽50的相应的宽度的情况下，如沿活塞200的纵向方向观察时，沿轴向方向相对于彼此偏移布置的供给通道和排出通道(压缩空气供给111和压缩空气供给121)经由活塞凹槽50彼此连接，这对应于高压入口阀1的打开状态。借助于活塞200的位置的变化，可以改变至缸的压缩空气供应121的横截面，使得可以改变将要引入到缸中的燃烧空气的通流量(即质量流量)。
111.然后选择横截面，使得在打开状态下，可以在短时间内将大量燃烧空气(即，以高质量流量)供应至消耗装置，在这种情况下供应至内燃机的缸。如果打算从打开状态(见图20)移回关闭状态(见图19)，则活塞200沿轴向方向被相应地移位，使得至高压入口阀1的压缩空气供应111从压缩空气源经由活塞凹槽50与至缸的压缩空气供应121的连接被关闭。与此相对应地，在根据活塞200在壳体300中的位置而发生了实际关闭之前，可以为了进一步改善发动机的操作行为而设置成：关闭过程被再次延迟到特定程度，使得可以在缸中实现一定的后续进气效果。通常在内燃机中的缸中的活塞200已经执行了其向上运动(即，在压缩阶段中)时，在所述缸中发生这种后续进气。如上文已经描述的，与高压入口阀1结合使用压缩燃烧空气的优点尤其在于，在打开相应的横截面之后，压缩空气迅速传播，因为压缩空气在自由横截面中迅速膨胀。这也有助于用高压入口阀1进行根据本发明的方法的能力，从而能够在短时间内通过大量的空气。然后可以执行燃烧空气至对应的缸的供应，使得通过在一个进入过程中一次引入到缸中，来引导用于一次循环的所有燃烧空气。例如，在由活塞200执行的压缩功的优化的情境下，可以控制高压入口阀1，使得发生燃烧空气进入到缸中的供应，就像多个突发传送(burst)一样。在这种情况下，所供应的燃烧空气的每个单独的突发传送都可以相对于高压入口阀1的开口的长度而变化，使得可以直接影响发动机操作，特别是通过在限定的时间段内引入到缸中的燃烧空气的量来影响发动机操作。优选地，提供两个这样的突发传送。然而，在优化发动机的操作的总体过程的情境下，所供应的新鲜空
气的多个突发传送在这里实际上也是有利的。如果在压缩冲程期间，在活塞200在缸中从其下止点到上止点的路径中的运动期间以多个突发传送的方式引入部分量的燃烧空气，则燃烧空气量总计对应于相应循环所需的总量，在所述总量的情况下可以实现确保内燃机的高效率的发动机的可靠操作。
112.活塞200在壳体300内的密封借助于活塞200和壳体300中的孔之间的相应的配合来实现。
113.高压入口阀1优选地由高强度和耐热铝合金构造而成，或由钢/铸造金属构造而成，或由陶瓷材料构造而成，其中也可以将不同的材料用于活塞200和壳体300。也可以考虑为各个部件的涂层选择特定基础材料，以便在所供应的燃烧空气的高压下实现在壳体300中移动的活塞200的最优滑动和密封特性。除了所选择的涂层之外，也可以想到对高压入口阀1中的相对于彼此移动的部件进行不同的热处理。为了减少摩擦，也可以在活塞200和壳体300之间提供润滑，其中可以提供供应管路(图中未图示)以供应少量润滑剂。
114.为了执行所述方法，有利的是，高压入口阀1以常规的入口管路和入口阀的放置方式被连接在内燃机的缸盖26中，而排气阀和排气管路可以使用常规的技术继续形成。所述高压入口阀1显然也可用于到其它装置的腔室中的气体供应的其它形式。
115.为了相应地实现高压入口阀1的快速打开和关闭过程，以便能够有效地进行所述方法，高压入口阀1的活塞也可以借助于诸如凸轮轴之类的机械部件来致动。
116.尽管在至阀的压缩空气供应111的一侧上的横截面中具有相对小的开口，但由于在高达150bar的压力下高效供应，大量空气可以被引入到燃烧室中。这是也可能的，因为燃烧空气在至阀的压缩空气供应111的一侧上的压缩已经在阀上膨胀。燃烧空气已经在阀中膨胀在燃烧空气在至缸和进入缸中的压缩空气供应121的方向上的“流动速度”方面有帮助，由此在相同的时间段内更大量的燃烧空气(即，更大的质量流量)因此被自动地传送到燃烧室、缸25中。
117.由于滑动活塞3执行受控的线性运动，因此可以借助于高压入口阀1的打开状态的时间段、以简单的方式控制开口横截面。
118.附图标记列表：
119.1 高压入口阀
120.2 壳体
121.3 滑动活塞
122.4 柱形活塞段
123.5 引导段
124.6 通路区域
125.7 关闭位置
126.8 通路位置
127.9 燃烧空气入口
128.10 第一压力施加区域
129.11 第二压力施加区域
130.12 盘阀/关闭盘
131.13 环形表面
132.14 杆部
133.15 引导腹板
134.16 引导叶片状腹板
135.17 空气入口通道
136.18 燃烧空气出口
137.19 腔室
138.20 通风孔
139.21 活塞环形凹槽
140.22 弹簧
141.23 打开冲程、高压入口阀
142.24腹板、额外的活塞
143.25 燃烧室/缸
144.26 缸盖
145.27 高压管路
146.28 凸轮/凸轮轴
147.29 出口阀
148.30 活塞
149.31 连接杆
150.302 活塞销
151.33 喷射喷嘴
152.34 额外的活塞
153.35 通流横截面
154.36 支撑环
155.37 锁紧螺母
156.40 控制边缘
157.50 活塞凹槽
158.60 盖板
159.70 通风孔
160.80 弹簧
161.90 阀腔室
162.100 活塞柱塞
163.101 活塞冲程
164.111 至阀的压缩空气供应
165.121 至缸的压缩空气供应
166.131 壳体凹部
167.200 活塞
168.300 壳体