本發(fā)明涉及尤其用壓縮空氣或任何其他氣體運轉并采用稱為“活動室”的腔室的一種發(fā)動機。

本發(fā)明涉及這種發(fā)動機的進氣配氣，更特別的是針對具有內(nèi)置活動室的發(fā)動機的進氣配氣，尤其是針對具有內(nèi)置活動室的多模式自動膨脹式發(fā)動機的進氣配氣。

背景技術：

將用于向這種發(fā)動機供給壓縮氣體的所有部件稱為配氣系統(tǒng)。

發(fā)明人們提交過涉及電機驅動裝置以及其設備的許多專利，其使用氣體，更為特別地使用壓縮空氣，以在城市和郊區(qū)環(huán)境進行完全清潔的運轉。

發(fā)明人們特別是提交過國際專利申請WO-A1-03/036088，將參照該申請內(nèi)容，所述專利申請涉及以單能源和多能源型式運轉的附增壓縮空氣注入式電動壓縮機-電動交流發(fā)電機組。

在用壓縮空氣運行的、包括壓縮空氣儲存器的這些發(fā)動機類型中，需要在將以極高壓力存儲在儲存器中、但其壓力隨著儲存器排放而降低的壓縮空氣使用于一個或多個發(fā)動機的驅動汽缸中之前，將該壓縮空氣在稱為工作容器的緩沖容器中膨脹到稱為最終使用壓力的中間穩(wěn)定壓力。

為解決減壓器問題，發(fā)明人們還提交過專利申請WO-A1-03/089764，將參照該專利申請的內(nèi)容，所述專利申請涉及通過注入壓縮空氣進行供給的發(fā)動機用的配氣系統(tǒng)和可變流量式動態(tài)減壓器，其包括高壓壓縮空氣儲存器和工作容器。

在這些“荷載膨脹”式發(fā)動機的運轉中，對膨脹室的充填始終表示沒有對機器總體效率有害的作功的膨脹。

為解決上述問題，發(fā)明人們還提交過專利申請WO-A1-2005/049968，該專利申請描述了一種壓縮空氣發(fā)動機，所述壓縮空氣發(fā)動機優(yōu)選地通過容納于高壓儲存器中的壓縮空氣或任何其它壓縮氣體進行供給，所述壓縮空氣或任何其它壓縮氣體預先在稱為工作容器的緩沖容器中被膨脹到額定工作壓力。

在根據(jù)文獻WO-A1-2005/049968的教導的這種發(fā)動機類型中：

－膨脹室由可變?nèi)莘e構成，所述可變?nèi)莘e配有允許產(chǎn)生作功的部件，膨脹室與主壓射活塞上方所包含的空間通過常設通道接觸并且并聯(lián)，主壓射活塞配有使活塞中止于其上止點的活塞中止裝置，

－在壓射活塞行程停止在其上止點的期間，當膨脹室處于其最小容積時，增壓空氣或增壓氣體將被引進膨脹室中，并在推力下增大其體積，產(chǎn)生作功，

－膨脹室基本被保持在其最大容積，在膨脹室中所容納的壓縮空氣繼而膨脹到發(fā)動機汽缸中，因此再推動壓射活塞進行活塞下行行程，繼而提供作功，

－在排氣階段期間壓射活塞回升的過程中，膨脹室的可變?nèi)莘e再回到其最小容積，以重新開始完整的作功循環(huán)。

根據(jù)該發(fā)明的發(fā)動機的膨脹室主動參與作功。發(fā)動機因而被稱為“活動室”式發(fā)動機。

文獻WO-A1-2005/049968特別是教導了一種在以壓縮空氣單能源模式運行時具有四個階段的熱力學循環(huán)，其特征在于：

－不作功等溫膨脹；

－所謂準等溫的作功輕微膨脹-轉移；

－作功多變膨脹；

－環(huán)境壓力下排氣。

提出文獻WO-A1-2005/049968教導的一種變型的文獻WO-A1-2008/028881教導相同的熱力學循環(huán)，不過使用一種傳統(tǒng)的曲柄連桿裝置，根據(jù)該發(fā)明的發(fā)動機的膨脹室主動參與作功。

根據(jù)文獻WO-A1-2005/049968和WO-A1-2008/028881的教導的發(fā)動機是所謂的“活動室式發(fā)動機”。

下面，發(fā)明人提出一個用于內(nèi)置活動室的壓縮空氣或壓縮氣體式發(fā)動機的專利申請，其采用與根據(jù)WO-A1-2005/049968和WO-A1-2008/028881教導的發(fā)動機相同的熱力學循環(huán)、以及普通曲柄連桿裝置。

根據(jù)文獻WO-A1-2012/045693的教導，發(fā)明人們提出過一種內(nèi)置活動室式發(fā)動機，其具有至少一個活塞，活塞安裝成能在汽缸中滑動，用傳統(tǒng)的曲柄連桿裝置驅動曲軸，根據(jù)一個包括如下階段的四階段式熱力學循環(huán)運轉：

－不作功等溫膨脹；

－所謂準等溫的作功輕微膨脹-轉移；

－作功多變膨脹；

－環(huán)境壓力下排氣。

其優(yōu)選地由容納于高壓儲存器中的壓縮空氣或任何其它壓縮氣體經(jīng)過稱為工作容器的緩沖容器進行供給，所述工作容器由容納于高壓儲存器中的壓縮空氣或任何其它壓縮氣體進行供給，所述壓縮空氣或任何其它壓縮氣體優(yōu)選經(jīng)過動態(tài)膨脹裝置、在工作容器中被膨脹到稱為工作壓力的中等壓力，其中：

－活動室內(nèi)置/內(nèi)裝在發(fā)動機汽缸中；

－所述發(fā)動機汽缸包括安裝成在至少一個汽缸中能滑動的至少一個活塞，由所述活塞掃過的汽缸容積被分為區(qū)分開的兩個部分，其中的第一部分構成活動室CA而第二部分構成膨脹室CD；

－汽缸在其上部分由汽缸蓋關閉，所述汽缸蓋包括至少一個進氣管及至少一個進氣口與至少一個排氣管及至少一個排氣口，其被布置成使得當所述活塞處于其上止點時，所述活塞和所述汽缸蓋之間的余下容積——除非不存在——通過構造被縮小到允許所述活塞和所述汽缸蓋之間無接觸式運行的僅僅最小間隙；

－當活動室CA的容積為其最小容積時，壓縮空氣或增壓氣體被引進活塞上方的汽缸中，而在處于恒定工作壓力的壓縮空氣的連續(xù)推力下，活動室容積將增大，產(chǎn)生表示準等溫轉移階段的作功；

－自達到所述活動室CA的最大容積時，壓縮空氣或增壓氣體進入所述汽缸中的進氣口就被封閉，包含在所述活動室中的壓縮空氣量或增壓氣體量則發(fā)生膨脹，回推所述活塞進行確定所述膨脹室CD的活塞行程第二部分，產(chǎn)生作功，因此確保膨脹階段；

－所述活塞已達到其下止點，這時排氣口打開，以在所述活塞在其整個行程上回升的期間確保排氣階段。

內(nèi)置活動室CA的容積和所述膨脹室CD的容積的尺寸確定成使得在發(fā)動機額定運轉壓力下，在所述下止點的膨脹結束時的壓力接近環(huán)境壓力、尤其是大氣壓力。所述活動室的容積通過封閉進氣口確定。

有利地，特別是在用壓縮空氣以單能源型式運轉時，上文所描述的內(nèi)置活動室式發(fā)動機包括汽缸排量遞增的多個相繼的汽缸。

優(yōu)選地，如文獻WO-A1-2005/049968和WO-A1-2008/028881的教導那樣，發(fā)動機被供給壓縮空氣或任何其它壓縮氣體，所述壓縮空氣或任何其它壓縮氣體容納在高壓儲存器中，在稱為工作容器的緩沖容器中被預先膨脹到額定工作壓力。

不過，即便在多級發(fā)動機的情形中可以以高壓供應第一汽缸，但仍需要將容納于高壓儲存器中的處于非常高壓的壓縮空氣膨脹直到額定工作壓力，該膨脹操作要么通過使用傳統(tǒng)的減壓器引起效率損失，要么通過采用文獻WO-A1-03/089764的教導而不花費能源，但這種膨脹不允許在容納于儲存器中的高壓與容積恒定的工作容器中的額定工作壓力之間進行任意膨脹作功。

發(fā)明人們于是提出一個新專利申請WO-A1-2012/045694，將參照該專利申請的內(nèi)容，該專利申請涉及一種內(nèi)置活動室式壓縮空氣發(fā)動機，其中：

－儲存高壓壓縮空氣或任何其他增壓氣體的儲存器直接向發(fā)動機汽缸的進氣口供氣；

－對內(nèi)置活動室CA的充氣在每個發(fā)動機循環(huán)以恒定進氣壓力進行，隨著在隨逐漸排放儲存器時儲存器中的壓力降低，該進氣壓力遞減；

－內(nèi)置活動室CA的容積可變，隨著確定所述進氣壓力的儲存器中壓力降低而該容積逐漸增大；

－內(nèi)置活動室CA中的壓縮空氣進氣口的啟閉件不僅允許開啟基本位于活塞行程上止點的進氣口和進氣管，而且還允許改變進氣持續(xù)時間和/或進氣口的角扇形面以及進氣口通過截面；

－內(nèi)置活動室CA的容積的尺寸確定成用于最大儲存壓力，然后，該容積逐漸增大，使得根據(jù)進氣壓力、內(nèi)置活動室CA與膨脹室CD之間的容積比，在排氣口打開之前的膨脹結束時的壓力接近大氣壓力。

根據(jù)文獻WO-A1-2012/045694的發(fā)動機也具有膨脹器作用，因此，該發(fā)明允許提出一種所謂“自動膨脹式”發(fā)動機，對于給活動室CA的供氣，這種發(fā)動機不需要任何類型的獨立膨脹器。

根據(jù)文獻WO-A1-2012/045694的教導的內(nèi)置活動室多模式自動膨脹式發(fā)動機，在以壓縮空氣單能源型式運轉時，尤其是采用包括如下階段的三階段式熱力學循環(huán)：

－等壓等溫轉移階段，

－作功多變膨脹階段，

－環(huán)境壓力下排氣階段。

在該發(fā)動機運行中，隨高壓儲存器壓力而變化的內(nèi)置活動室容積決定了注入的壓縮空氣量。進氣壓力越高，則活動室的容積應越小。

因此，為使發(fā)動機在所有使用階段正確運轉，應當根據(jù)各種參數(shù)尤其是轉速或轉動工況、供氣壓力、加速器位置確定的荷載、溫度，以高精度向發(fā)動機供氣。

為此，必須能夠改變以下參數(shù)：

－根據(jù)為考慮氣體惰性在上止點之前或之后的發(fā)動機轉速、還根據(jù)壓力建立時間之比，來改變進氣口開啟時刻，

－根據(jù)發(fā)動機轉速而且還根據(jù)進氣壓力，改變進氣口關閉時刻，

－根據(jù)所需荷載，改變進氣門的升程。

困難在于內(nèi)置活動室中壓縮空氣進氣口啟閉件的實施，所述啟閉件不僅允許開啟基本位于活塞行程上止點的進氣口和進氣管，而且還允許改變進氣持續(xù)時間和/或進氣口的角扇形面以及進氣口通過截面。

各種類型發(fā)動機的配氣一般由氣門加以確保，氣門的運行是公知的。氣門會關閉進氣管和/或排氣管，所述氣門具有氣門頭，氣門頭由彈簧保持抵靠在圍繞孔形成的圓形氣門座上，所述孔使進氣管和/或排氣管與汽缸中容納的燃燒和/或膨脹室連通。

氣門頭由作用于延長氣門頭的氣門桿或氣門尾的推桿凸輪機械系統(tǒng)驅動，深入待供氣的室，開啟回路。

在其他領域的電機驅動裝置中，出于尤其是涉及減少污染和旨在掌控常規(guī)燃燒式發(fā)動機進氣和排氣的其他技術原因，許多發(fā)動機專家研究可控制氣門在運轉過程中開啟持續(xù)時間和開啟相位的系統(tǒng)，并提出過許多涉及這些應用的專利。一些由步進電機控制的復雜機械系統(tǒng)也尤其由BMW公司(注冊商標)開發(fā)出來并投入商業(yè)生產(chǎn)，以稱為“Vamos”的裝置進行銷售。

發(fā)明人們還提交了專利申請WO-A1-03/089764，其內(nèi)容可資參考，該專利申請涉及無級控制式氣門配氣系統(tǒng)。

許多研究工作已經(jīng)著手進行，這些研究工作涉及機電裝置、尤其是由可容易操控的電磁鐵控制的機電裝置，以考慮各種運行參數(shù)，但鑒于氣門的重量和慣性，應用于允許氣門移動速度和加速的電功率要求相當大的功率。

本發(fā)明尤其適于活動室式壓縮空氣發(fā)動機，尤其是內(nèi)置活動室式多模式自動膨脹發(fā)動機，本發(fā)明提出解決上述所有問題，同時使得功率增大。

根據(jù)本發(fā)明的應用于壓縮空氣發(fā)動機的主動進氣配氣裝置，使用容納于高壓儲存器和/或進氣回路中的壓縮空氣以驅動進氣門，以便開啟然后關閉可向發(fā)動機活動室供氣的進氣管，然后，用于這些作用的壓縮空氣再利用于發(fā)動機中以進行補充作功。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種活動室式發(fā)動機，活動室式發(fā)動機根據(jù)一個包括如下階段的三階段式熱力學循環(huán)運轉：

－等壓等溫轉移階段；

－作功多變膨脹階段；

－在環(huán)境壓力下排氣階段；

該發(fā)動機具有：

－至少一個汽缸，汽缸被供給容納在高壓儲存器中的增壓氣體、優(yōu)選壓縮空氣，

－至少一個活塞，活塞能滑動地安裝在汽缸中，

－曲軸，曲軸由活塞利用傳統(tǒng)的曲柄連桿裝置驅動，

－汽缸蓋，汽缸蓋在汽缸上部部分封閉由活塞掃過的汽缸的容積，汽缸蓋具有用于充注汽缸的增壓氣體流在其中流動的至少一個進氣管、在活塞上方的用于增壓氣體的至少一個進氣口、以及至少一個排氣口和至少一個排氣管，汽缸蓋布置成使得當活塞處于其上止點時，活塞和汽缸蓋之間的余下容積通過構造被縮小到允許活塞和汽缸蓋之間無接觸式運行的僅僅最小間隙，

－至少一個進氣門，進氣門與汽缸蓋中形成的氣門座密封配合，進氣門限定進氣口，

在發(fā)動機中：

－活塞掃過的汽缸的容積被分成不同的兩個部分，其中的第一部分構成內(nèi)置于汽缸中的活動室，第二部分構成膨脹室，

－在進入汽缸的具有恒定工作壓力的增壓氣體的連續(xù)推力作用下，活動室的容積增大，產(chǎn)生作功，這表示等壓等溫轉移階段，

－一達到活動室的最大容積，就封閉增壓氣體進入汽缸中的進氣口，活動室中含有的增壓氣體量則膨脹，回推活塞進行其行程的確定膨脹室的第二部分，產(chǎn)生作功，從而確保多變膨脹階段，

－活塞已到達其下止點，排氣口于是開啟，以確保在活塞在其整個行程中上升直至上止點的期間的排氣階段，

－發(fā)動機的扭矩和轉速通過以如下方式開啟和關閉進氣門來控制：允許大致在活塞行程的上止點開啟進氣門，及允許通過關閉進氣門來改變進氣持續(xù)時間和/或進氣口的角扇形面、以及進氣口的通過截面，以根據(jù)儲存器中容納的壓縮氣體的壓力和根據(jù)膨脹階段結束時的壓力，來確定進入的增壓氣體量以及活動室的容積，

其特征在于：

－a)進氣門安裝成能在進氣門密封抵靠在氣門座上的關閉低位與開啟高位之間軸向移動，

－b)進氣門沿其開啟方向、朝與充注汽缸的增壓氣體流的流動方向相反的方向軸向移動，

－c)進氣門在關閉位置通過進氣管中存在的、施加于進氣門的壓力，以壓熱自閉的方式被保持閉合于氣門座上，

－d)發(fā)動機具有控制部件，控制部件用于控制大致在活塞行程的上止點開啟進氣門，以致使進氣門脫離其氣門座，以便能在活動室中建立進氣壓力，進氣門則在增壓氣體對進氣門的相應部分施加的差動壓力的作用下，進行完整開啟行程，

－e)發(fā)動機具有用于關閉進氣門的氣壓作動筒，氣壓作動筒具有作動筒筒體和關閉活塞，關閉活塞連接于進氣門以隨進氣門一起軸向移動，關閉活塞安裝成能在作動筒筒體中滑動，關閉活塞在作動筒筒體內(nèi)密封地限定作動筒的控制室，控制室稱為封閉室，

－f)發(fā)動機具有用于控制進氣門開啟的至少一個開啟控制導道，開啟控制導道使所述封閉室連接于增壓氣體源，增壓氣體源或者是汽缸的活動室的上部部分，或者是進氣管，或者是增壓氣體儲存器，

－g)發(fā)動機具有主動配氣導道和用于封閉氣體在主動配氣導道中流通的稱為主動配氣閥的閥，所述主動配氣導道使所述封閉室連接于活動室的上部部分，控制主動配氣閥開啟，以使封閉室與活動室的上部部分連通，關閉進氣門并產(chǎn)生加入到預先通過進氣管進入活動室的增壓氣體荷載的作功中的作功。

根據(jù)本發(fā)明的其他特征：

－主動配氣閥根據(jù)下述循環(huán)進行控制：

i)開啟主動配氣閥，以使封閉室與活動室連通，以便致使進氣門關閉，然后在膨脹階段的過程中，允許封閉室中容納的壓縮氣體膨脹到汽缸的膨脹室中，產(chǎn)生加入到預先通過進氣管進入活動室的增壓氣體荷載的作功中的作功，

ii)在膨脹階段結束時，重新關閉主動配氣閥，以在封閉室內(nèi)保持其值接近大氣壓力值的膨脹氣體壓力；

－用于控制進氣門開啟的控制部件d)具有：

－d1)用于控制進氣門開啟的開啟控制導道，開啟控制導道使活動室的上部部分連接于進氣管或連接于增壓氣體儲存器，

－d2)以及用于封閉氣體在開啟控制導道中流通的受控閥，其稱為開啟控制閥；

－開啟控制閥根據(jù)下述循環(huán)加以控制：

k1)排氣階段結束時，當活塞大致處于其行程的上止點時，打開所述開啟控制閥，以允許在活動室中建立與進氣管中存在的壓力相同的壓力并致使進氣門脫離其氣門座，

k2)進氣門于是在增壓氣體對進氣門的相應部分施加的差動壓力的作用下，進行其完整開啟行程，

k3)一旦進氣門開啟，所述開啟控制閥就關閉；

－發(fā)動機具有使封閉室連接于進氣管和/或連接于增壓氣體儲存器的導道、和封閉氣體在該導道中流通的封閉閥，控制該導道開啟和隨后關閉，以致使在封閉室與汽缸掃過的汽缸的容積連通之前關閉進氣門；

－用于控制進氣門開啟的控制部件具有指桿，指桿在活塞的上表面上凸起地形成，指桿在活塞向其上止點的行程結束過程中，通過進氣口作用于進氣門的面對面部分，以使進氣門脫離氣門座；

－主動配氣閥根據(jù)下述循環(huán)進行控制：

j)開啟主動配氣閥，以使封閉室與活動室連通，以便使封閉室與汽缸的膨脹室連通，來允許封閉室中容納的壓縮氣體膨脹到汽缸的膨脹室中，產(chǎn)生加入到預先進入活動室的增壓氣體荷載的作功中的作功，

jj)在膨脹階段結束時，主動配氣閥重新關閉，以在封閉室內(nèi)保持其值接近大氣壓力值的壓力；

－進氣門的最大開啟高位由可調(diào)限位器限定，控制可調(diào)限位器沿進氣門移動方向的軸向位置，以改變通過進氣管進入汽缸的增壓氣體流量。

附圖說明

通過閱讀參照附圖以非限定性方式對多種實施方式進行的說明，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和特征將體現(xiàn)出來，附圖中：

－圖1A示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的以軸向剖視圖表示在其下止點的具有內(nèi)置于汽缸中的活動室的發(fā)動機，并示出其壓縮空氣供給裝置；

－圖1B至1D類似于圖1A，在這些圖上示出發(fā)動機處于根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的不同的相繼的運轉階段，其中圖1B示出發(fā)動機處于進氣過程中，進氣門已自上止點開啟；

－圖2類似于圖1D，示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的第二種實施方式；

－圖3類似于圖1B，示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的第三種實施方式；

－圖4類似于圖1D，示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的第四種實施方式。

具體實施方式

對圖1A至1D進行說明。

圖1A示出活動室式自動膨脹發(fā)動機，其配有根據(jù)本發(fā)明的有效進氣配氣組件。

圖1A至1D中示出根據(jù)一個包括如下階段的三階段式熱力學循環(huán)運轉的活動室CA式發(fā)動機：

－等壓等溫轉移；

－作功多變膨脹；

－環(huán)境壓力下排氣。

發(fā)動機具有至少一個汽缸1，附圖中僅示出一個汽缸，汽缸被供以容納在高壓儲存器12中的增壓氣體、優(yōu)選壓縮空氣。

發(fā)動機具有活塞2和曲軸5，活塞2能滑動地安裝在汽缸1中，曲軸5由活塞2通過傳統(tǒng)的曲柄連桿裝置3、4驅動。

被活塞2掃過的發(fā)動機汽缸1的容積沿虛線DD'(其對應正交于汽缸軸線的分隔面)分為兩個部分：第一部分，第一部分構成活動室CA，因此活動室內(nèi)置于汽缸1中；和第二部分，第二部分構成膨脹室CD。

發(fā)動機還具有汽缸蓋6，汽缸蓋在汽缸上部部分封閉由活塞2掃過的汽缸1的容積。

汽缸蓋6具有至少一個進氣管8、在活塞2上方的至少一個增壓氣體進氣口7，進氣管8連接于儲存器12，充注汽缸的增壓氣體流在儲存器12中流動。

汽缸蓋還具有至少一個排氣口和至少一個排氣管(未示出)。

汽缸蓋6布置成使得當活塞2處于其上止點時，在活塞2和汽缸蓋6之間的余下容積通過構造被縮小到允許所述活塞2和所述汽缸蓋6之間無接觸式運轉的僅僅最小間隙。

汽缸蓋6具有至少一個進氣門9，圖中示出了一個進氣門，進氣門與汽缸蓋6中形成的氣門座20密封配合，進氣門限定進氣口7。

已知在這種發(fā)動機中：

－活塞2掃過的汽缸1的容積分成不同的兩個部分，其中第一部分構成內(nèi)置在汽缸1中的稱為活動室CA的腔室，而第二部分構成膨脹室CD，

－在進入汽缸1的具有恒定工作壓力的增壓氣體的連續(xù)推力作用下，活動室CA的容積增大，產(chǎn)生作功，這表示準等溫轉移階段，

－一達到活動室CA的選定的最大容積，就封閉增壓氣體進入汽缸1中的進氣口，活動室CA中含有的增壓氣體量則膨脹，推動活塞2進行其確定膨脹室CD的第二行程部分，產(chǎn)生作功，從而確保膨脹階段，

－活塞2到達其下止點，排氣口于是開啟，以確保在活塞2在其整個行程中上升直至上止點期間的排氣階段，

－發(fā)動機的扭矩和轉速通過以如下方式開啟和關閉進氣門9來控制：允許大致在活塞行程的上止點(沿附圖朝向的豎直方向)開啟進氣門9，允許通過關閉進氣門9改變進氣持續(xù)時間和/或進氣口的角扇形面以及進氣口的通過截面，以根據(jù)儲存器12中容納的氣體的壓力和膨脹階段結束時的壓力，來確定進入的增壓氣體量以及活動室CA的容積。

進氣管8直接連接于高壓儲存器12，高壓儲存器因而直接向活動室CA供氣，進氣管壓力則與儲存器壓力相同。

進氣管8中存在的壓力與儲存器12的壓力相同，例如約為100巴，并且高于活動室CA和膨脹室CD中存在的壓力，在膨脹結束時與活塞下止點相對應的循環(huán)時刻，恰到排出閥開啟之前，活動室CA和膨脹室CD中的壓力例如等于1.5巴。

根據(jù)本發(fā)明，進氣門9安裝成能在圖1A所示的關閉低位(考慮附圖的通常豎直朝向，而不參照地心引力)與圖1B所示的開啟高位之間軸向移動，在關閉低位，進氣門密封抵靠在其氣門座20上。

進氣門9沿其開啟方向，朝與充注汽缸的增壓氣體流F的流動方向相反的方向，向上軸向移動。因此，進氣門朝與充注發(fā)動機汽缸的增壓空氣流相反的方向開啟。

進氣門9在其關閉位置由進氣管8中存在的、施加于進氣門即進氣管8內(nèi)氣門頭上的壓力，以壓熱自閉方式保持閉合在氣門座20上。

發(fā)動機具有用于控制進氣門9開啟的控制部件，其大致在活塞行程的上止點控制進氣門9開啟，以致使進氣門9脫離其氣門座20及允許在活動室中建立與進氣管8中存在的壓力相等的壓力。

因此，在氣門開啟階段時，氣門則在增壓氣體對進氣門的相應部分、尤其是對氣門頭，即一方面對經(jīng)受汽缸1中存在的壓力的盤形下表面22、另一方面對經(jīng)受進氣管8中存在的壓力的上表面24所施加的差動壓力的作用下，進行其完整開啟行程，下表面22與上表面24這兩表面的面積之差基本相當于氣門9的桿或尾26的截面面積。

進氣門9在其關閉位置，通過容納于進氣回路中、和/或壓縮空氣儲存器12中的壓縮空氣壓力以壓熱自閉方式保持在其氣門座20上，在運轉的膨脹階段和排氣階段期間，發(fā)動機的活動室CA和膨脹室CD中的壓力較低。

發(fā)動機具有用于關閉進氣門9的氣壓作動筒V，作為非限制性實施例，這里，氣壓作動筒布置在汽缸蓋6中。

作動筒V具有作動筒筒體100和關閉活塞102，關閉活塞102軸向移動地連接到進氣門9的氣門桿26，安裝成能在作動筒筒體100中滑動，關閉活塞在作動筒筒體100內(nèi)密封地限定作動筒的上室104，該上室稱為氣門9的封閉室。

發(fā)動機具有主動配氣導道X1，其使封閉室104連接于內(nèi)置在汽缸1中的活動室CA的上部部分。

進氣門9的最大開啟高位由可調(diào)限位器30限定，可調(diào)限位器延伸到室104中，沿氣門軸向移動方向的限位器軸向位置(由附圖上未示出的部件)進行控制，以便改變通過進氣管進入汽缸的增壓氣體流量。因此，受控的可調(diào)限位器起由加速器控制的“節(jié)氣閥”作用。限位器的移動例如由步進電機控制和引起。

可調(diào)限位器30根據(jù)發(fā)動機運轉的所要求參數(shù)改變進氣門升程，而可停止進氣門9的自動上升行程。

發(fā)動機具有用于封閉氣體在主動配氣導道X1中流通的受控閥Y，該閥稱為主動配氣閥Y，可控制開啟該閥以使進氣封閉室104與活動室CA的上部部分連通，在封閉室104中對活塞的上表面102建立補充壓力，通過該活塞作用，將進氣門9推回到其氣門座20上，從而關閉進氣回路，因此結束活動室CA的工作。

主動配氣閥Y則在膨脹時間的期間保持開啟，允許容納在封閉室104中的壓縮氣體與容納在膨脹室中的氣體一起膨脹，同時產(chǎn)生作功，該作功加入到預先通過進氣管進入活動室的增壓氣體荷載的作功中。

發(fā)動機具有用于控制進氣門9開啟的導道X2，該導道使活動室CA的上部部分連接于進氣管8。

發(fā)動機具有用于封閉氣體流通于導道X2中的受控閥Z，其稱為進氣門的開啟閥，可控制該閥打開以使活動室CA的上部部分與進氣管8連通。

當發(fā)動機的活塞2由于所述開啟閥Z的打開而接近其上止點(圖1B)時，進氣回路在選定時刻與汽缸的活動室CA連通，可在活動室中建立與進氣回路中存在的壓力相同的壓力，由于前述面積之差，所述壓力自動向上推動進氣門9，進氣門在其運動中開啟進氣回路。

例如，對于由6毫米氣門桿控制的直徑為20毫米的氣門來說，下表面等于3.14平方厘米，上表面等于2.86平方厘米(3.14－0.28)，施加28千克的推力即可自動開啟進氣門9，允許對活動室CA充氣。

然后以如下方式確保進氣門9關閉：連通活動室CA與封閉室104，從而對關閉作動筒V的活塞102的上表面產(chǎn)生補充壓力，于是將進氣門9推回到其氣門座20上，關閉/封閉進氣，以允許進行膨脹室CD中的活動室CA膨脹循環(huán)。

膨脹一開始(圖1C)，封閉室104的容積就保持與發(fā)動機的膨脹室CD連通，封閉室104中容納的壓縮空氣膨脹到發(fā)動機的膨脹室CD中，產(chǎn)生作功，該作功會加入到進入活動室的荷載的膨脹作功中。

因此，根據(jù)本發(fā)明的意義，閥Y是主動配氣閥，導道X1是主動配氣導道。

膨脹結束時，汽缸的活動室和膨脹室與封閉室104之間的連通重新被封閉，在封閉室104中保持接近大氣壓力的壓力，從而允許循環(huán)更新。

由此可理解根據(jù)本發(fā)明的所謂主動配氣的運行，其中，有利地，進氣門9開啟和關閉所需的能量由儲存器和/或進氣回路中存在的壓力提供以進行開啟而由活動室中存在的壓力提供以進行關閉，然后能量再利用于在汽缸中產(chǎn)生補充作功。

封閉室104的容積數(shù)值較小，例如，非限制性地，該容積小于汽缸1排量的10％。

對于使進氣口與活動室進行連接、使封閉室104連接于膨脹室CD的導道來說，情況相同，這些導道的通過截面計算成允許流量足以在不同的室中建立壓力。

對于約為20毫米的主進氣管的直徑來說，這些不同的導道具有具有例如約為0.5至2毫米的較小直徑。

優(yōu)選地，使用機電式閥Y和Z，閥尤其呈電磁閥形式，適于和易于由電子控制盒(未示出)操縱。

另外，通過電子管理和氣動控制的操縱可使氣門具有多個啟閉速度及高精度角相位。

在上述主動配氣運行循環(huán)中，封閉室中容納的空氣量的膨脹與活動室中空氣量的膨脹一起進行，壓力損失接近從額定壓力到排氣壓力。

對圖2進行說明。

下面的說明通過與參照圖1A至1D預先描述的實施方式比較進行。

對前述設計增配以一條輔助導道X3，其使進氣管8連接于作動筒V的封閉室104。

發(fā)動機也具有用于封閉壓縮氣體、壓縮空氣在導道X3中流通的受控閥T，可控制打開該閥以使進氣管8和/或儲存器12與封閉室104連通。

因此，封閉室104帶有至少兩個導道X3和X1，其中每個導道都配有受控封閉部件T、Y，封閉部件可使封閉室104相繼地一方面與進氣回路和/或高壓儲存器12連通，另一方面與汽缸的工作和膨脹室連通。

以如下方式確保關閉進氣門9：使進氣回路和/或儲存器通過導道X3與封閉室104連通，以及控制打開所述閥T，從而在封閉活塞102的表面上產(chǎn)生補充壓力，來將進氣門9推回到其氣門座20上，關閉進氣口，以便允許進行膨脹室CD中的活動室CA膨脹循環(huán)。

因此，通過控制所述閥Y的開啟可推遲封閉室104的有效膨脹以便在循環(huán)中較晚地起作用。

膨脹一開始，或者在膨脹過程中，封閉室104的容積就與膨脹室CD連通，封閉室104中容納的壓縮空氣膨脹到膨脹室CD中，產(chǎn)生作功，該作功會加入到進入活動室CA的荷載的膨脹作功中。

大致在膨脹結束時，發(fā)動機的工作和膨脹室與封閉室104之間的連通重新被封閉，在封閉室104中保持接近大氣壓力的壓力，以允許循環(huán)更新。

對圖3進行說明。

下述說明通過與圖1A至1D所示的第一種實施方式作比較來進行。

根據(jù)該實施方式，設置機械部件，用以使進氣門9脫離其氣門座20，機械部件直接作用于進氣門9的氣門頭。

如果是應以基本恒定的轉速運轉、因而無需進氣口開啟調(diào)節(jié)變化的發(fā)動機，那么，有利地，進氣門9的開啟由于集成有這種機械裝置而得到簡化。

為此，用于控制進氣門9開啟的控制部件由指桿D或推桿構成，凸起地形成于活塞2的上表面上，面向進氣門9的面對面的氣門頭向上豎直延伸。

由于指桿的布置及尺寸確定，開啟控制指桿D適于與進氣門9的氣門頭的下表面20機械地配合，以豎直向上推動氣門頭。

正是在活塞向其上止點的行程結束的過程中，指桿D通過進氣口作用于進氣門9的氣門頭的下表面22的面對面部分上，以使進氣門脫離氣門座。

指桿D對齊于進氣門的氣門頭的下部部分定位，使得指桿略微抬起進氣門，產(chǎn)生使進氣回路與活動室CA連通的縫隙，而通過在封閉室104中在活塞102的上表面上建立補充壓力，借助與氣門桿連接的活塞102的作用，將進氣門9推回到其氣門座20上，從而關閉進氣回路，結束活動室CA的作功。

于是進氣門在增壓氣體對進氣門9的相應部分施加的差動壓力的作用下，進行其完整開啟行程。

在進氣門開啟和膨脹循環(huán)開始之后，由于活塞2下降，指桿D不再作用于進氣門9，循環(huán)的接下來部分與參照圖1A至1D所描述的循環(huán)的接下來部分相同，使用閥Y進行。

對圖4進行說明。

下面與圖2所示的第二種實施方式作比較進行說明。

改變了導道X2和用于控制進氣門開啟的相關閥Z的布置。

作動筒V是具有由活塞102分開的兩個密封室的雙作用作動筒。

下室105是用于控制進氣門9開啟的控制室，該控制室由導道X2連接于進氣管8和/或增壓氣體儲存器12。

因此，封閉室104帶有至少兩個導道X3和X1，其中每個導道都配有受控封閉部件T、Y，封閉部件可使封閉室104相繼地一方面與進氣回路和/或高壓儲存器12連通，另一方面與汽缸的工作和膨脹室連通。

進氣門9的開啟由閥Z控制，該閥向作動筒V的下室105供給增壓氣體，下室105是開啟室。

進氣門9的關閉以如下方式確保：使進氣回路和/或儲存器通過導道X3與封閉室104連通，以及控制所述閥T開啟，從而對封閉活塞102的表面產(chǎn)生補充壓力，而將進氣門9推回到其氣門座20上，關閉進氣口，以便允許膨脹室CD中的活動室CA膨脹循環(huán)。

由于活塞102經(jīng)受壓力的面積在室104側大于在開啟室105側(其差基本上相當于進氣門的氣門桿的截面面積)而獲得所述封閉。

因此，通過控制所述閥Y的開啟可推遲封閉室的有效膨脹以便在循環(huán)中較晚地起作用。

膨脹一開始，或者在膨脹過程中，封閉室104的容積則就與膨脹室CD連通，封閉室104中容納的壓縮空氣膨脹到膨脹室中，產(chǎn)生作功，該作功加入到進入活動室的荷載膨脹作功中。

大致在膨脹結束時，發(fā)動機的工作和膨脹室與封閉室104之間的連通重新被封閉，在封閉室104中保持接近大氣壓力的壓力，以允許循環(huán)更新。

根據(jù)該設計，作動筒V的活塞102相繼控制進氣門9的開啟和關閉。

根據(jù)未示出的一變型，如同對于室104那樣，可借助于導道X1'和閥Y'使室105連接于活動室，從而形成兩個平行的主動配氣回路。

封閉室104和開啟室105的容積于是可與膨脹室連通，容納在這些室中的壓縮空氣膨脹到膨脹室中，可增大在主發(fā)動機汽缸中膨脹的進入荷載的膨脹作功。

由于準無限的使用靈活性和調(diào)節(jié)可能性，根據(jù)本發(fā)明的配有“有效”進氣配氣系統(tǒng)的發(fā)動機可用于所有的地面車輛、船只、鐵路車輛、飛行器上。有利地，根據(jù)本發(fā)明的活動室式發(fā)動機也可應用于應急發(fā)電機組，同樣還應用于發(fā)電、取暖和空調(diào)的許多家用發(fā)熱發(fā)電用途。

根據(jù)本發(fā)明的活動室式發(fā)動機以采用壓縮空氣運轉來進行說明。但是，該發(fā)動機可使用任何壓縮氣體/高壓氣體，而這同樣不會超出本發(fā)明權利要求的范圍。

本發(fā)明并不局限于所描述和所示的實施例：可以在等效的限度內(nèi)改變所描述的材料、控制部件、裝置，以產(chǎn)生相同的效果。發(fā)動機汽缸的數(shù)量、其排量、相對于汽缸變化容積的活動室最大容積、以及膨脹級數(shù)都可變化。