專利名稱：用于機(jī)動(dòng)車輛的多缸直列內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)及運(yùn)行該發(fā)動(dòng)機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的多缸直列內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)及運(yùn)行該發(fā)動(dòng)機(jī)的方法背景技術(shù)
在具有直列配置的多汽缸(例如，3個(gè)汽缸)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，平衡裝置例如配重被用來減小或在某些情況下基本阻止振動(dòng)的發(fā)生(例如，一階振動(dòng))，這種振動(dòng)會(huì)通過例如第一汽缸和第三汽缸以慣性カ的形式施加在曲軸上。在這種情況下，由干“偏擺激勵(lì)”導(dǎo)致的扭矩平行于汽缸軸線對(duì)齊，并且由干“俯仰激勵(lì)”導(dǎo)致的扭矩垂直于汽缸軸線和曲軸軸線對(duì)齊。在這種情況下，偏擺激勵(lì)和俯仰激勵(lì)之間的比例可經(jīng)由被整合到曲軸內(nèi)或被聯(lián)接至曲軸的平衡塊(例如，配重)的相應(yīng)尺寸被調(diào)整。德國(guó)專利申請(qǐng)DE10245376A1公開了直列三缸往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，在傳動(dòng)系中在曲軸上提供了兩個(gè)平衡塊以減小曲軸軸承的軸承負(fù)載。曲軸中的平衡塊在垂直于曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)相對(duì)彼此形成180°角，并且產(chǎn)生相等且相反的平衡力。在傳動(dòng)系中，由平衡力形成的平衡平面與第一曲拐形成30°角。已經(jīng)做出其他嘗試來阻尼由曲軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的振動(dòng)。然而，阻尼會(huì)涉及在傳動(dòng)系中的縱向振動(dòng)和垂向振動(dòng)之間的折衷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到上述曲軸配置的幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，在德國(guó)專利申請(qǐng)DE10245376中公開的曲軸會(huì)經(jīng)受在垂直于曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線和重力軸線二者的方向上的激勵(lì)(例如振動(dòng))。該方向可被稱為偏擺軸線。由于傳動(dòng)系的慣性矩陣中的非對(duì)角項(xiàng)的原因，所以偏擺振動(dòng)可被稱為“偏擺カ矩引起”的俯仰激勵(lì)。結(jié)果，車輛中的噪聲、振動(dòng)和粗糙度(NVH)可能増大，由此減小乘客的滿意度。因此，在ー個(gè)方法中，提供了一種車輛中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可包括兩個(gè)外部活塞、曲軸和飛輪，其中每個(gè)外部活塞被設(shè)置在単獨(dú)的汽缸中并且被定位成直列配置，其中直線延伸穿過每個(gè)活塞的軸線，曲軸包括多個(gè)曲拐，每個(gè)曲拐均被聯(lián)接至單獨(dú)的活塞，并且飛輪被聯(lián)接至曲軸的第一端。發(fā)動(dòng)機(jī)還包括被聯(lián)接至曲軸的第二端的帶輪和平衡裝置，所述平衡裝置包括聯(lián)接至帶輪的第一平衡塊和聯(lián)接至飛輪的第二平衡塊，在垂直于曲軸旋轉(zhuǎn)軸線的平面上測(cè)量的在所述第一平衡塊和所述第二平衡塊之間的相對(duì)分離小于170°。當(dāng)平衡塊以此方式被定位時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間的振動(dòng)被減小。具體地，在垂直于豎直軸線和曲軸旋轉(zhuǎn)軸線的方向上的振動(dòng)被減小。此外，偏擺振動(dòng)也被減小。結(jié)果發(fā)動(dòng)機(jī)的NVH被減小，由此改進(jìn)乘客的滿意度。
在一些實(shí)施例中，第一平衡塊被定位為相對(duì)被包括在多個(gè)曲拐中的第一外部曲拐在190°處并且第二平衡塊被定位為相對(duì)第一外部曲拐在200°處。將理解當(dāng)平衡塊被以此方式定位時(shí)，可進(jìn)ー步減小俯仰和偏擺振動(dòng)。應(yīng)理解提供上面的概述用于以簡(jiǎn)化的形式引入將在詳細(xì)描述中進(jìn)ー步描述的選擇的概念。不意味著確認(rèn)所保護(hù)的本發(fā)明主題的關(guān)鍵的或基本的特征，本發(fā)明的范圍將由本申請(qǐng)的權(quán)利要求唯一地界定。此外，所保護(hù)的主題不限于克服上文或本公開的任何部分中所述的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。


圖IA-圖IB示出提供有燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的配重裝置的曲軸的示意說明書，所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)具有三個(gè)汽缸；并且
圖2A-圖2B和圖3A-圖3B示出打算說明本發(fā)明操作的圖解。圖4示出運(yùn)行機(jī)動(dòng)車輛中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法400。下面參考附圖以更多細(xì)節(jié)說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式圖I示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)50。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)50包括三個(gè)汽缸(1、2和3)和對(duì)應(yīng)的活塞(4、5和6)?；钊慌渲脼樵谄變?nèi)以往復(fù)運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)。因此，每個(gè)活塞被對(duì)應(yīng)汽缸的壁至少部分地包圍。將理解空氣/燃料混合物可被輸送至汽缸并且燃燒循環(huán)可在汽缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)，由此以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式移動(dòng)活塞。發(fā)動(dòng)機(jī)操作可被限定為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行汽缸內(nèi)的循環(huán)燃燒的時(shí)間段。發(fā)動(dòng)機(jī)50還包括聯(lián)接至每個(gè)活塞(4、5和6)的曲軸10。曲軸10繞在坐標(biāo)系中沿X-方向延伸的曲軸軸線15旋轉(zhuǎn)，如在圖IB中示出的。曲軸10包括三個(gè)曲拐(11、12和13)，在圖IA中被描繪為線。三個(gè)曲拐沿曲軸軸線15被連續(xù)地設(shè)置。在一些示例中，曲拐(11、12和13)可圍繞曲軸軸線以120°角度間距分布。曲軸10以及因此曲拐(11、12和13)被包括在傳動(dòng)系60內(nèi)。曲拐11和13是外部曲拐并且曲拐12是位于外部曲拐之間的內(nèi)部曲拐。圖IB示出具有兩個(gè)平衡塊31、32的平衡裝置30。該平衡裝置30可被配置為至少部分平衡由曲軸10處的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量/塊所導(dǎo)致的慣性力。具體地，第一平衡塊31被聯(lián)接至帶輪21，如在圖IB中示出的，并且第二平衡塊32被聯(lián)接至飛輪22，如在圖IB中示出的。帶輪21被聯(lián)接至曲軸10的第一端34并被包括在傳動(dòng)系60內(nèi)。另ー方面，飛輪22被聯(lián)接至曲軸10的第二端36并被包括在傳動(dòng)系60中。然而，將理解除了平衡塊31、32，在一些實(shí)施例中可在曲軸10 (例如，曲拐11和13)上設(shè)置附加的平衡塊，例如配重。此外在其他實(shí)施例中，平衡塊31和32可被聯(lián)接至曲軸10。繼續(xù)圖1B，附圖標(biāo)記“21”指示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)50內(nèi)的帶輪并且附圖標(biāo)記“22”指示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)50內(nèi)的飛輪。此外，平衡塊31被設(shè)置在帶輪21上并且平衡塊32被設(shè)置在飛輪22上。沿在軸線方向上延伸的曲軸軸線15在平衡塊(31和32)之間的距離大于兩個(gè)外部曲拐(11和13)之間的外部距離。因此，平衡塊(31和33)在軸線方向上延伸超出外部曲拐(11和13)。用于偏擺、俯仰和側(cè)翻運(yùn)動(dòng)的扭矩方向在圖IA中被指示。這些方向被稱為偏擺軸線、俯仰軸線和側(cè)翻軸線。側(cè)翻軸線可以是曲軸的軸線。偏擺軸線可以是豎直軸線并且俯仰軸線垂直于偏擺軸線和側(cè)翻軸線。對(duì)于作為慣性張量&和角加速度#的積的(合成)扭矩矢量汾
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權(quán)利要求
1.一種車輛內(nèi)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī),包括 兩個(gè)外部活塞，所述活塞中的每個(gè)均被設(shè)置在單獨(dú)的汽缸內(nèi)并且被定位成直列配置，其中直線延伸穿過每個(gè)所述活塞的軸線； 包括多個(gè)曲拐的曲軸，每個(gè)曲拐均被聯(lián)接至單獨(dú)的活塞； 被聯(lián)接至所述曲軸的第一端的飛輪； 被聯(lián)接至所述曲軸的第二端的帶輪；以及 平衡裝置，其包括聯(lián)接至帶輪的第一平衡塊和聯(lián)接至飛輪的第二平衡塊，在垂直于所述曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線的平面上測(cè)量的在所述第一平衡塊和所述第二平衡塊之間的相對(duì)分離小于170°。
2.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一平衡塊和第二平衡塊之間的所述相 對(duì)分離小于90°。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一平衡塊和第二平衡塊之間的所述相對(duì)分離小于10°。
4.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一平衡塊從被包括在所述多個(gè)曲拐中的第一外部曲拐偏移190°并且所述第二平衡塊從所述第一外部曲拐偏移210°。
5.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二平衡塊均軸向延伸超出被包括在所述多個(gè)曲拐中的兩個(gè)外部曲拐。
6.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述曲拐相對(duì)彼此以120度的角度分布。
7.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一平衡塊被直接聯(lián)接至所述帶輪并且所述第二平衡塊被直接聯(lián)接至所述飛輪。
8.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括被定位在所述外部活塞之間的內(nèi)部活塞。
9.一種機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括 直列配置的多個(gè)汽缸；以及 傳動(dòng)系，包括 曲軸，其在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)并且包括沿所述曲軸軸線在軸線方向上連續(xù)設(shè)置的多個(gè)曲拐，每個(gè)曲拐均被聯(lián)接至被設(shè)置在所述多個(gè)汽缸中的一個(gè)內(nèi)的單獨(dú)的活塞；以及 平衡塊，其被配置為至少部分平衡由所述曲軸中的回轉(zhuǎn)質(zhì)量所引起的慣性力，所述平衡裝置具有至少兩個(gè)平衡塊，所述平衡塊被設(shè)置成使得所述傳動(dòng)系的合力的方向以不等于零的合成角度(Y )傾斜，所述合成角度自豎直軸線測(cè)量。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述平衡塊包括第一平衡塊和第二平衡塊，所述第一平衡塊從第一曲拐偏移第一方位角a !并且所述第二平衡塊從所述第一曲拐偏移第二方位角a 2，所述第一方位角和所述第二方位角被選擇成減小所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間所述傳動(dòng)系的俯仰激勵(lì)，所述俯仰的方向垂直于所述豎直軸線和所述曲軸軸線。
11.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一方位角Ci1不等于30°并且所述第二方位角Ci2不等于210°。
12.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一方位角^從〗。。改變至少5°并且所述第二方位角％從210°改變至少5°。
13.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一方位角^從〗。。改變至少10°并且所述第二方位角Q2從210°改變至少10°。
14.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一方位角^從〗。。改變至少15°并且所述第二方位角Q2從210°改變至少15°。
15.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述所述多個(gè)汽缸包括三個(gè)汽缸。
16.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述平衡塊中的一個(gè)被設(shè)置在飛輪上并且所述平衡塊中的一個(gè)被設(shè)置在帶輪上，所述飛輪和所述帶輪被包括在所述傳動(dòng)系中。
17.—種運(yùn)行機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括 在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系，所述傳動(dòng)系包括繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)并且具有沿所述曲軸軸線在軸向方向上連續(xù)設(shè)置的多個(gè)曲拐的曲軸，每個(gè)曲拐均被聯(lián)接至被設(shè)置 在多個(gè)汽缸中的一個(gè)內(nèi)的單獨(dú)的活塞；以及平衡裝置，其被配置為至少部分平衡由所述曲軸內(nèi)的回轉(zhuǎn)質(zhì)量所引起的慣性力，所述平衡裝置包括第一平衡塊和第二平衡塊，第一平衡塊相對(duì)被包括在所述多個(gè)曲拐中的第一曲拐偏移不等于30°的第一方位角Ci1并且所述第二平衡塊相對(duì)所述第一曲拐偏移不等于210°的第二方位角a2。
18.如權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述第一方位角測(cè)量在垂直于所述曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)在所述第一曲拐和所述第一平衡塊之間的角度。
全文摘要
本文描述了一種車輛內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可包括兩個(gè)外部活塞、曲軸和飛輪，其中每個(gè)活塞被設(shè)置在單獨(dú)的汽缸中并被定位成直列構(gòu)造，其中直線延伸穿過每個(gè)活塞的軸線，曲軸包括多個(gè)曲拐，每個(gè)曲拐均被聯(lián)接至單獨(dú)的活塞，并且飛輪被聯(lián)接至曲軸的第一端。發(fā)動(dòng)機(jī)還包括被聯(lián)接至曲軸的第二端的帶輪以及平衡裝置，所述平衡裝置包括聯(lián)接至帶輪的第一平衡塊和聯(lián)接至飛輪的第二平衡塊，在垂直于所述曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線的平面上測(cè)量的在所述第一平衡塊和所述第二平衡塊之間的相對(duì)分離小于170°。
文檔編號(hào)F02B75/32GK102853026SQ201210224068
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者M·羅里格 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司