本实用新型专利技术涉及具有至少一个汽缸并且具有包括曲轴的曲柄传动机构的内燃发动机，其中安装在曲轴箱中的曲轴针对每个汽缸具有相关曲轴曲拐，所述曲轴曲拐被设置成沿着该曲轴的纵轴线间隔开，并且用作不平衡的至少一个补偿配重被设置在所述曲轴上在与所述至少一个曲轴曲拐相反的一侧上，以用于质量补偿。本实用新型专利技术提供一种所述类型的内燃发动机，该内燃发动机关于质量补偿被优化。
【技术实现步骤摘要】
具有至少一个汽缸并具有包括曲轴的曲柄传动机构的内燃发动机
本技术涉及具有至少一个汽缸并且具有包括曲轴的曲柄传动机构的内燃发动机，其中 -安装在曲轴箱中的曲轴针对每个汽缸具有相关曲轴曲拐，其中，该曲轴曲拐被设置成沿着曲轴的纵轴线间隔开，并且 -用作不平衡的至少一个补偿配重被设置在该曲轴上在与至少一个曲轴曲拐相反的一侧上，以用于质量补偿。 而且，本技术涉及用于制造这类内燃发动机的曲轴的方法。
技术介绍
曲柄传动机构包括曲轴、活塞、活塞销和连杆，每个连杆均经由设置在小连杆头孔中的活塞销被枢转地连接于相关活塞并且在大连杆头孔中被可旋转地安装在曲轴的曲柄轴颈上。 活塞用来将通过燃烧产生的气体力传递给曲轴。活塞承受的该气体力以这种方式经由活塞销传递给连杆并且由此传递给曲轴。 活塞、活塞销、连杆和曲轴的设置将活塞专有的摆动转变成曲轴的旋转运动。连杆沿着汽缸孔纵轴线的方向部分地旋转并且部分地摆动运动。 气体力沿着汽缸孔纵轴线的方向下压该活塞，其中从上止点(TDC)开始，活塞被气体力驱动成加速运动。试图以其向下运动躲避该气体力的活塞必须在这个向下运动上将该气体力传递给与其枢转地连接的连杆。为此，活塞通过活塞销将作用在其上的气体力传递给连杆，并且试图加速这个向下运动。随着活塞和与其连接的部件，具体说是和连杆一起，接近下止点(BDC)，其减速，以便然后在下止点(BDC)完成反向运动。 内燃发动机(即，发动机)和相关的辅助装置是其振动行为会被影响的可振动系统。在冲击和力的激励下最有关的可振动系统或部件是曲轴箱、汽缸体、汽缸盖、阀驱动装置以及也是本技术的主题的曲柄传动机构。这些部件承受质量和气体力。 经由被枢转地安装在各个曲柄轴颈处的连杆被引入到曲轴中的临时变化的旋转力将曲轴激励成旋转振动。这些旋转振动既导致来自固体传播的声音发射的噪音又导致来自传输到车身内和内燃发动机内的固体传播的声音的噪音，其中也可以产生对驾驶舒适性有不利影响的振动，例如在乘客厢中方向盘的振动。当曲轴在其固有的频率范围内被激励时，可以发生高旋转振动幅度，这甚至能够引起疲劳破裂。这表明振动不仅在噪音设计方面而且在部件强度方面都是很重要的。 曲轴的旋转振动经由正时传动机构或凸轮轴传动机构被不希望地传递给凸轮轴，其中，凸轮轴本身也是可振动系统并且能够激励其他的系统振动，具体说，激励阀驱动机构振动。振动也可以通过由曲轴驱动的牵引器件被传递给其他辅助装置。而且，曲轴的振动被传递给车辆传动系，经由车辆传动系振动可以被传递远至车辆轮胎。 在四冲程内燃发动机的曲轴曲拐处形成的旋转力是周期性的，其中该周期经过曲轴的两圈/两次回转。通常，旋转力的形成是通过傅里叶分析被分解为其谐波元素以便允许推导旋转振动的激励。实际的旋转力的形成由一个恒定的旋转力和多个具有不同的旋转力幅度和频率或振动计数的简谐变化的旋转力构成。每个谐波的振动计数ni对曲轴或发动机的旋转速度η的比例被看作是谐波(harmonic)的阶数i。 由于质量和气体力作用在曲轴上的高动态载荷，所以在内燃发动机设计期间，目的是实现尽可能广泛的，即尽可能优化的质量补偿。术语“质量补偿”外延地涵盖所有补偿或减少质量力的效果的措施。在这方面，质量补偿还包括由质量力引起的力矩的补偿。 在各个情况下质量补偿能够通过曲轴曲拐和汽缸的数目和设置的目标匹配来实现。 以这种方式，直列式六缸发动机能够充分地平衡。六个汽缸成对地组合使得它们作为汽缸对并行地机械地运行。因此第一和第六汽缸、第二和第五汽缸以及第三和第四汽缸组合成汽缸对，其中三个汽缸对的曲轴轴颈或曲拐设置在曲轴上，每对偏移120°C A。以并行方式机械地运行是指以并行方式机械地运行的两个汽缸的两个活塞在相同的。C A(曲轴角度)处在上止点(TDC)和下止点(BDC)。 在直列式三缸发动机中，通过选择合适的曲轴曲拐也能够充分地补偿第一阶质量力和第二阶质量力，但是由所述质量力引起的力矩不能被充分地补偿。 完全的质量补偿不是总能够实现的，所以必须采取另外的措施，例如，在曲轴上设置配重和/或给内燃发动机装备至少一个平衡轴。 所有措施的出发点是考虑曲轴被由气体力和曲柄传动机构的质量力构成的临时变化的旋转力加载。曲柄传动机构的质量，即，连杆、活塞、活塞销、活塞环和曲轴本身的各个质量，能够被分成摆动代用质量和旋转代用质量。通过设置在曲轴上的配重能够容易补偿该旋转代用质量的质量力的外部效果。 在由摆动代用质量引起的质量力的情况下补偿是比较困难的，因为这是大致由第一阶质量力和第二阶质量力构成的，其中高阶质量力可以忽略。 通过设置具有对应的配重的两个倒转轴一叫做平衡轴一能够几乎完全补偿每阶的质量力。用于补偿第一阶质量力的轴以发动机旋转速度运行，并且用于平衡第二阶质量力的轴以两倍发动机旋转速度运行。这种质量补偿方法是非常成本昂贵的、复杂的并且具有大重量，需要很大的安装空间。在补偿第一阶质量力的背景下，曲轴可以同时用作平衡轴，即它能够代替两个平衡轴之一，因此至少可以减小用于质量补偿所需要的重量和空间。 甚至当质量力被完全补偿时，由于各个汽缸的质量力作用在汽缸中心平面内而产生质量力矩。在各情况下，这些质量力矩能够由至少一个装备有配重的平衡轴来补偿。这进一步增加了用于总的质量补偿的所需空间、成本和重量。 在直列式三缸发动机中，由第一阶质量力引起的力矩例如通过以发动机旋转速度与曲轴相反地旋转的单个平衡轴来补偿，在该轴的两端，用作不平衡的两个补偿配重被设置成偏移地即扭转180°。 可替代地，在直列式三缸发动机中，例如能够通过用作不平衡的两个倒转补偿配重来补偿由第一阶质量力引起的力矩，其中第一个补偿配重以与曲轴相同的方向旋转，而第二个补偿配重以与曲轴相反的方向旋转。上面所述的质量补偿的基本区别在于用作不平衡的两个补偿配重彼此相反地旋转。因此，两个补偿配重不设置在诸如轴的相同载体上，而是设置在不同载体上，所述不同载体赋予它们沿着不同旋转方向的旋转运动。用于第一个补偿配重的载体可以是，例如，曲轴本身或与曲轴连接的物体，例如，飞轮。第二个补偿配重需要沿着与曲轴相反方向旋转的载体，该载体本身也能够被曲轴驱动。 正如在上面详细说明的，补偿质量力和/或质量力矩的许多构思需要在曲轴上设置用作不平衡的补偿配重。 旋转代用质量的质量力的外部作用，例如，可以通过设置在曲轴上的补偿配重被完全补偿。在这里，至少一个用作不平衡的补偿配重在与至少一个曲轴曲拐相反的一侧上被设置在曲轴上，以用于质量补偿。 而且，用于补偿由例如直列式三缸发动机的第一阶质量力引起的力矩的许多构思可以利用设置在曲轴上的用作不平衡的补偿配重。 以上面所述的方式在曲轴上设置补偿配重会导致结构问题。当活塞通过下止点时，用作不平衡的并且设置在与属于该活塞的曲轴曲拐相反的一侧上的补偿配重位于紧靠该活塞的下方，即在面向该活塞的一侧上。当曲轴旋转时必须防止活塞与补偿配重之间的接触。通常，补偿配重在面向外的一侧上具有弧形形状，其中沿着圆周方向延伸的补偿配重的外侧具有距曲轴的纵轴线基本不变的距离R。 然而，在曲轴箱中的受限制的空间条件经常使得补偿质量的设置变得困难，或者，因为可用的结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有至少一个汽缸并且具有包括曲轴(2)的曲柄传动机构(1)的内燃发动机，其特征在于 ‑被安装在曲轴箱的所述曲轴(2)针对每个汽缸具有相关曲轴曲拐(3)，其中，所述曲轴曲拐(3)被设置成沿着所述曲轴(2)的纵轴线(2a)间隔开；和 ‑用作不平衡的至少一个补偿配重(4)被设置在所述曲轴(2)上在与所述至少一个曲轴曲拐(3)相反的一侧上，以用于质量补偿， 其中 ‑所述至少一个补偿配重(4)在面向外的一侧上具有弧形形状，其沿着圆周方向延伸的外侧(4b)距参考轴线(6)具有恒定距离S，该参考轴线(6)平行于所述曲轴(2)的所述纵轴线(2a)并与所述曲轴(2)的所述纵轴线(2a)间隔一个距离Δ，其中所述参考轴线(6)被设置在从所述曲轴(2)的所述纵轴线(2a)开始、背离所述补偿配重(4)的一侧上。
【技术特征摘要】
2013.04.17 DE 102013206931.61.一种具有至少一个汽缸并且具有包括曲轴(2)的曲柄传动机构(1)的内燃发动机，其特征在于 -被安装在曲轴箱的所述曲轴(2)针对每个汽缸具有相关曲轴曲拐(3)，其中，所述曲轴曲拐(3)被设置成沿着所述曲轴(2)的纵轴线(2a)间隔开；和 -用作不平衡的至少一个补偿配重(4)被设置在所述曲轴(2)上在与所述至少一个曲轴曲拐(3)相反的一侧上，以用于质量补偿， 其中 -所述至少一个补偿配重(4)在面向外的一侧上具有弧形形状，其沿着圆周方向延伸的外侧(4b)距参考轴线(6)具有恒定距离S，该参考轴线(6)平行于所述曲轴(2)的所述纵轴线(2a)并与所述曲轴(2)的所述纵轴线(2a)间隔一个距离△，其中所述参考轴线(6)被设置在从所述曲轴(2)的所述纵轴线(2a)开始、背离所述补偿配重(4)的一侧上。2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于属于一个汽缸的每个活塞(5)经由连杆被枢转地连接于所述曲轴(2)，其中所述连杆在一端经由活塞销被枢转地连接于所述活塞(5)并且在另一端被可旋转地安装在所述曲轴(2)的相关曲轴曲拐(3)的曲柄轴颈(3b)上。3.根据权利要求2所述的内燃发动机，其特征在于所述至少一个活塞(5)的纵轴线(5a)与所述曲轴(2)的纵轴线(2a)相交。4.根据权利要求3所述的内燃发动机，其特征在于当所述活塞(5)处在下止点时，被所述两个纵轴线(2a、5a)横跨的平面形成所述至少一个补偿配重(4)的中心平面(4a)。5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·拉赫，J·邦泽，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：新型
国别省市：美国;US
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