内燃机以及用于运行内燃机的方法技术

本发明专利技术涉及一种内燃机(1)，具有至少一个气缸(2)，活塞(3)以能线性移动的方式支承在所述至少一个气缸中，其中，活塞(3)通过连杆(5)与内燃机(1)的曲轴(6)作用连接。在此规定，活塞(3)设计成线性电机(9)的动子，线性电机(9)的定子(13)的、配属于气缸(2)的、能独立运行的定子元件(14)关于气缸(2)的纵向中心轴线(4)沿周向方向部分地包围气缸(2)，以用于借助线性电机(9)将沿径向方向定向的平衡力至少暂时地施加到活塞(3)上。此外，本发明专利技术涉及一种用于运行内燃机(1)的方法。

Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine

The present invention relates to an internal combustion engine (1), having at least one cylinder (2), a piston (3) to the linear movement of the support in the at least one cylinder, wherein the piston (3) through the connecting rod (5) and (1) the internal combustion engine crankshaft (6) connection. This provision, the piston (3) into the design of linear motor (9) of the rotor, the stator linear motor (9) (13), belongs to the cylinder (2), the independent operation of the stator element (14) of the cylinder (2) of the longitudinal center axis (4) along the circumferential direction surrounded by a cylinder (2), for the linear motor (9) will balance force along the radial direction oriented at least temporarily applied to the piston (3). In addition, the present invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1).

【技术实现步骤摘要】
内燃机以及用于运行内燃机的方法
本专利技术涉及一种内燃机，具有至少一个气缸，活塞以能线性移动的方式支承在所述至少一个气缸中，其中，活塞通过连杆与内燃机的曲轴作用连接。此外本专利技术涉及一种用于运行内燃机的方法。
技术介绍
内燃机例如用于驱动机动车，就此而言即提供用于驱动机动车的转矩。内燃机具有至少一个气缸、然而优选具有多个气缸。在气缸中或者说在每一个气缸中分别以能线性移动的方式布置活塞。在运行期间，燃料以及氧化剂、尤其是氧气——例如以空气中的氧的形式——进入到气缸或者说气缸的燃烧室中，该燃烧室由气缸和活塞一起界定。燃料以及氧化剂随后进行燃烧，由此形成气体压力，该气体压力引起了活塞的用于扩大燃烧室的移位。活塞通过连杆与曲轴作用连接。曲轴将由气体压力引起的活塞线性运动转换成转动运动。在内燃机的工作间隙期间，连杆或者说其纵向中心轴线与气缸的纵向中心轴线处于可变化的角度之下。然而这意味着，不仅反作用于气体压力的、平行于气缸的纵向中心轴线延伸的纵向力反作用到活塞上，而且附加地引起了横向力，该横向力具有垂直于纵向力的作用方向的作用方向。换句话说，横向力关于气缸的纵向中心轴线沿径向方向作用到活塞上，即朝向气缸的活塞工作面挤压活塞，或者说将其挤压到活塞工作面上。横向力就此而言提高了活塞在活塞工作面上的摩擦并且相应地提高了内燃机的摩擦损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种内燃机，该内燃机相对于已知的内燃机具有下述优点：尤其是获得了较小的摩擦损失。上述情况根据本专利技术利用具有权利要求1的特征的内燃机来实现。在此规定，活塞设计成线性电机的动子，线性电机的定子的、配属于气缸的、能独立运行的定子元件关于气缸的纵向中心轴线沿周向方向部分地包围气缸，以用于借助线性电机将沿径向方向定向的平衡力至少暂时地施加到活塞上。换句话说规定了，线性电机内置到内燃机中并且同时配属于活塞。如果内燃机具有多个气缸，则所述气缸中的至少一个具有这种线性电机。不言而喻然而还可以规定，气缸中的多个气缸、尤其是气缸中的所有气缸分别配备有这种线性电机。内燃机可以具有任意的表面形状(Topographie)。例如内燃机的气缸分布到多个缸体底座上。就此而言，缸体底座中的每一个具有至少一个气缸、然而优选具有多个气缸。现在类似于前述实施方式，缸体底座中的仅一个、即缸体底座的气缸中的至少一个可以具有这种线性电机。然而还可以如此设计缸体底座的多个或所有气缸。缸体底座中的其它缸体底座可以不带有线性电机。替选地或附加地，然而还可以规定，其它缸体底座的气缸中的至少一个配备有线性电机。此外在此还可以相应地设计缸体底座的多个或所有气缸。下面总是仅对其中一个气缸和配属于其的线性电机进行研究。然而不言而喻的是，可以将这些实施方式复制到多个气缸和分别配属于其的线性电机上。线性电机具有动子和定子。动子配属于活塞或者说设计成该活塞的组成部分。而定子关于气缸位置固定地布置，尤其是定子位于内燃机的气缸曲轴箱中。线性电机可以选择性地作为马达或发电机运行；就此而言，该线性电机替选地可以称为线性机器。即可以规定，线性电机或者用于辅助内燃机，即提高了能由其产生的或提供的转矩。在这种情况下实现了线性电机作为马达运行，其中，对活塞的线性运动进行辅助，该线性运动通过气体压力引起。然而还可以规定，线性电机作为发电机运行，从而一部分由内燃机产生的或提供的转矩由线性电机使用，用于提供电能。在这种情况下，线性电机将一种力作用于活塞，该力反向于气体压力，从而降低了由内燃机产生的或者说提供的转矩。特别优选地可以在内燃机上调节多种运行模式之一，其中，线性电机在运行模式中的第一种运行模式中作为马达运行并且在运行模式中的第二种运行模式中作为发电机运行。然而当然替选地，可以规定线性电机仅作为马达或发电机运行。线性电机应以下述方式设计：利用其能将平衡力施加到活塞上。平衡力关于气缸的纵向中心轴线沿径向方向取向。平衡力在此优选为合力的分量，其能借助线性电机施加到活塞上。为了能将平衡力、即合力的沿径向方向指向的分量施加到活塞上，设置有定子的专门的设计方案。为此，设置有定子的定子元件，该定子元件能单独地运行，即与可能的其它定子元件无关地运行，尤其是可以被加载电流。定子元件沿周向方向仅部分地包围气缸。在运行线性电机时，即尤其是在为定子或可单独运行的定子元件通电流时，朝向与定子或者说定子元件背离的方向挤压活塞。就此而言，线性电机例如可以用于反作用于横向力。在这种情况下，定子或者说定子元件相应地布置，并且线性电机此外以下述方式运行：平衡力相当于横向力、尤其是在其振幅或者说大小方面。在本专利技术的另一种设计方案的范围内规定，定子元件设计成沿周向方向延伸的定子区段，其中，定子具有至少另一个沿周向方向与定子元件相邻布置的定子区段。即定子元件仅为定子的一个区段，从而除了定子元件之外还设置有至少另一个定子区段。另一个定子区段相邻于定子元件或定子区段设置。例如另一个定子区段直接相邻于该定子元件，即沿周向方向看直接连接到该定子元件上。定子元件和至少另一个定子区段也就可以沿周向方向彼此间隔开或彼此直接邻接。可以规定，定子区段和至少另一个定子区段沿周向方向完全包围气缸。然而在此，定子区段能完全与另一个定子区段无关地运行。就此而言为了施加平衡力，运行定子区段，而在其它情况下——例如当非故意地施加时——附加地或替选地运行至少另一个定子区段。例如可以规定，定子区段和至少另一个定子区段被加载不同的电压和/或电流强度，以实现所希望的平衡力。总之，仅定子元件或者说定子区段、仅另一个定子区段、或不仅定子元件且另一个定子区段能运行，以便获得线性电机的所希望的作用。本专利技术的另一种优选设计方案提出，定子布置在内燃机的、具有气缸的气缸曲轴箱中。气缸曲轴箱为此具有用于定子的相应的接纳部。接纳部例如在注塑气缸曲轴箱时构成，并且随后将定子装入到接纳部中。然而当然还可以规定，将定子注塑到气缸曲轴箱中。本专利技术的一种改进方案提出，气缸沿周向方向至少部分地由水套包围，定子沿径向方向布置在水套和气缸的活塞工作面之间。水套用于冷却内燃机、尤其是气缸曲轴箱。水套沿周向方向至少部分地、优选大部分地、尤其是完全地包围气缸。水套至少在运行内燃机期间由冷却介质、例如冷却水流经，从而在运行内燃机期间排出积累的热量。为了在线性电机的定子和动子之间尽可能最佳地构成磁通量，定子沿径向方向布置在水套和活塞工作面之间。活塞工作面在此应理解成气缸的内圆周面，活塞能沿着该内圆周面线性移动。如果活塞具有至少一个活塞环，则活塞环可以至少暂时地与活塞工作面接触或者说在其上滑动。本专利技术的另一种优选设计方案提出，气缸沿周向方向至少部分地由另一个水套包围，定子沿轴向方向相邻于所述另一个水套布置，尤其是布置在另一个水套下方。另一个水套可以与水套无关地被加载冷却介质。沿轴向方向看，另一个水套邻接于水套。替选地，另一个水套沿轴向方向与其间隔开。沿径向方向看，水套和另一个水套优选至少部分地、尤其是仅部分地或完全地重叠。优选地，另一个水套沿径向方向看不仅搭接水套、而且搭接定子。另一个水套优选布置在所述水套上方。这优选意味着，另一个水套布置在水套的背离曲轴的一侧上。相应地，定子位于另一个水套下方。本专利技术的另一种设计方案提出，定子元件至少部分地、尤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机(1)，具有至少一个气缸(2)，活塞(3)以能线性移动的方式支承在所述至少一个气缸中，其中，活塞(3)通过连杆(5)与内燃机(1)的曲轴(6)作用连接，其特征在于，活塞(3)设计成线性电机(9)的动子，线性电机(9)的定子(13)的、配属于气缸(2)的、能独立运行的定子元件(14)关于气缸(2)的纵向中心轴线(4)沿周向方向部分地包围气缸(2)，以用于借助线性电机(9)将沿径向方向定向的平衡力至少暂时地施加到活塞(3)上。

【技术特征摘要】
2016.03.26 DE 102016003803.91.一种内燃机(1)，具有至少一个气缸(2)，活塞(3)以能线性移动的方式支承在所述至少一个气缸中，其中，活塞(3)通过连杆(5)与内燃机(1)的曲轴(6)作用连接，其特征在于，活塞(3)设计成线性电机(9)的动子，线性电机(9)的定子(13)的、配属于气缸(2)的、能独立运行的定子元件(14)关于气缸(2)的纵向中心轴线(4)沿周向方向部分地包围气缸(2)，以用于借助线性电机(9)将沿径向方向定向的平衡力至少暂时地施加到活塞(3)上。2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，定子元件(14)设计成沿周向方向延伸的定子区段，其中，定子(13)具有至少另一个沿周向方向与定子元件(14)相邻布置的定子区段(16)。3.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，定子(13)布置在内燃机(1)的、具有气缸(2)的气缸曲轴箱中。4.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，气缸(2)沿周向方向至少部分地由水套(18)包围，定子(13)沿径向方向布置在水套(18)和气缸(2)的活塞工作面(15)之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，气缸(2)沿周向方向至少部分地由另一个水套(19)包围，定子(13)沿轴向方向相邻于所述另一个水套(19)布置，尤其是布置在另一个水套(19)下方。6.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，定子元...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·罗思，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE