[发明专利]用于补偿往复式活塞内燃发动机的自由惯性力的装置

说明书

本申请涉及用于补偿往复式活塞内燃发动机的自由惯性力的装置。描述用于减小往复式活塞内燃发动机的惯性力的系统和方法。所述系统和方法可以以汽缸中的活塞的形式提供配重，所述配重经由电磁体被移动。配重可以经由交流电流以对应于发动机转速的频率移动。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年7月22日提交的德国专利申请No.102016213483.3的优先权。上述引用申请的全部内容通过引用整体并入本文用于所有目的。

技术领域

本申请涉及用于运转发动机的方法和系统。该方法和系统对于具有可导致发动机振动的汽缸配置的小排量发动机可尤其有用。

背景技术

往复式活塞内燃发动机是借助于线性地移动的活塞经由连杆和曲轴将燃烧气体的体积的变化转变为旋转运动的发动机。汽缸中的燃烧气体的膨胀对活塞做功，其通过连杆被传递至曲轴。因而，活塞的振荡运动被转变成旋转运动。往复式活塞内燃发动机依照根据两冲程或四冲程方法的规则运转。

由于活塞和连杆的往复运动以及由于曲柄驱动(crank drive)的非均匀传输特性，惯性力发生，该惯性力被吸收在发动机轴承中并且激发相邻的结构振动。

曲柄驱动的线性移动零件的惯性力(振荡质量)能够通过级数展开(seriesexpansion)来描述，其中所述级数展开的第一元素描述一阶自由惯性力，而所述级数展开的第二元素描述二阶自由惯性力。

为了补偿二阶自由惯性力，在直列式发动机的情况下需要至少六个汽缸或者在V型发动机的情况下需要至少八个汽缸，或者需要平衡轴，在该平衡轴上合适的平衡重以曲轴旋转速率的二倍流转(circulate)。在具有少于六个汽缸的直列式发动机以及具有少于八个汽缸的V型发动机的情况下，经常使用平衡轴。用于实现完全质量补偿的另一个可能包括使用两个反向旋转的曲轴，诸如，例如在H型发动机的情况下。因此，即使2汽缸发动机也能够完全平衡。

为了实现消耗的降低，在所谓的精简例如汽缸的数量从4减少到3期间，因为以此方式内部面积和因此活塞的摩擦面积以及来自燃烧室的外部热损失能够降低。这样的3汽缸发动机被实施为其中汽缸以串联方式相继布置的直列式发动机。此外，这些发动机相对紧凑并且能够以比四汽缸发动机更有利的成本制造。这些发动机用作摩托车和汽车的驱动，后者尤其用于普通级轿车以及最近也用在紧凑级轿车中。

与四汽缸直列式发动机相比，三汽缸直列式发动机自然具有稍微较差的平稳运行(尽管三汽缸直列式发动机比两汽缸直列式发动机好)，因为点火间隔较长以及自由惯性力矩发生。一阶自由惯性力矩和二阶自由惯性力矩二者发生。通过平衡轴，一阶自由惯性力矩能够被补偿；由于高成本，二阶自由惯性力矩未被补偿。

此外，从JP H 05178046 A可知，使用电磁驱动的配重来主动减振。

因此，本发明的目的是展示其中能够以较低成本补偿自由惯性力的方式。

发明内容

本发明的目的通过用于补偿具有至少两个活塞的往复式活塞内燃发动机的自由惯性力的装置实现，该装置包括：至少两个配重，至少两个配重中的每个能够在两个端部位置之间移位，并且用于移位对应的配重的电磁体与至少两个配重中的每个相关联，其中配重在往复式活塞内燃发动机的曲轴的轴向方向上与相邻的相应的活塞相关联，并且提供了控制单元，该控制单元借助于相关联的电磁体以与相应的相关联的活塞反相的方式(inantiphase to)移位配重。此外，旋转速率检测器检测往复式活塞内燃发动机的旋转速率，比较器将检测到的旋转速率与阈值进行比较，并且如果检测到的旋转速率小于阈值，则控制单元向至少两个电磁体提供电流。