[发明专利]用于平衡车辆中的内燃发动机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆的往复式内燃发动机的优化惯性平衡方法。

本发明发现一种具有串联的奇数个、通常三个或五个气缸的发动机的特别有利的应用，其解决了平衡的特殊难题，更一般而言是具有包括具有很少几何对称面的移动连接件。

背景技术

在往复式内燃发动机中，已知平衡由移动连接件(attelage)的移动，特别是曲轴的旋转、活塞在气缸中的平移和连杆的旋转与平移所产生的惯性力，以避免发动机的振动使这些内部移动发生。

参照例如斯沃博达(Swoboda)参考论著(往复式发动机力学，德西尼布版本，1984年)，其详细记载了用于实现该平衡的不同技术。典型实施方式是区分具有旋转运动的块体(旋转块)和具有平移运动的块体(往复块)，目的在于对两种类型的运动块体的每一种类型叠加必要的平衡。

旋转块的平衡通常是通过加入配重来进行，配重与曲轴的轴颈相对，并通常集成在曲轴的结构中。

往复块的平衡可根据多种不同技术进行。一种技术涉及加入一个或多个附加轴，所述平衡轴被曲轴驱动旋转，并且允许抵消由往复块产生的惯性力。Swoboda的文献描述了基于使用加入原始移动连接件的反向旋转的平衡轴的多种方法。对于串联式三缸发动机，这种方法允许使发动机的一次旋转全部地平衡往复块对动力传动系统(groupemoto-propulseur)产生的原始惯性力的贡献。

然而，平衡轴的使用尤其具有以下缺点：产生额外的生产成本、增加发动机的重量及其结构的复杂性，并可能产生与难以控制其驱动有关的噪声。

在无需平衡轴的其它技术中，通过加入与曲轴相连的平衡块来实现惯性力的部分平衡。在这种情况下，串联式三缸动力传动系统例如将根据1次发动机产生或多或少更大的纵摆和/或首摇力矩。使用已久的技术尤其涉及使用与曲轴轴线共面的块体，曲轴轴线的平面与发动机筒体的轴之间具有30°的角度。

文件FR1046797和DE972427描述了需要附加块体的往复式发动机的移动连接体的惯性平衡方法，附加块体中的两个被放置在曲轴的端部。该平衡使用制成环形或圆弧形的镂空部和/或配重实现。安置在曲轴(发动机飞轮、定时滑轮)端部以参与移动连接件的惯性力的平衡的配重或镂空部的使用还描述于文件DE102009047545、文件DE10245376以及文件FR2779493中。

文件DE102011000585还描述了弹性机构的使用，该弹性机构允许块体的位置根据发动机的转速而变化，以获得适应性平衡。

在例如文件DE102011078356中描述的其它方法中，加入的配重的角位置不对应于30°(模180°)的常用角位置理论值，而对应于不同值(例如25°或20°)，这尤其允许降低动力传动系统的角加速度。

现有方法的缺点尤其在于在确定用于平衡惯性力的配重和/或镂空部的尺寸值的确定中，其不总是在车辆乘车人感受到的振动的角度上的最适宜状态。事实上，在与车辆总体设计和其中的发动机装配例如连接点的位置、发动机悬挂舱的腔室相关的多种元素与发动机的移动连接件的曲轴的平衡相互作用，给出不能令乘车人满意的结果。

另外，某些确定尺寸的方法是基于意味着很大程度简化的力学系统的机械建模的使用。例如，动力传动系统被认为不可变形、其惯性中心可降低，并由3D惯量矩阵可表示，并且舱的刚度被假设为线性的。然而，这样的简化会导致由往复式发动机产生的不良噪声和振动的代表性不佳。

发明内容

本发明是涉及通过提供一种车辆往复式内燃发动机的惯性平衡方法解决这些缺点中的至少一个，所述车辆往复式内燃发动机的惯性平衡方法的特征在于，其包括在所述往复式内燃发动机的结构外通过最小化可在车辆内测定的振动和/或噪声水平确定与所述往复式内燃发动机的曲轴相连的不平衡物(balourds)的尺寸参数的步骤。

本发明因此并非允许最小化目标是仅有的发动机的振动和/或噪声的量，而是允许最小化由发动机产生的在车辆整体中可被乘车人负面地感知的振动和/或噪声的量。这些振动和/或噪声的量总体上相关，但在发动机曲轴的平衡的实施的角度上既不相同也不相等。换言之，由本发明提供的最佳调整是针对于“车辆”系统，而不仅仅针对于“单独的发动机”的系统。

根据一种实施方式，振动和/或噪声的水平是在车辆座舱内可测定的。

根据一种实施方式，振动和/或噪声的水平在时间域内测定。该可变“时间”具有的优点是靠近对于乘车人可感受的量值的区域。

根据一个实施方式，所述不平衡物由设置在所述往复式内燃发动机的所述曲轴的端部的至少两个配重和/或镂空部组成。