[发明专利]扭矩波动补偿装置

说明书

相关申请

本申请要求在2013年3月12日提交的美国临时申请No.61/776,838的权益，该临时申请以全文引用的方式并入到本文中。

技术领域

本发明涉及内燃机，并且更具体而言，涉及用于内燃机的扭矩波动补偿装置。

背景技术

由于内燃机技术的近来的改进，存在减小车辆中所用的内燃机大小的趋势。这种改进也导致更高效的车辆，同时维持类似的性能特征和消费者喜爱的车辆形状因素。

用于内燃机的一种常见的改进是添加增压器或涡轮增压器。通常，添加增压器或涡轮增压器用来提高在排量和发动机缸数量上减少的发动机的性能。这种改进通常导致发动机增加的扭矩势能，允许在车辆变速器中使用更长齿轮比。在变速器中更长的齿轮比允许发动机减速。发动机减速是以较低操作速度来操作发动机的行为。这种改进通常导致改进的燃料经济性，与常规发动机相比接近其最高效率水平操作持续更长时间和减少的发动机排放。

然而，在某些设计中，发动机减速可能导致在发动机低操作速度，扭矩波动不合需要地增加。例如，当发动机以低怠速操作时，显著增加的扭矩波动可能出现在发动机输出，扭矩波动是熟知的发动机动态，其由于内燃机操作循环的每个动力冲程期间扭矩并不恒定地但周期性地递送而造成。图1是示出发动机四冲程循环期间发动机的扭矩输出的曲线图。在四冲程循环中，对于发动机的每个缸而言，曲轴每两转发生一次扭矩波动。因此，四缸发动机将在每次曲轴转动时具有两次扭矩波动，而三缸发动机将在每两次曲轴转动时具有三次波动。

扭矩波动的振幅也随着发动机的操作速度和施加到发动机的负荷而变化。扭矩波动的相位随着操作速度和施加到发动机的负荷而变化。扭矩波动可能造成发动机附近的车辆部件的许多问题，诸如，但不限于：部件上增加的应力、部件增加的磨损和部件向剧烈振动暴露。这些问题可能会损坏车辆的动力系并且导致车辆较差的可驾驶性。为了减轻这些问题的影响、使发动机平稳操作并且改进发动机的总性能，可以使用发动机平衡方法来补偿扭矩波动。许多已知的方案可用于多缸配置以减小或排除扭矩波动所造成的应力和振动。

扭矩波动补偿器装置是本领域中熟知的，已知的装置具有许多缺点。在许多常规车辆中，使用至少一个飞轮来补偿扭矩波动。图2示出了常规的基于飞轮的阻尼系统。在其它应用中，可以使用双质量飞轮系统。飞轮的惯性阻尼曲轴的旋转移动，这便于以基本上恒定速度运行的发动机操作。飞轮也可以组合其它阻尼器和吸收器使用。

然而，飞轮重量可能变成这种扭矩波动补偿装置中的因素。较轻飞轮更快加速但也更快地失去速度，而与较轻飞轮相比，较重飞轮更好地保持速度，但较重飞轮更难减速。然而，较重飞轮提供更平稳的动力递送，但使得相关联的发动机响应性较差，并且减弱了精确地控制发动机的操作速度的能力。

除了飞轮重量之外，常规惯性和阻尼系统的另一问题在于缺乏适应性。常规惯性和阻尼系统被设计成用于最差操作条件并且必须足够大以阻尼在较低操作速度的振动。因此，常规惯性和阻尼系统并未针对较高操作速度进行优化，导致不足的性能。

有利地发展一种扭矩波动补偿装置，其能被动地或动态地适应扭矩波动的振幅和相位，同时最小化对内燃机操作的干涉。

发明内容

本发明提供了一种扭矩波动补偿装置，令人吃惊地发现这种扭矩波动补偿装置能被动地或动态地适应扭矩波动的振幅和相位同时最小化对内燃机操作的干涉，

在一实施例中，本发明针对于一种用于内燃机的扭矩波动补偿装置。扭矩波动补偿装置包括第一构件、第二构件和第三构件。第一构件与所述内燃机的输出成驱动接合。第二构件与第一构件成驱动接合。第三构件与第二构件成驱动接合。在第一构件与第三构件之间的角偏差造成第三构件的周期性加速。第三构件的周期性加速通过第一构件向内燃机的输出施加扭矩。

在另一实施例中，本发明针对于一种用于内燃机的扭矩波动补偿装置。扭矩波动补偿装置包括第一构件、第二构件、飞轮、中空构件和调整装置。第一构件与内燃机的输出成驱动接合。第二构件与第一构件成驱动接合。飞轮与第二构件成驱动接合。中空构件绕飞轮可旋转地安置。调整装置联接到中空构件。可使用调整装置来配置在第一构件与飞轮之间的角偏差。在第一构件与飞轮之间的角偏差造成飞轮的周期性加速。飞轮的周期性加速通过第一构件向内燃机的输出施加扭矩。