[實用新型]具有飛輪的內燃發動機

有效

• 申請號: 200920159502.3
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN201560847U
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 賴訥·拉赫
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02B75/00
• 分類號: F02B75/00;F16F15/26
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本實用新型涉及具有曲軸、變速器、起動機裝置和飛輪的內燃發動機，其中飛輪設置在曲軸和變速器之間且為模塊化設計。

背景技術

首先，詳述明確提及的內燃發動機的構件。

內燃發動機的曲軸利用連桿力，連桿力包括燃燒室中燃料燃燒產生的氣體力和動力單元的構件的不規則運動產生的慣性力。在此背景下，活塞的振蕩往復運動特別地轉化為曲軸的旋轉運動。在此背景下，曲軸還傳遞扭矩到基本上直接連接到曲軸的飛輪，且所述曲軸通過變速器提供扭矩作為驅動扭矩到傳動系中。

曲軸具有特定的旋轉彈性，且與連接的構件特別是連桿和活塞一起形成系統，該系統能夠振蕩且通過作用在曲軸軸頸上的氣體力和慣性力受激發經受旋轉振動。

為阻尼這些旋轉振動，可以提供旋轉振動阻尼器即扭轉振動阻尼器。由于振動阻尼器的質量相對于曲軸的相對運動產生的摩擦，消除了一些旋轉振動的能量。

為減少轉速的波動，基本上通過在曲軸上設置飛輪附加地增加能夠振蕩的所述系統的質量。借助于相對較大的質量，系統可以提高慣性。曲軸的旋轉運動變得更均勻，因為系統作為整體較少受不期望的轉速波動的影響。

飛輪存儲能量，當轉速下降時飛輪再次將所述能量釋放至曲軸。即飛輪用作能量存儲裝置，一旦曲軸減速飛輪就輸出能量到其中，因此這通過施加、輸出能量給曲軸及作為整體的系統一定程度的慣性以抵消減速并保持運動。以此方式，不僅在減速的情況中，而且在加速的情況中，飛輪用來使曲軸和連接到曲軸的構件產生平滑和均勻的運動。防止或減少不希望的轉速波動。

當點火不正確或失火時，飛輪或較大質量因此具有有利作用。由于飛輪的慣性，或多或少保持曲軸的旋轉運動，即旋轉運動僅較小程度地受干擾，因為抵消了旋轉運動的變化。

根據現有技術，根據在低轉速全負荷的工況下視為最大可允許的轉速波動，配置飛輪，特別是確定飛輪尺寸即確定飛輪的質量。這導致在低轉速范圍內產生不期望的噪聲的相對較大的飛輪質量，所述噪聲由在內燃發動機和變速器之間的傳動系中的共鳴造成。

根據現有技術通過將飛輪配置為雙質量飛輪，該雙質量飛輪然后附加地具有減少在離合器和驅動之間的旋轉振動的振動阻尼器的功能，可以抵消所述影響。飛輪基本上在一端連接到曲軸且另一端通過離合器連接到變速器。

雙質量飛輪的相對較低的主要質量在低轉速范圍中不可避免地產生相對較大的轉速波動，這特別是對曲軸驅動的牽引機構驅動的耐用性和功能可靠性具有不利影響。此外，在非穩態工作模式中雙質量飛輪的相對較大整體質量及其慣性對內燃發動機的起動和內燃發動機的響應特性兩者具有不利影響。

優化到特定工作點的飛輪質量隨著內燃發動機的工況不同而改變，因此常規飛輪的不變的飛輪質量具有折衷考慮，即不可能滿足變化工況下的所有要求。在下文中給出該情況的意見，在此背景下在本實用新型的范圍內使用的術語“飛輪質量”不僅在于飛輪的實際重量，而且在于相對于曲軸的縱軸的飛輪的慣性。

相關于內燃發動機的起動，優選相對較低的飛輪質量或相對較小的飛輪慣性以便允許使用最小可能的能量消耗，即使用最少可能的燃料實施起動，且以便能夠縮短起動過程并快速起動。

在此背景下，有必要考慮到增加的內燃發動機的起動或再起動次數，因為如今改進車輛燃料消耗的構思提供停用內燃發動機，而不是在沒有瞬時動力需求的情況下繼續在怠速模式中操作。在實踐中這意味著至少當車輛靜止時，關閉內燃發動機。一個應用情況是例如在高速公路或公路上的交通阻塞中發生的時走時停交通。在城市內交通中，由于存在不協調的交通燈系統，時走時停交通不再是例外，而是慣例。其他的應用情況有帶柵欄的平交道(gated?grade?crossings)等。在這方面，內燃發動機的起動過程日益重要。

相反，在起動過程的結束之后，即只要燃料的燃燒保持曲軸的旋轉，相對較大的飛輪質量或具有相對較高慣性的飛輪就是有利的以便限制低轉速中的轉速波動。這也是因為內燃發動機特別是在低轉速范圍中基本上易受相對較大的轉速波動的影響。

當轉速升高時，相對較小的飛輪質量或具有相對較低慣性的飛輪再次是優選的，以便提高能夠振蕩且包括曲軸和飛輪的系統的扭轉的固有頻率。在此背景下，扭轉的固有頻率隨著飛輪的質量減少而增加。使扭轉的固有頻率高于內燃發動機的最大轉速以便不再產生共鳴即不能察覺到共鳴的飛輪質量將是理想的。

實用新型內容

在此背景下，本實用新型的目標包括提供一種可以實現使用不同的飛輪質量和因此使用優化到特定的工作點的飛輪質量的具有飛輪的內燃發動機。