[發(fā)明專利]單缸平衡系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410766670.4
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN105275607A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·C·薩伊多維茨;C·D·索恩;J·T·貝科夫斯基;T·W·勒羅伊;R·W·艾伯特
• 申請（專利權(quán)）人: 科勒公司
• 主分類號: F02B75/16
• 分類號: F02B75/16;F16F15/26
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 賈博雍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及一種用于發(fā)動機(jī)的平衡系統(tǒng)，或更具體地，涉及一種用于單缸發(fā)動機(jī)的平衡系統(tǒng)，該單缸發(fā)動機(jī)包括由主平衡軸驅(qū)動的次平衡軸。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)物體產(chǎn)生慣性力，如果不平衡則會產(chǎn)生振動。示例可見于洗衣機(jī)的不平衡負(fù)荷或車輛的未對準(zhǔn)的車輪。內(nèi)燃機(jī)也包括產(chǎn)生慣性力的活動部件。慣性力引起振動和噪音。內(nèi)燃機(jī)包括一個或多個活塞，所述活塞經(jīng)過相應(yīng)的汽缸在循環(huán)路徑中移動。活塞的速度是可變的且在經(jīng)過循環(huán)路徑時不斷變化。

小型內(nèi)燃機(jī)可用于諸如鏈鋸、割草機(jī)、木材削片機(jī)、樹樁打磨機(jī)、混凝土鏝刀、挖掘機(jī)、混凝土鋸、移動鋸木機(jī)、雜草修剪機(jī)、全地形車、木材分割機(jī)、壓力式清洗機(jī)、園林耕作機(jī)、掃雪機(jī)、焊接設(shè)備、發(fā)電機(jī)、摩托車、踏板車和其他裝置中。發(fā)動機(jī)的運(yùn)動產(chǎn)生不平衡力，所述不平衡力導(dǎo)致振動，該振動尤其會影響諸如裝置的腳踏板、方向盤、手柄和座椅等與用戶接觸的位置。振動對用戶來說是不舒服的，甚至可能導(dǎo)致疲勞、誤操作或意外事故。

附圖說明

示例性的實施方式將參見下面的附圖進(jìn)行描述。

圖1示出了示例性的單缸發(fā)動機(jī)。

圖2示出了針對單缸發(fā)動機(jī)的示例性的圖。

圖3示出了用于圖1的單缸發(fā)動機(jī)的示例性的平衡系統(tǒng)。

圖4示出了包括一個次平衡軸的示例性系統(tǒng)。

圖5示出了來自圖4的系統(tǒng)的作用力的示例性圖。

圖6示出了包括兩個次平衡軸的示例性系統(tǒng)。

圖7示出了來自圖6的系統(tǒng)的作用力的示例性圖。

圖8示出了包括兩個次平衡軸的另一示例性系統(tǒng)。

圖9示出了用于發(fā)動機(jī)平衡系統(tǒng)的示例性流程圖。

圖10示出了用于控制或測量發(fā)動機(jī)平衡系統(tǒng)的運(yùn)行的示例性計算裝置。

具體實施方式

下面的示例包括用于平衡單缸發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)曲軸和往復(fù)式活塞的作用力的系統(tǒng)和方法。由于沒有多個活塞彼此部分地平衡，單缸發(fā)動機(jī)特別容易受到不平衡作用力的影響。各種配重布置可以用來減少不平衡作用力。

圖1示出了示例性的單缸發(fā)動機(jī)10。單缸發(fā)動機(jī)10包括至少一個活塞11、連桿13和繞中心軸線17旋轉(zhuǎn)的曲軸15。附加的、不同的或更少的部件可以被包括。

單缸發(fā)動機(jī)10產(chǎn)生作用力，其可被歸類為往復(fù)作用力和旋轉(zhuǎn)作用力。活塞11由缸體約束從而在線性路徑中產(chǎn)生線性運(yùn)動和往復(fù)作用力。連桿13可被模擬(model)為在一端為往復(fù)作用力而在另一端為旋轉(zhuǎn)作用力。

活塞11經(jīng)過循環(huán)改變速度，在靠近汽缸中心處達(dá)到最高速度但朝向和遠(yuǎn)離汽缸孔頂部和底部減速和加速。來自加速度變化的慣性力由活塞11施加于連桿13和曲軸15。任何不平衡作用力然后施加到曲軸15的軸承和單缸發(fā)動機(jī)10的曲軸箱以及包括該發(fā)動機(jī)的機(jī)器或裝置的框架上。通過與用戶接觸的手柄、方向盤或者座椅，這些不平衡作用力作為振動被感受到。

活塞11、連桿13和曲軸15的運(yùn)動還產(chǎn)生高階作用力或諧波。該作用力可以包括無限數(shù)量的諧波。最顯著的諧波包括與曲軸15的速度相關(guān)的主作用力和與曲軸15的速度的兩倍相關(guān)的次作用力。

活塞11處于上死點時，主作用力與次作用力對齊且作用力是累加的。取決于連桿13的長度或單缸發(fā)動機(jī)10的其它尺寸，次作用力可以使主作用力增加大約預(yù)定的百分比。當(dāng)活塞11處于下死點時，主作用力和次作用力是減消的。取決于連桿13的長度或單缸發(fā)動機(jī)10的其它尺寸，次作用力可以使主作用力減小大約預(yù)定的百分比。當(dāng)連桿13的長度是沖程周長的兩倍，預(yù)定百分比可以是約25％。

單缸發(fā)動機(jī)10產(chǎn)生的作用力也可以按照方向來歸類。箭頭12示出了在汽缸孔方向上的作用力(例如，垂直作用力)。箭頭14示出了在垂直于汽缸孔方向上的作用力(例如，水平作用力)。圖2示出了用于圖1中不包括平衡軸或平衡配重的單缸發(fā)動機(jī)的不平衡作用力的示例性圖表18。在汽缸孔方向上的作用力在垂直軸線上示出，且垂直于汽缸孔的方向上的作用力在水平軸線上示出。