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发动机

阅读：1023发布：2020-05-27

专利汇可以提供发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种发动机 (1)，具有活塞 (3)和连杆机构 (4)，其中连杆机构(4)具有横杆 (6)，横杆在一端通过第一铰接部(P2)与在活塞(3)上铰接布置的连杆(7)连接且在另一端通过第二铰接部(P4)与能操纵的控制杆(8)连接，控制杆(8)布置为能绕第三铰接部(P5)摆动，横杆(6)在第一铰接部(P2)和第二铰接部(P4)之间通过第四铰接部(P3)与曲轴 (5)的连杆轴颈(9)连接，该连杆轴颈与发动机(1)的曲轴(5)的旋转轴线(10)间隔开。在曲轴(5)的旋转轴线(10)和第三铰接部(P5)之间的侧向距离(x)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少-1.0，尤其是-1.23或-1.78。，下面是发动机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种发动机(1)，具有至少一个在气缸(2)中能在最大行程(h)上轴向移动的活塞(3)和用于调节发动机(1)的压缩的连杆机构(4)，其中所述连杆机构(4)具有横杆(6)，所述横杆在一端通过第一铰接部(P2)与在活塞(3)上铰接布置的连杆(7)连接且在另一端通过第二铰接部(P4)与能操纵的控制杆(8)连接，其中控制杆(8)布置为能绕第三铰接部(P5)摆动，其中横杆(6)在第一铰接部(P2)和第二铰接部(P4)之间通过第四铰接部(P3)与曲轴(5)的连杆轴颈(9)连接，该连杆轴颈与发动机(1)的曲轴(5)的旋转轴线(10)间隔开，
其特征在于，在曲轴(5)的旋转轴线(10)和第三铰接部(P5)之间的侧向距离(x)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少-1.0，尤其是-1.23或-1.78。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，偏心段(9)和旋转轴线(10)相距的距离(r)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少0.3，尤其是0.34或0.37。
3.根据前述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于，在旋转轴线(10)和第三铰接部(P5)之间的水平距离(y)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少-0.6，尤其是-0.65。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于，在第二铰接部(P4)和第三铰接部(P5)之间的距离(a)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少1.2，尤其是1.27或
1.74。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于，在第四铰接部(P3)和第二铰接部(P4)之间的距离(b)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少1.3，尤其是1.32或
1.64。
6.根据前述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于，在第一铰接部(P2)和第四铰接部(P3)之间的距离(c)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少0.5，尤其是0.57或
0.62。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于，在第一铰接部(P2)和活塞(3)之间的距离(d)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少1.5，尤其是1.57或1.75。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于，偏距(s)与活塞(3)的最大行程(h)的比例为至少0.3，尤其是0.41或0.47。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发动机，其特征在于，活塞(3)的最大行程(h)为至少84mm，尤其是92.8mm。

说明书全文

发动机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发动机，具有至少一个在气缸中能在最大行程上轴向移动的活塞和用于调节发动机的压缩的连杆机构，其中所述连杆机构具有横杆，所述横杆在一端通过第一铰接部与在活塞上铰接布置的连杆连接且在另一端通过第二铰接部与能操纵的控制杆连接，其中所述控制杆布置为能绕第三铰接部摆动，其中横杆在第一铰接部和第二铰接部之间通过第四铰接部与曲轴的连杆轴颈连接，该连杆轴颈与发动机的曲轴的旋转轴线间隔开。

背景技术

[0002] 由现有技术已知了前述类型的发动机。例如欧洲专利EP 1 307 642 B1公开了一种具有可变压缩比的发动机，所述发动机具有连杆机构，借助于该连杆机构实现了在运行中调节发动机的压缩。为此设置了横杆，其一端部可利用控制杆改变位置，而其另一端与活塞的连杆连接。在连杆和控制杆之间接合在横杆上的曲轴执行常规运动，该运动导致活塞在气缸中平移的或往复的移位。通过操纵控制杆如此改变角度关系，即改变活塞在气缸中的行程，由此改变在气缸中进行的压缩。在该专利中，以这样的目标定义连杆机构的新的参数，即各个部件上的负荷最小且进而得到最佳的平稳运行。为此，鉴于曲轴半径为不同铰接部的距离预设不同条件。

发明内容

[0003] 本发明的任务在于，进一步减小作用于铰接部上的力并进而进一步减小其中起作用的摩擦，以便减小发动机的机械效率损失。

[0004] 本发明的任务通过具有权利要求1所述特征的发动机完成。该发动机的优点是：通过相对于发动机的曲轴的旋转轴线特别布置铰接部，尤其是控制杆的旋转接头整体改进了效率。由于第三铰接部距旋转轴线的大的距离所以减小了连杆机构的摆角并由此减小摩擦。为此，根据本发明规定了，在曲轴的旋转轴线和第三铰接部之间的侧向距离与活塞的最大行程的比例为至少-1.0，尤其是-1.23或-1.78。侧向距离在此应理解为：以垂直于气缸活塞的行程轴线的方式测量得到的、摆动轴线至旋转轴线的距离。旋转轴线和活塞的行程轴线之间的距离以及第一铰接部和旋转轴线之间的距离为正值时，旋转轴线和处于旋转轴线的对置一侧的第三铰接部之间的侧向距离具有负值。旋转轴线在此理解为零点。由于第三铰接部距旋转轴线的大的距离，像已经提到的那样，减小了摆角并由此减小了摩擦，则导致了发动机的较高的效率。

[0005] 优选地，曲轴半径，即曲轴的旋转轴线距连杆轴颈的偏心旋转轴线的距离与活塞的最大行程的比例优选为至少0.3，尤其是0.34或0.37。

[0006] 根据本发明的一有利的改进设计规定了，在曲轴的旋转轴线和第三铰接部或其摆动轴线之间的水平距离或偏差与活塞的最大行程的比例为至少-0.6，尤其是-0.65。

[0007] 第二铰接部和第三铰接部之间的距离与活塞的最大行程的比例优选为至少1.2，尤其是1.27或1.74。

[0008] 此外优选规定，第二铰接部和第四铰接部之间的距离与活塞的最大行程的比例为至少1.3，尤其是1.32或1.64。

[0009] 此外优选规定，在第一铰接部和第四铰接部之间的距离与活塞的最大行程的比例为至少0.5，尤其是0.57或0.62。

[0010] 此外优选规定，在活塞(-铰接部)和第一铰接部之间的距离与活塞的最大行程的比例为至少1.5，尤其是1.57或1.75。

[0011] 优选规定，偏距(Schraenkung)——即曲轴的旋转轴线与气缸轴之间的侧向偏差——与活塞的最大行程的比例为至少0.38，尤其是0.41或0.47。

[0012] 此外优选规定，活塞的最大行程为至少84mm，尤其是92.8mm。附图说明

[0013] 下面要根据附图进一步解释本发明。为此示出：

[0014] 图1简化示出发动机，其具有用于调节压缩的连杆机构；

[0015] 图2示出根据第一实施例的连杆传动装置的摆角的曲线；

[0016] 图3示出根据第二实施例的连杆传动装置的摆角的曲线；

[0017] 图4示出所述实施例的摆角范围的比较，以及

[0018] 图5示出两个实施例的在铰接部中产生的摩擦力矩的比较。

具体实施方式

[0019] 图1简化示出发动机1，其具有能在气缸2中轴向移动的活塞3。活塞3通过连杆机构4与发动机1的曲轴5连接且可以以最大行程h在气缸2中移动。

[0020] 连杆机构4包括横杆6，该横杆在一端部处借助于第一铰接部P2与连杆7连接，该连杆通过铰接部P1固定在活塞3上。横杆6在另一端部处通过第二铰接部P4与控制杆8连接。控制杆8又借助于第三铰接部P5可转动地例如保持在发动机1的壳体上，该第三铰接部与第二铰接部P4间隔开。为控制杆8配设有未示出的执行器，以使控制杆8围绕铰接部P5摆动期望的角度。在铰接部P4和P2之间，横杆6通过第四铰接部P3与曲轴5连接。在此，铰接部P3与连杆轴颈9连接，该连杆轴颈以与曲轴5的旋转轴线10间隔开的方式布置在曲轴上。

[0021] 在运行中，曲轴5如箭头11所示地转动，由此活塞3在气缸2中往复平移运动。通过操纵或者说通过使控制杆8围绕铰接部P5摆动，如此改变角度关系：改变活塞3在气缸中的行程，由此改变在发动机1中的压缩比。为了尤其是在机械效率方面对发动机1的效率进行优化，在铰接部P5与曲轴5旋转轴线10之间的侧向距离特别大。如果在本申请的意义上提到至铰接部的距离，则始终涉及相应的铰接部的各个摆动轴线。

[0022] 为了实现铰接部P1至P5中尽可能小的摩擦力，有利地相对于活塞行程选择大的连杆机构4的传动装置部件尺寸。对相同的活塞行程来说，这导致铰接部P1至P5的较小的摆角并进而导致摩擦减小。例如，产生的结构空间缺点可以例如通过弯曲的连杆7或弯曲的横杆6(如图所示)以及由此可能的改进的曲轴连杆机构和副件的嵌套或交错来补偿。尽管较大的传动装置部件在高转速时产生了增大的惯性力，但是即使在高转速时摆角的减小且进而摩擦的减小也超过了增大的惯性力。

[0023] 根据有利的第一实施例A规定了，在曲轴5的旋转轴线10和第三铰接部P5之间的侧向距离x与活塞3的最大行程h的比例为-1.23(x/h＝-1.23)。在该实施例中，假定最大活塞行程h＝92.8mm。此外，在旋转轴线10和第三铰接部P5之间的水平距离y与活塞行程h的比例为-0.65(y/h＝-0.65)。此外规定了，曲轴半径r与活塞3的最大行程h的比例为0.34(r/h＝0.34)。铰接部P5和P4之间的距离a与活塞3的最大行程h的比例为1.27(a/h＝1.27)。铰接部P3和P4之间的距离b与最大行程h的比例为1.32(b/h＝1.32)。铰接部P2和P3之间的距离c与最大行程h的比例为0.57(c/h＝0.57)。此外，铰接部P1和P2之间的距离d与最大行程h的比例为1.57(d/h＝1.57)。偏距s与活塞的最大行程h的比例为0.41(s/h＝0.41)。

[0024] 通过所述的尺寸关系简单地实现了减小摩擦并进而实现发动机1的更高的效率。对此，图2示出铰接部P1、P2、P4和P5的摆角α关于曲轴旋转角β的曲线。在图1中示例性地示出了铰接部P4的摆角αP4以进行说明。

[0025] 根据第二实施例B，在行程h保持不变的情况下尤其增大铰接部P5与旋转轴线10之间的侧向距离。在此，根据第二实施例为上述参数给出以下数值：在第三铰接部P5和旋转轴线10之间的侧向距离x与行程h的比例为-1.78。距离y保持不变。曲轴半径r，即旋转轴线11和偏心段9之间的距离(与行程h的比例)为0.37。偏距s与行程h(的比例)为0.47。此外满足，a/h＝1.74，b/h＝1.64，c/h＝0.62和d/h＝1.75。

[0026] 图3与图2类似地示出了第二实施例的摆角α关于曲轴旋转角β的曲线。与图2相比，铰接部P1、P2、P3和P5的摆角变化。

[0027] 通过比较第一实施例A和第二实施例B，图4示出铰接部P1、P2、P4和P5的摆角范围。

[0028] 在使用库伦摩擦模型的情况下假设：在两个实施例A和B中出现相同的铰接力，其在气体力作用下在低转速时存在，则根据实施例B，连杆机构的较小的摆角范围产生了明显较小的摩擦力矩，如图5所示，图5示出两个实施例A和B的铰接部P1、P2、P4和P5的摩擦力矩。连杆机构4的多联杆运动学因此导致小的摆角并进而导致铰接部P1至P5中优化的或减小的摩擦特性，所述连杆机构在振荡的摆动轴承中或者说在铰接部P1至P5中由于上述值而设计为摩擦优化的。

[0029] 因此，两个实施例A和B导致了发动机1的优化效率。实施例B导致了与实施例A相比仍进一步减小的铰接部中的摩擦力。

[0030] 附图标记列表

[0031] 1 发动机

[0032] 2 气缸

[0033] 3 活塞

[0034] 4 连杆机构

[0035] 5 曲轴

[0036] 6 横杆

[0037] 7 连杆

[0038] 8 控制杆

[0039] 9 连杆轴颈

[0040] 10 旋转轴线

[0041] 11 箭头

[0042] a 距离

[0043] b 距离

[0044] c 距离

[0045] d 距离

[0046] x 距离

[0047] y 距离

[0048] r 距离

[0049] h 最大行程

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