用于四缸內(nèi)燃機(jī)的曲軸以及四缸內(nèi)燃的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于四缸內(nèi)燃機(jī)(2)的曲軸，所述曲軸帶有至少兩個(gè)支承軸頸(8)和四個(gè)曲柄(36、38、40、42)，其中，所述第一和第二曲柄(36、42)以角度α＝120°相互錯位，并且第三和第四曲柄(38、40)以角度β＝0°至15°、優(yōu)選10°相互錯位，其中，所述第一曲柄(36)相對于第三曲柄(38)以角度γ＝105°至120°、優(yōu)選115°相互錯位，并且第二曲柄(42)相對于第四曲柄(40)以角度δ＝105°至120°、優(yōu)選115°相互錯位。
【專利說明】用于四缸內(nèi)燃機(jī)的曲軸以及四缸內(nèi)燃機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于四缸內(nèi)燃機(jī)的曲軸，所述曲軸帶有至少兩個(gè)支承軸頸和四個(gè)曲柄(亦稱“曲拐”)。此外，本實(shí)用新型還涉及一種四缸內(nèi)燃機(jī)，所述四缸內(nèi)燃機(jī)帶有曲軸箱和容納在該曲軸箱內(nèi)的帶有四個(gè)曲柄的曲軸，以及具有四個(gè)氣缸的氣缸殼體，其中，所述氣缸殼體與氣缸蓋相連接，在氣缸蓋中設(shè)有進(jìn)氣門和排氣門以及至少一個(gè)用于所述進(jìn)氣門的凸輪軸和至少一個(gè)用于所述排氣門的凸輪軸。

【背景技術(shù)】
[0002]對此例如文獻(xiàn)GB551406A和JP2005140159A早就已知這種曲軸以及帶有這種曲軸的四缸內(nèi)燃機(jī)。在此，曲軸在內(nèi)燃機(jī)中通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或轉(zhuǎn)矩。在壓縮沖程和排氣沖程中，所述曲軸被導(dǎo)入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動用于將氣缸中的活塞重新壓向相反的方向。在已知的四缸內(nèi)燃機(jī)中，所述曲軸的曲柄分別以180°相互位錯地布置(對此參照例如文獻(xiàn)DE20080161U1)。這導(dǎo)致了點(diǎn)火次序與180°的沖程相一致。這種布置確保了對曲軸盡可能均勻的力負(fù)載。然而為了降低CO2排放量且優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗使得驅(qū)動方案不斷變得更加復(fù)雜，以便改善已知發(fā)動機(jī)的效率。在對最重要在于缸數(shù)的內(nèi)燃機(jī)、亦即被加載的四缸內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)過程中得出，這種發(fā)動機(jī)方案最大的缺陷在于內(nèi)部的、所不期望的在活塞之間的尾氣回流。為了避免這種情況，例如可以在內(nèi)燃機(jī)(該內(nèi)燃機(jī)還為排氣側(cè)設(shè)有完全可變的氣門傳動裝置)中縮短排氣門控制時(shí)間，然而這又導(dǎo)致了在效率和排放限制方面的損失。另一種可能的方式建議使排氣管直至渦輪增壓機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上分離。然而這又導(dǎo)致了在內(nèi)燃機(jī)的制造和加工上的成本增加，并且此外還對所需的結(jié)構(gòu)空間和內(nèi)燃機(jī)的重量產(chǎn)生了負(fù)面影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]因此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于四缸內(nèi)燃機(jī)的曲軸以及一種四缸內(nèi)燃機(jī)，所述曲軸和四缸內(nèi)燃機(jī)以簡單且經(jīng)濟(jì)的方式避免了上述弊端。
[0004]所述技術(shù)問題是通過曲軸解決的，其中，第一和第二曲柄或曲拐以角度α =120°相互錯位，并且第三和第四曲柄以角度β =0°至15°、優(yōu)選10°相互錯位，其中，所述第一曲柄相對于第三曲柄以角度Y = 105°至120°、優(yōu)選115°相互錯位，并且第二曲柄相對于第四曲柄以角度S =105°至120°、優(yōu)選115°相互錯位。
[0005]此外，所述技術(shù)問題還通過四缸內(nèi)燃機(jī)解決，其中，第一和第二曲柄以角度α =120°相互錯位，并且第三和第四曲柄以角度β =0°至15°、優(yōu)選10°相互錯位，其中，所述第一曲柄相對于第三曲柄以角度Y =105°至120°、優(yōu)選115°相互錯位，并且第二曲柄相對于第四曲柄以角度S =105°至120°、優(yōu)選115°相互錯位，其中，根據(jù)所述曲柄的角距α、β、Y、δ設(shè)置氣缸中的點(diǎn)火次序。
[0006]不論是通過所述曲軸還是通過包含所述曲軸的四缸內(nèi)燃機(jī)都可以使四缸內(nèi)燃機(jī)這樣運(yùn)行，即可以為每個(gè)單獨(dú)氣缸提供足夠長的排氣門控制時(shí)間。由此使內(nèi)部的尾氣回流、換氣損失以及燃料消耗得到顯著優(yōu)化。尤其在載荷增加時(shí)降低推力損失(Ausschiebeverluste)和內(nèi)部回流的剩余氣體量對優(yōu)化燃燒過程是重要的。通過在氣缸(所述氣缸與曲軸的第三和第四曲柄相匹配)的排氣沖程中提高尾氣的排出質(zhì)量流量，所述渦輪增壓機(jī)受到轉(zhuǎn)矩沖擊，所述轉(zhuǎn)矩沖擊使得內(nèi)燃機(jī)的效率被進(jìn)一步改善。所述第三和第四曲柄的位錯最高為15°，所述位錯可以在尾氣排放沖程中進(jìn)一步優(yōu)化質(zhì)量流特性。
[0007]此外，還可以有利地在氣缸蓋中設(shè)有可變的氣門傳動裝置。還有利的是，規(guī)定氣缸(所述氣缸與第三或第四曲柄形成功能連接)在低負(fù)載區(qū)域內(nèi)被關(guān)閉。由此可以使四缸內(nèi)燃機(jī)在低負(fù)載區(qū)域內(nèi)以最簡單的方式作為純粹的三缸內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行，所述三缸內(nèi)燃機(jī)具有三個(gè)大小相同的氣缸工作容積。
[0008]綜上還特別有利的是，所述可變的氣門裝置具有偏心輪機(jī)構(gòu)，所述偏心輪機(jī)構(gòu)至少在一個(gè)位置上導(dǎo)致至少待關(guān)閉的氣缸的進(jìn)氣門零沖程(Nullhub)。要注意的是，當(dāng)然也可以設(shè)置導(dǎo)致排氣門零沖程的偏心輪機(jī)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]結(jié)合以下附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行更詳盡的闡述。在附圖中:
[0010]圖1示出了帶有根據(jù)本實(shí)用新型的曲軸的四缸內(nèi)燃機(jī)的立體示意圖；
[0011]圖2示出了根據(jù)圖1的根據(jù)本實(shí)用新型的剖視示意圖；和
[0012]圖3示出了轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1以示意性立體圖的方式示出了四缸內(nèi)燃機(jī)2，所述四缸內(nèi)燃機(jī)作為四缸直排發(fā)動機(jī)通過四沖程工作過程運(yùn)行。所述四缸內(nèi)燃機(jī)2主要具有曲軸箱4，在所述曲軸箱中，曲軸6在五個(gè)支承軸頸8上能轉(zhuǎn)動地被支承。所述曲軸6通過連桿10與活塞12、14、16、18相連接，所述活塞在各自的氣缸20、22、24、26中以已知的方式上下運(yùn)動。所述四個(gè)氣缸20、22、24、26布置在氣缸殼體28中。所述氣缸殼體通過氣缸蓋30被封閉，沒有進(jìn)一步示出的、用于所述四個(gè)氣缸20、22、24、26的進(jìn)氣門和排氣門被以已知的方式布置在所述氣缸蓋中。還示意性地示出了兩個(gè)作用在所述進(jìn)氣門和排氣門上的凸輪軸32、34。
[0014]所述曲軸6具有曲柄36、38、40、42，所述曲柄以已知的方式與連桿10相連接。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型規(guī)定，所述曲柄間存在不對稱的間距。這從圖2的示意圖中尤其可以明顯看出。在該實(shí)施例中，所述曲柄被這樣布置，即所述曲柄36與曲柄42以角度α=120°相互錯位。所述曲柄38相對于曲柄40以角度β = 10°相互錯位。所述曲柄36隨后與曲柄38以角度Y =105°相連接，并且所述曲柄42與曲柄40同樣也以角度δ =105°相連接。如果在柴油機(jī)中通過自行點(diǎn)火或在汽油機(jī)中通過火花點(diǎn)火進(jìn)行點(diǎn)火,則在所述氣缸20、22、24、26中的點(diǎn)火次序是根據(jù)所述曲柄36、38、40、42間的角距進(jìn)行的。通過這種設(shè)置可以使經(jīng)典的四缸發(fā)動機(jī)在點(diǎn)火次序方面以及與此相關(guān)的排氣門控制時(shí)間方面以三缸發(fā)動機(jī)的方式進(jìn)行。如前所述，這種發(fā)動機(jī)在排放限制以及能耗限制方面具有極大優(yōu)勢。
[0016]圖3示出了曲線圖，其中，在y軸上表示轉(zhuǎn)矩m，并且在X軸上表示轉(zhuǎn)速η。在該實(shí)施例中，上部曲線44示出根據(jù)本實(shí)用新型的帶有四個(gè)全部處于工作中的氣缸的四缸內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況。為了進(jìn)一步優(yōu)化能耗值并進(jìn)而進(jìn)一步優(yōu)化排放值，當(dāng)然也可以使所述發(fā)動機(jī)在整個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)作為“真正”的三缸發(fā)動機(jī)運(yùn)行。這是通過曲線46示出的。當(dāng)然在控制技術(shù)上可以在特定情況下將已關(guān)閉的第四氣缸作為增壓器(Boost)進(jìn)行接通，以便得到更高的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然還可以考慮，在控制過程中固定規(guī)定，所述內(nèi)燃機(jī)在特定轉(zhuǎn)速區(qū)域中以四個(gè)氣缸運(yùn)行。
[0017]圖3示出了曲線圖，其中，在y軸上表示轉(zhuǎn)矩m，并且在X軸上表示轉(zhuǎn)速η。在該實(shí)施例中，上部曲線44示出根據(jù)本實(shí)用新型的帶有四個(gè)全部處于工作中的氣缸的四缸內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況。為了進(jìn)一步優(yōu)化能耗值并進(jìn)而進(jìn)一步優(yōu)化排放值，當(dāng)然也可以使所述發(fā)動機(jī)在整個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)作為“真正”的三缸發(fā)動機(jī)運(yùn)行。這是通過曲線46示出的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于四缸內(nèi)燃機(jī)(2)的曲軸，具有至少兩個(gè)支承軸頸(8)和四個(gè)曲柄(36、38、40、42)，其特征在于，所述第一和第二曲柄(36、42)以角度α = 120°相互錯位，并且第三和第四曲柄(38、40)以角度β = 0°至15°相互錯位，其中，所述第一曲柄(36)相對于第三曲柄(38)以角度Y = 105°至120°相互錯位，并且第二曲柄(42)相對于第四曲柄(40)以角度δ =105°至120°相互錯位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸，其特征在于，所述角度β為10°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸，其特征在于，所述角度Y為115°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸，其特征在于，所述角度δ為115°。
5.—種四缸內(nèi)燃機(jī)，具有曲軸箱⑷和容納在該曲軸箱⑷中帶有四個(gè)曲柄(36、38、40,42)的曲軸￠)以及帶有四個(gè)氣缸(20、22、24、26)的氣缸殼體(28)，其中，所述氣缸殼體(28)與氣缸蓋(30)相連接，在所述氣缸蓋中設(shè)置進(jìn)氣門和排氣門以及至少一個(gè)用于所述進(jìn)氣門的凸輪軸(32)和至少一個(gè)用于所述排氣門的凸輪軸(34)，其特征在于，所述第一和第二曲柄(36、42)以角度α = 120°相互錯位，并且第三和第四曲柄(38、40)以角度β=0°至15°相互錯位，其中，所述第一曲柄(36)相對于第三曲柄(38)以角度Y = 105°至120°相互錯位，并且第二曲柄(42)相對于第四曲柄(40)以角度δ = 105°至120°相互錯位，其中，根據(jù)所述曲柄(36、38、40、42)的角距α、β、Υ、δ來設(shè)置在所述氣缸(20、22、24、26)中的點(diǎn)火次序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四缸內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述角度β為10°。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四缸內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述角度Y為115°。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四缸內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述角度δ為115°。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四缸內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述氣缸蓋(30)中設(shè)置可變的氣門傳動裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四缸內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，與所述第三或第四曲柄(38、40)形成功能性連接的氣缸(24、26)在低負(fù)載區(qū)域中被設(shè)置為關(guān)閉。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的四缸內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述可變的氣門傳動裝置具有偏心輪機(jī)構(gòu)，所述偏心輪機(jī)構(gòu)至少在一個(gè)位置上導(dǎo)致至少待關(guān)閉的氣缸(22、24)的進(jìn)氣門零沖程。
【文檔編號】F16C3/06GK204061515SQ201290000925
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月27日
【發(fā)明者】R.弗萊爾 申請人:因泰克咨詢有限責(zé)任公司