用于四缸内燃机的曲轴以及四缸内燃的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于四缸内燃机(2)的曲轴，所述曲轴带有至少两个支承轴颈(8)和四个曲柄(36、38、40、42)，其中，所述第一和第二曲柄(36、42)以角度α＝120°相互错位，并且第三和第四曲柄(38、40)以角度β＝0°至15°、优选10°相互错位，其中，所述第一曲柄(36)相对于第三曲柄(38)以角度γ＝105°至120°、优选115°相互错位，并且第二曲柄(42)相对于第四曲柄(40)以角度δ＝105°至120°、优选115°相互错位。
【专利说明】用于四缸内燃机的曲轴以及四缸内燃机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于四缸内燃机的曲轴，所述曲轴带有至少两个支承轴颈和四个曲柄(亦称“曲拐”)。此外，本实用新型还涉及一种四缸内燃机，所述四缸内燃机带有曲轴箱和容纳在该曲轴箱内的带有四个曲柄的曲轴，以及具有四个气缸的气缸壳体，其中，所述气缸壳体与气缸盖相连接，在气缸盖中设有进气门和排气门以及至少一个用于所述进气门的凸轮轴和至少一个用于所述排气门的凸轮轴。
【背景技术】
[0002]对此例如文献GB551406A和JP2005140159A早就已知这种曲轴以及带有这种曲轴的四缸内燃机。在此，曲轴在内燃机中通过连杆将活塞的往复运动转化为旋转运动或转矩。在压缩冲程和排气冲程中，所述曲轴被导入的旋转运动用于将气缸中的活塞重新压向相反的方向。在已知的四缸内燃机中，所述曲轴的曲柄分别以180°相互位错地布置(对此参照例如文献DE20080161U1)。这导致了点火次序与180°的冲程相一致。这种布置确保了对曲轴尽可能均匀的力负载。然而为了降低CO2排放量且优化内燃机的燃料消耗使得驱动方案不断变得更加复杂，以便改善已知发动机的效率。在对最重要在于缸数的内燃机、亦即被加载的四缸内燃机的改进过程中得出，这种发动机方案最大的缺陷在于内部的、所不期望的在活塞之间的尾气回流。为了避免这种情况，例如可以在内燃机(该内燃机还为排气侧设有完全可变的气门传动装置)中缩短排气门控制时间，然而这又导致了在效率和排放限制方面的损失。另一种可能的方式建议使排气管直至涡轮增压机进行结构上分离。然而这又导致了在内燃机的制造和加工上的成本增加，并且此外还对所需的结构空间和内燃机的重量产生了负面影响。
实用新型内容
[0003]因此，本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种用于四缸内燃机的曲轴以及一种四缸内燃机，所述曲轴和四缸内燃机以简单且经济的方式避免了上述弊端。
[0004]所述技术问题是通过曲轴解决的，其中，第一和第二曲柄或曲拐以角度α =120°相互错位，并且第三和第四曲柄以角度β =0°至15°、优选10°相互错位，其中，所述第一曲柄相对于第三曲柄以角度Y = 105°至120°、优选115°相互错位，并且第二曲柄相对于第四曲柄以角度S =105°至120°、优选115°相互错位。
[0005]此外，所述技术问题还通过四缸内燃机解决，其中，第一和第二曲柄以角度α =120°相互错位，并且第三和第四曲柄以角度β =0°至15°、优选10°相互错位，其中，所述第一曲柄相对于第三曲柄以角度Y =105°至120°、优选115°相互错位，并且第二曲柄相对于第四曲柄以角度S =105°至120°、优选115°相互错位，其中，根据所述曲柄的角距α、β、Y、δ设置气缸中的点火次序。
[0006]不论是通过所述曲轴还是通过包含所述曲轴的四缸内燃机都可以使四缸内燃机这样运行，即可以为每个单独气缸提供足够长的排气门控制时间。由此使内部的尾气回流、换气损失以及燃料消耗得到显著优化。尤其在载荷增加时降低推力损失(Ausschiebeverluste)和内部回流的剩余气体量对优化燃烧过程是重要的。通过在气缸(所述气缸与曲轴的第三和第四曲柄相匹配)的排气冲程中提高尾气的排出质量流量，所述涡轮增压机受到转矩冲击，所述转矩冲击使得内燃机的效率被进一步改善。所述第三和第四曲柄的位错最高为15°，所述位错可以在尾气排放冲程中进一步优化质量流特性。
[0007]此外，还可以有利地在气缸盖中设有可变的气门传动装置。还有利的是，规定气缸(所述气缸与第三或第四曲柄形成功能连接)在低负载区域内被关闭。由此可以使四缸内燃机在低负载区域内以最简单的方式作为纯粹的三缸内燃机运行，所述三缸内燃机具有三个大小相同的气缸工作容积。
[0008]综上还特别有利的是，所述可变的气门装置具有偏心轮机构，所述偏心轮机构至少在一个位置上导致至少待关闭的气缸的进气门零冲程(Nullhub)。要注意的是，当然也可以设置导致排气门零冲程的偏心轮机构。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]结合以下附图对本实用新型进行更详尽的阐述。在附图中:
[0010]图1示出了带有根据本实用新型的曲轴的四缸内燃机的立体示意图；
[0011]图2示出了根据图1的根据本实用新型的剖视示意图；和
[0012]图3示出了转矩-转速曲线。
【具体实施方式】
[0013]图1以示意性立体图的方式示出了四缸内燃机2，所述四缸内燃机作为四缸直排发动机通过四冲程工作过程运行。所述四缸内燃机2主要具有曲轴箱4，在所述曲轴箱中，曲轴6在五个支承轴颈8上能转动地被支承。所述曲轴6通过连杆10与活塞12、14、16、18相连接，所述活塞在各自的气缸20、22、24、26中以已知的方式上下运动。所述四个气缸20、22、24、26布置在气缸壳体28中。所述气缸壳体通过气缸盖30被封闭，没有进一步示出的、用于所述四个气缸20、22、24、26的进气门和排气门被以已知的方式布置在所述气缸盖中。还示意性地示出了两个作用在所述进气门和排气门上的凸轮轴32、34。
[0014]所述曲轴6具有曲柄36、38、40、42，所述曲柄以已知的方式与连杆10相连接。
[0015]根据本实用新型规定，所述曲柄间存在不对称的间距。这从图2的示意图中尤其可以明显看出。在该实施例中，所述曲柄被这样布置，即所述曲柄36与曲柄42以角度α=120°相互错位。所述曲柄38相对于曲柄40以角度β = 10°相互错位。所述曲柄36随后与曲柄38以角度Y =105°相连接，并且所述曲柄42与曲柄40同样也以角度δ =105°相连接。如果在柴油机中通过自行点火或在汽油机中通过火花点火进行点火,则在所述气缸20、22、24、26中的点火次序是根据所述曲柄36、38、40、42间的角距进行的。通过这种设置可以使经典的四缸发动机在点火次序方面以及与此相关的排气门控制时间方面以三缸发动机的方式进行。如前所述，这种发动机在排放限制以及能耗限制方面具有极大优势。
[0016]图3示出了曲线图，其中，在y轴上表示转矩m，并且在X轴上表示转速η。在该实施例中，上部曲线44示出根据本实用新型的带有四个全部处于工作中的气缸的四缸内燃机的运行情况。为了进一步优化能耗值并进而进一步优化排放值，当然也可以使所述发动机在整个转速区域内作为“真正”的三缸发动机运行。这是通过曲线46示出的。当然在控制技术上可以在特定情况下将已关闭的第四气缸作为增压器(Boost)进行接通，以便得到更高的转矩。当然还可以考虑，在控制过程中固定规定，所述内燃机在特定转速区域中以四个气缸运行。
[0017]图3示出了曲线图，其中，在y轴上表示转矩m，并且在X轴上表示转速η。在该实施例中，上部曲线44示出根据本实用新型的带有四个全部处于工作中的气缸的四缸内燃机的运行情况。为了进一步优化能耗值并进而进一步优化排放值，当然也可以使所述发动机在整个转速区域内作为“真正”的三缸发动机运行。这是通过曲线46示出的。
【权利要求】
1.一种用于四缸内燃机(2)的曲轴，具有至少两个支承轴颈(8)和四个曲柄(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°相互错位，并且第三和第四曲柄(38、40)以角度β = 0°至15°相互错位，其中，所述第一曲柄(36)相对于第三曲柄(38)以角度Y = 105°至120°相互错位，并且第二曲柄(42)相对于第四曲柄(40)以角度δ =105°至120°相互错位。
2.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述角度β为10°。
3.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述角度Y为115°。
4.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述角度δ为115°。
5.—种四缸内燃机，具有曲轴箱⑷和容纳在该曲轴箱⑷中带有四个曲柄(36、38、40,42)的曲轴￠)以及带有四个气缸(20、22、24、26)的气缸壳体(28)，其中，所述气缸壳体(28)与气缸盖(30)相连接，在所述气缸盖中设置进气门和排气门以及至少一个用于所述进气门的凸轮轴(32)和至少一个用于所述排气门的凸轮轴(34)，其特征在于，所述第一和第二曲柄(36、42)以角度α = 120°相互错位，并且第三和第四曲柄(38、40)以角度β=0°至15°相互错位，其中，所述第一曲柄(36)相对于第三曲柄(38)以角度Y = 105°至120°相互错位，并且第二曲柄(42)相对于第四曲柄(40)以角度δ = 105°至120°相互错位，其中，根据所述曲柄(36、38、40、42)的角距α、β、Υ、δ来设置在所述气缸(20、22、24、26)中的点火次序。
6.根据权利要求5所述的四缸内燃机，其特征在于，所述角度β为10°。
7.根据权利要求5所述的四缸内燃机，其特征在于，所述角度Y为115°。
8.根据权利要求5所述的四缸内燃机，其特征在于，所述角度δ为115°。
9.根据权利要求5所述的四缸内燃机，其特征在于，在所述气缸盖(30)中设置可变的气门传动装置。
10.根据权利要求5所述的四缸内燃机，其特征在于，与所述第三或第四曲柄(38、40)形成功能性连接的气缸(24、26)在低负载区域中被设置为关闭。
11.根据权利要求9所述的四缸内燃机，其特征在于，所述可变的气门传动装置具有偏心轮机构，所述偏心轮机构至少在一个位置上导致至少待关闭的气缸(22、24)的进气门零冲程。
【文档编号】F16C3/06GK204061515SQ201290000925
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2011年10月27日
【发明者】R.弗莱尔 申请人:因泰克咨询有限责任公司