用于可变排量内燃发动机的曲轴的制作方法
【专利摘要】一种曲轴，包括多个曲轴销。曲轴销限定在曲轴上且沿旋转轴线纵向彼此间隔开。每一个曲轴销配置为操作地连接到包括多个汽缸的发动机的活塞。发动机配置为使得其中一个汽缸停缸。至少两个曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。曲轴销中的至少一个沿曲轴的旋转方向相对于销轴线旋转地偏开，从而发动机在一个汽缸停缸时也具有偶数点火顺序。
【专利说明】用于可变排量内燃发动机的曲轴
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于可变排量内燃发动机的曲轴。
【背景技术】
[0002] 可变排量内燃发动机（VDIC发动机）通常通过使得汽缸停缸而允许发动机排量改 变，以改善燃料经济性。具体说，至少一些汽缸可以停缸以调节发动机的扭矩输出。如此， 要被停用的汽缸的进气阀可以关闭且到要被停缸的汽缸的燃料供应可以停止。启用的汽缸 的数量可以基于司机的扭矩请求。
【发明内容】
[0003] 本发明涉及用于可变排量内燃发动机的曲轴。在一实施例中，曲轴包括多个曲轴 销。曲轴销彼此互连且沿旋转轴线彼此纵向间隔开。每一个曲轴销配置为操作地连接到包 括多个汽缸的发动机的相应活塞。发动机配置为使得其中一个汽缸停缸。至少两个曲轴销 基本上沿销轴线彼此对准。曲轴销中的至少一个沿曲轴的旋转方向相对于销轴线旋转地偏 开，从而发动机在一个汽缸停缸时也具有偶数点火顺序（even firing order)。
[0004] 多个曲轴销可以包括第一曲轴销、第二曲轴销、第三曲轴销和第四曲轴销。第一和 第四曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。第一和第四曲轴销可以不相对于彼此旋转地偏开。 第二曲轴销可以沿旋转方向相对于销轴线旋转地偏开约240度。第四曲轴销可以沿旋转方 向相对于销轴线旋转地偏开约120度。
[0005] 在一实施例中，多个曲轴销包括第一曲轴销、第二曲轴销、第三曲轴销和第四曲轴 销，且第二和第三曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。第一和第四曲轴销可以不相对于彼此 旋转地偏开。第一曲轴销可以沿旋转方向相对于销轴线旋转地偏开约240度。第四曲轴销 可以相对于销轴线偏开约120度。销轴线基本上可以平行于旋转轴线。
[0006] 在一实施例中，多个曲轴销包括第一曲轴销、第二曲轴销、和第三曲轴销。第一和 第二曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。第三曲轴销可以沿旋转方向相对于销轴线旋转地偏 开约180度。
[0007] 在一实施例中，多个曲轴销包括第一曲轴销、第二曲轴销、和第三曲轴销，且第二 和第三曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。第一曲轴销可以沿旋转方向相对于销轴线旋转地 偏开约180度。
[0008] 本发明涉及发动机种组件。在一实施例中，发动机组件通常包括发动机缸体，多个 活塞，和曲轴。发动机缸体限定沿直列式汽缸布置结构中的汽缸排布置的第一汽缸、第二汽 缸、第三汽缸、和第四汽缸。每一个活塞设置在第一、第二、第三和第四汽缸中的一个中。曲 轴操作性地联接到多个活塞，从而在活塞在第一、第二、第三和第四汽缸中往复运动时曲轴 配置为沿旋转方向绕旋转轴线旋转。曲轴包括沿旋转轴线纵向彼此间隔开的第一曲轴销、 第二曲轴销、第三曲轴销和第四曲轴销。第一曲轴销和第四曲轴销基本上沿销轴线彼此对 准，且第二和第三曲轴销二者沿旋转方向相对于第一和第四曲轴销旋转地偏开。
[0009] 在一实施例中，发动机组件可以进一步包括操作性地联接到第四汽缸的进气阀。 进气阀在打开位置和关闭位置之间可动，在所述打开位置允许空气/燃料混合物进入第四 汽缸，在关闭位置不允许空气/燃料混合物进入第四汽缸。发动机组件进一步包括控制模 块，其配置为将进气阀保持在关闭位置，以便使得第四汽缸停缸，直到发动机组件以预定扭 矩阈值运行。
[0010] 在一实施例中，第二曲轴销沿旋转方向相对于第一和第四曲轴销旋转地偏开约 240度。第三曲轴销可以沿旋转方向相对于第一和第四曲轴销旋转地偏开约120度。
[0011] 本发明还涉及制造曲轴的方法。在一实施例中，方法包括锻造金属结构，以形成曲 轴，该曲轴具有沿旋转轴线彼此轴向间隔开的第一、第二、第三、第四互连曲轴销。使用本公 开方法制造的曲轴的第一和第四曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。此外，第二和第三曲轴 销沿旋转方向相对于彼此和相对于销轴线旋转地偏开。使用本发明方法形成的曲轴的第二 曲轴销沿旋转方向相对于第一曲轴销和第四曲轴销旋转地偏开约240度。
[0012] 在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理 解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是包括根据本发明实施例的发动机组件的车辆的示意图；
[0014] 图2是图1的发动机组件的示意性侧截面图；
[0015] 图3是图1的发动机组件的曲轴的侧视图；
[0016] 图4是图3的曲轴的曲轴销结构的示意性正视图；
[0017] 图5是根据本发明另一实施例的曲轴的替换曲轴销结构的示意性正视图；
[0018] 图6是根据本发明的替换实施例的曲轴的示意性侧视图；
[0019] 图7是图6的曲轴的曲轴销取向的示意性正视图；和
[0020] 图8是根据本发明实施例的另一曲轴的曲轴销结构的示意性正视图。
【具体实施方式】
[0021] 参见附图，其中相同的附图标记指示相同的部件，图1和2示意性地显示了车辆8， 其包括配置为为车辆8提供动力的发动机组件10。发动机组件10可以是汽油直接喷射的 发动机组件、均质充量压缩点火式发动机组件、柴油发动机系统、强制进气发动机组件、自 然进气发动机组件或任何其他合适的发动机组件。在所示实施例中，发动机组件10通常包 括可变排量的内燃发动机12、共轨燃料喷射系统14、点火系统16、汽门机构组件28、控制模 块18和曲轴24。在运行中，发动机12让空气和燃料混合物燃烧以生产驱动扭矩。
[0022] 发动机12包括发动机组13和汽缸盖15。发动机组13限定第一汽缸20A、第二汽 缸20B、第三汽缸20C和第四汽缸20D。虽然图1显示了四个汽缸，但是应理解，发动机12可 以包括更多或更少的汽缸。第一汽缸20A、第二汽缸20B、第三汽缸20C和第四汽缸20D可 以沿直列式汽缸布置结构中的一个汽缸排布置。第一汽缸20A限定第一燃烧室21A。第二 汽缸20B限定第二燃烧室21B。第三汽缸20C限定第三燃烧室21C。第四汽缸20D限定第 四燃烧室21D。发动机12进一步包括设置在第一汽缸20A中的第一活塞22A、设置在第二 汽缸20B中的第二活塞22B、设置在第三汽缸20C中的第三活塞22C和设置在第四汽缸20D 中的第四活塞22D。
[0023] 在发动机12运行期间，空气可以通过节流阀被吸入进气总管。空气被从进气总管 (未示出）吸入汽缸20A、20B、20C和20D且在其中被压缩。燃料通过燃料喷射系统14而被 喷入汽缸20A、20B、20C和20D，且空气/燃料混合物被点燃。废气从汽缸、20A、20B、20C、20D 排出到排气系统(未示出）。
[0024] 燃料喷射系统14包括燃料喷射器40,其安装在发动机12上且直接地将燃料喷射 到燃烧室21A、21B、21C、21D。燃料喷射器40从一个或多个燃料泵42、一个或多个燃料轨或 管线44、和燃料箱46接收燃料。在所示实施例中，低压燃料泵48设置在燃料箱46中且将 燃料经由低压燃料管线52提供到高压泵50。高压泵50安装在发动机12上或靠近发动机 12且基于发动机12的速度运行。高压泵50可以经由传动带60和一对带轮61等从曲轴 24接收旋转能量。带轮61提供发动机12的运行速度和高压泵50的运行速度之间的预定 比例。高压泵50可以基于凸轮轴的速度或经由一些其他控制机构运行。高压燃料轨62在 高压泵50和燃料喷射器40之间传导燃料。燃料喷射器40基于从控制模块18接收的信号 将燃料提供到燃烧室21。
[0025] 点火系统16包括多个火花塞68,其每一个配置为在燃烧室2认、2川、21(：、210每一 个中提供火花以点燃空气/燃料混合物。点火系统16可以包括点火分配系统66,其将电流 提供到一个或多个火花塞68或其他点火装置。点火分配系统66可以包括线圈、分电盘、导 线和其他机械和/或电子点火部件和装置。
[0026] 汽缸盖15限定与汽缸20A、20B、20C、20D流体连通的进气端口 34和排气端口 36。 每一个进入口 34配置为将空气/燃料混合物从进气总管(未示出）引导到相应燃烧室21A、 21B、21C、或21D。相反地，每一个排气端口 36配置为允许废气从相应燃烧室21A、21B、21C、 或21D释放。在空气/燃料混合物的燃烧（例如在通过来自火花塞68的火花点燃时）之 后，排气端口 36可以将废气带到相应燃烧室2认、2川、21(：、或210以外。
[0027] 汽门机构组件28配置为控制进出燃烧室2认、2川、21(：、或210的流体流动且通常 包括第一排气阀31A，第二排气阀31B，第三排气阀31C，第四排气阀31D，第一进气阀30A，第 二进气阀30B，第三进气阀30C，和第四进气阀30D，多个进气阀提升机构56,多个排气阀提 升机构58,多个进气阀凸轮轴64,和多个排气阀凸轮轴67。虽然显示为是高架（overhead) 的凸轮设备，但是应理解，汽门机构组件28可以具有其他合适的构造，例如体凸轮结构 (cam-in-block arrangement)。
[0028] 第一进气阀30A、第二进气阀30B、第三进气阀30C、和第四进气阀30D每一个配置 为分别控制进入第一汽缸20A、第二汽缸20B、第三汽缸20C、和第四汽缸20D的空气流/燃 料混合物。第一进气阀30A、第二进气阀30B、第三进气阀30C、和第四进气阀30D每一个至 少部分地设置在进气端口 34中，所述进气端口流体联接到相应汽缸20A、20B、20C、20D且配 置为在打开位置和关闭位置之间运动。打开位置中，第一进气阀30A、第二进气阀30B、第三 进气阀30C、和第四进气阀30D每一个允许空气/燃料混合物流动到相应燃烧室21A、21B、 21C、或21D中。相反地，在关闭位置，第一进气阀30A、第二进气阀30B、第三进气阀30C、和 第四进气阀30D分别不允许空气/燃料混合物流动进入第一燃烧室21A、第二燃烧室21B、 第三燃烧室21C、和第四燃烧室21D。
[0029] 第一排气阀31A、第二排气阀31B、第三排气阀31C、和第四排气阀31D每一个配置 为控制从相应燃烧室2认、2川、21(：、或210释放的废气的流动。第一排气阀3认、第二排气 阀31B、第三排气阀31C、和第四排气阀31D每一个至少部分地设置在排气端口 36,所述排气 端口流体联接到相应的汽缸20A、20B、20C、20D且配置为在打开位置和关闭位置之间运动。 打开位置中，第一排气阀31A、第二排气阀31B、第三排气阀31C、和第四排气阀31D每一个允 许废气从相应燃烧室2认、2川、21(：、或210中释放。在关闭位置，第一排气阀3认、第二排气 阀31B、第三排气阀31C、和第四排气阀31D分别不允许废气从第一燃烧室21A、第二燃烧室 21B、第三燃烧室21C、和第四燃烧室21D释放。
[0030] 汽门机构组件28可以包括四个进气阀提升机构56,其每一个操作性地联接到第 一进气阀30A、第二进气阀30B、第三进气阀30C、和第四进气阀30D中的一个。但是，应理 解，汽门机构组件28可以包括更多或更少的进气阀提升机构56。进气阀提升机构56的数 量可以与汽缸的数量相关。例如，如果发动机12具有三个汽缸，则汽门机构组件28可以包 括三个进气阀提升机构56。不管数量如何，每一个进气阀提升机构56配置为让相应的进 气阀30A、30B、30C、30D在打开位置和关闭位置之间运动。如此，每一个进气阀提升机构56 操作性地联接到进气阀凸轮轴64中的一个。每一个进气阀凸轮轴64配置为旋转且包括进 气阀凸轮凸角65,所述进气阀凸轮凸角配置为将力施加到相应的进气阀提升机构56。在进 气阀凸轮轴64旋转时，进气阀凸轮凸角65最后将力施加到进气阀提升机构56，以让进气阀 30A、30B、30C、30D中的一个在打开位置和关闭位置之间移位。
[0031] 一个或多个进气阀提升机构56配置为以第一或启用（active)模式和第二或停用 (inactive)模式运行。在所示实施例中，仅进气阀提升机构56 (其操作性地联接到第四进 气阀30D)可在启用模式和停用模式下运行。由此，发动机12在运行时仅第四汽缸20D可 被停缸。但是，应理解，另一进气阀提升机构56可以在启用和停用模式下运行，且因此另一 汽缸（并非第四汽缸20D)可以停缸。
[0032] 在启用模式下，在发动机12运行时进气阀提升机构56让进气阀30D在打开和关 闭位置之间移位。相反地，在停用模式下，在发动机12运行时进气阀提升机构56不让进气 阀30D在打开和关闭位置之间移位。更准确地，在进气阀提升机构56处于停用模式时进气 阀30D保持在关闭位置，由此不让空气/燃料混合物进入第四燃烧室21D。结果，在发动机 运行循环期间在第四燃烧室21D中不发生燃烧，而同时在同一发动机运行循环期间在其他 燃烧室21A、21B、21C中发生燃烧。因此，第四汽缸21D被停缸。
[0033] 在所示实施例中，与第四汽缸21D操作性地相关的进气阀提升机构56包括操作性 地联接到第四进气阀30D的第一提升构件78和操作性地联接到进气阀凸轮轴64的第二提 升构件80。在进气阀提升机构56处于启用模式时，第一提升构件78和第二提升构件80可 以相对于彼此固定，从而在进气阀凸轮凸角65将力施加到进气阀提升机构56时第四进气 阀30D移位到打开位置。在进气阀提升机构56处于停用模式时，第一提升构件78和第二 提升构件80可以相对于彼此移位，从而在进气阀凸轮凸角65将力施加进气阀提升机构56 时第四进气阀30D维持在关闭位置。
[0034] 汽门机构组件28可以包括四个排气阀提升机构58,其每一个操作性地联接第一 排气阀31A、第二排气阀31B、第三排气阀31C、和第四排气阀31D中的一个。然而，应理解， 汽门机构组件28可以包括更多或更少的排气提升机构58。排气阀提升机构的数量可以与 汽缸的数量相关。例如，如果发动机12包括三个汽缸，则汽门机构组件28可以包括三个排 气阀提升机构58。不管数量如何，每一个排气阀提升机构58操作性地联接到排气阀凸轮轴 67中的一个。每一个排气阀凸轮轴67配置为旋转且诱导排气凸轮凸角69,所述排气凸轮 凸角69配置为将力施加到相应的排气阀提升机构58。在排气阀凸轮轴67旋转时，排气凸 轮凸角69将力施加到排气阀提升机构56,以让排气阀31A、31B、31C、31D中的一个在打开位 置和关闭位置之间移位。
[0035] 控制模块18基于从一个或多个扭矩请求传感器72接收的传感器状态信号而调节 汽门机构组件28且可在部分汽缸停缸模式下运行。在部分汽缸停缸模式下，控制模块18 仅让汽缸20A、20B、20C或20D中的一个停缸。在所示实施例中，通过将操作性地联接到第 四进气阀30D的进气阀提升机构56切换到停用模式，控制模块18可使得仅第四汽缸20D 停用。例如，控制模块18可以在发动机12低于预定扭矩阈值的情况下运行时让第四汽缸 20D停缸且在发动机12等于或高于预定扭矩阈值的情况下运行时启用第四汽缸20D。预定 扭矩阈值可以例如为约200牛顿米。
[0036] 除了汽门机构组件28,控制模块18可以调节其他部件或发动机组件10的运 行过程且可以从例如燃料压力传感器这样的各种传感器接收传感器状态信号。例如，基 于从其他合适传感器接收的状态信号，控制模块18可以控制空气喷射、燃料喷射、起动 (cranking)、点火和其他发动机运行功能。合适的传感器例如可以包括温度传感器、压力传 感器、流量传感器、氧气水平传感器、发动机速度传感器、和空气燃料传感器，用于发动机组 件10的状态判断和控制。温度传感器可以包括发动机温度传感器、冷却剂温度传感器、油 温度传感器、环境温度传感器和/或其他温度传感器。压力传感器可以包括汽缸压力传感 器。
[0037] 控制模块18可以是例如基于计算机的微处理器，所述计算机具有中央处理单元、 存储器（RAM和/或ROM)、及相关的输入和输出总线。控制模块18可以是专用集成电路或 可以用本领域已知的其他逻辑装置形成。控制模块18可以每一个是中央车辆主控制单元、 交互车辆动力模块、主控制模块、控制回路(具有电源，组合到单个整合的控制模块）的一部 分，或可以是独立控制模块。不管其构造如何，控制模块18配置为将第四进气阀30D(或任 何其他进气阀）维持在关闭位置，以便使得第四汽缸20D (或任何其他汽缸）停缸直到发动 机组件10在等于或高于预定扭矩阈值的情况下运行。如上所述，预定扭矩阈值可以是200 牛顿米。
[0038] 发动机组件10可以进一步包括启动器81。启动器81用于直接地和间接地让曲 轴24作曲轴运动，且开始活塞22A、22B、22C、22D的往复运动，以有助于内部燃烧过程。启 动器81可以从功率源82接收功率，例如电池或一些其他功率源82。启动器81可以让飞轮 旋转，所述飞轮联接到曲轴24。
[0039] 曲轴24可以被发动机组13旋转地支撑且经由多个连接杆88操作性地连接到活 塞22A、22B、22C、22D。从而在发动机12运行期间，曲轴24沿箭头R示出的旋转方向旋转， 同时活塞22A、22B、22C、22D在汽缸20A、20B、20C、20D中往复运动。
[0040] 在发动机12在轻载荷下运行时，期望的是尽可能降低燃料消耗。为此，汽缸20A、 20B、20C、20D中的一个(例如第四汽缸20D)可以停缸。然而，简单地让一个汽缸停缸而同时 仍然使用常规的曲轴可形成奇数点火顺序（odd firing order)，使得发动机12的噪声、振 动、不平顺性（NVH)增加。因此期望的是开发出这样的曲轴，其配置为用于在所有汽缸启用 时或在汽缸中的一个停缸时提供偶数点火间隔（even firing intervals)。
[0041] 参考图3,曲轴24可以限定第一曲轴端部84和第二曲轴端部86,它们沿旋转轴线 A彼此纵向间隔开。曲轴24可绕旋转轴线A旋转且包括第一曲轴销90、第二曲轴销92、第三 曲轴销94、和第四曲轴销96,它们每一个从旋转轴线A径向地向外定位。第一活塞22A(图 1)可以经由一个或多个连接杆88(图2)联接到第一曲轴销90。第二活塞22B(图1)可以 经由一个或多个连接杆88(图2)联接到第二曲轴销92。第三活塞22C(图1)可以经由一 个或多个连接杆88(图2)联接到第三曲轴销94。第四活塞22D(图1)可以经由一个或多 个连接杆88 (图2)联接到第四曲轴销96。第一曲轴销90可以定位在曲轴24的第一曲轴 端部84附近，而第四曲轴销96可以位于第二曲轴端部86附近。第二曲轴销92可以轴向 位于第一曲轴销90和第三曲轴销94之间。第三曲轴销94可以轴向位于第二曲轴销92和 第四曲轴销96之间。第四曲轴销96可以基本上沿销轴线B对准第一曲轴销90。销轴线B 基本上可以平行于旋转轴线A。
[0042] 曲轴24包括沿旋转轴线A纵向彼此间隔开的第一支承轴颈83、第二支承轴颈85、 第三支承轴颈87、第四支承轴颈89和第五支承轴颈91。第一支承轴颈83可以定位在曲轴 第一端部84附近，而第五支承轴颈91可以位于第二曲轴端部86附近。第二支承轴颈85 可以位于第一支承轴颈83和第三支承轴颈87之间。第三支承轴颈87可以轴向位于第二 支承轴颈85和第四支承轴颈89之间。第四支承轴颈89可以轴向位于第三支承轴颈87和 第五支承轴颈91之间。
[0043] 参考图4,第一，第二，第三，和第四曲轴销90、92、94、96中的一些可以彼此旋转地 偏开。在所示实施例中，第一曲轴销90和第四曲轴销96可以彼此不旋转地偏开。即第一 曲轴销90和第四曲轴销96可以基本上沿销轴线B彼此对准。然而，应理解，曲轴销90、92、 94、96中的任何两个可以沿销轴线B彼此对准。替换地，第一曲轴销90和第四曲柄销96可 以仅略微彼此旋转地偏开。例如，第四曲轴销96可以相对于第一曲轴销90旋转地偏开约 2到5度。
[0044] 第二曲轴销92可以沿箭头R示出的旋转方向相对于第一曲轴销90和第四曲轴销 96旋转地偏开第一角度α 1，所述第一角度范围为沿曲轴24的旋转方向约235度到约245 度，这通过箭头R示出。换句话说，第二曲轴销92可以沿箭头R示出的旋转方向相对于销 轴线Β旋转地偏开第一角度α 1。第一角度α 1可以为约240度。第三曲轴销94可以沿箭 头R示出的旋转方向相对于第一曲轴销90和第四曲轴销96旋转地偏开第二角度α 2,所述 第二角度范围为沿箭头R示出的旋转方向成约115度到约125度。换句话说，第三曲轴销 94可以沿箭头R示出的旋转方向相对于销轴线Β旋转地偏开第二角度α2。例如，第二角 度α 1可以为约120度。虽然图4详述了具体的曲轴销布置，但是应理解，曲轴24可以包 括基本上沿销轴线Β彼此对准的任何两个曲轴销90、92、94、96,任何其他的曲轴销沿箭头R 示出的旋转方向相对于这两个基本上对准的曲轴销旋转地偏开约120度，且进一步地曲轴 销沿箭头R示出的旋转方向相对于这两个基本上对准曲轴销旋转地偏开约240度。在图1 所示的实施例中，第一曲轴销90和第四曲轴销96可以称为第一组曲轴销，且第二曲轴销92 和第三曲轴销94可以称为第二组曲轴销。
[0045] 曲轴24的曲轴销布置允许发动机12获得偶数点火顺序，而不管曲轴每旋转720 度是否所有四个汽缸20A、20B、20C和20D中发生燃烧、或是否第四汽缸20D被停用且曲轴 每旋转720度仅在第一汽缸20A、第二汽缸20B和第三汽缸20C中发生燃烧。在汽缸中的 一个(例如第四汽缸20D)停用时，发动机12在如上所述的三缸模式下运行。在曲轴每旋转 720度所有汽缸20A、20B、20C、20D中发生燃烧时，发动机12在四缸模式下运行。
[0046] 在第四汽缸20D停用时，点火顺序可以是1-3-X-2,其中数字1代表第一汽缸20A 中的燃烧，数字3代表第三汽缸20C中的燃烧，数字2代表第二汽缸20B中的燃烧，且字母 "X"代表第四汽缸20D中没有发生燃烧（即没有燃烧事件）。换句话说，在第四汽缸20D停 用时，点火顺序可以包括让第一汽缸20A点火，随后让第三汽缸20C点火且随后让第二汽缸 20B点火。在操作性地联接到第四进气阀30D的进气阀提升机构56处于停用模式时，发动 机组件10限定第一点火间隔。该第一点火间隔可以包括曲轴每旋转240度的燃烧事件。
[0047] 期望的是，在低载荷期间让发动机12运行在三个汽缸模式下，因为这样的运行模 式减少燃料消耗、噪声、振动、不平顺性且改善排气系统效率。另外，能仅让一个汽缸停缸的 四缸发动机(例如发动机12)比能让两个汽缸停缸的四缸发动机便宜。
[0048] 在操作性地联接到第四进气阀30D的进气阀提升机构56处在启用模式时，所有汽 缸20A、20B、20C、20D中每720度的曲轴旋转就发生燃烧，且发动机12的点火顺序可以是 1-3-4-2,其中数字1代表第一汽缸20A中的燃烧，数字3代表第三汽缸20C中的燃烧，数字 4代表第四汽缸20D中的燃烧，且数字2代表第二汽缸20B中的燃烧。换句话说，在操作性 地联接到第四进气阀30D的进气阀提升机构56处在启用模式时，点火顺序可以包括让第一 汽缸20A点火，随后让第三汽缸20C点火，随后让第四汽缸20D点火，且随后让第二汽缸20B 点火。如上所述，首先在第一汽缸20A中发生燃烧。随后，在曲轴旋转240度时在第三汽缸 20B发生燃烧。接下来，在曲轴旋转360度时第四汽缸20D中发生燃烧。随后，在曲轴旋转 480度时在第二汽缸20B中发生燃烧。
[0049] 如上所述，第一曲轴销90和第四曲轴销96可以不彼此旋转地偏开。但是，应理解， 曲轴24的任何两个曲轴销可以不彼此旋转地偏开。换句话说，曲轴24的两个曲轴销基本 上可以沿销轴线B彼此对准，而另一曲轴销90沿箭头R示出的旋转方向相对于销轴线B旋 转地偏开约120度，而另一曲轴销沿箭头R示出的旋转方向相对于销轴线B旋转地偏开约 240 度。
[0050] 参考图5,在替换实施例中，第二曲轴销92和第三曲轴销94可以彼此旋转地不偏 开。换句话说，第二曲轴销92和第三曲轴销94可以基本上沿销轴线B对准。在该实施例 中，第一曲轴销90沿箭头R示出的旋转方向相对于第二曲轴销92和第三曲轴销94偏开约 240度。换句话说，第一曲轴销90沿箭头R示出的旋转方向相对于销轴线B旋转地偏开约 240度。第四曲轴销96沿箭头R示出的旋转方向相对于第二曲轴销92和第三曲轴销94偏 开约120度。换句话说，第四曲轴销96沿箭头R示出的旋转方向相对于销轴线B旋转地偏 开120度。在图5所示的实施例中，第二曲轴销92和第三曲轴销94可以称为第一组曲轴 销，且第一曲轴销90和第四曲轴销96可以称为第二组曲轴销。
[0051] 参考图6,在替换实施例中，曲轴124配置为三个汽缸发动机的一部分且因此不是 四个曲轴销，而是包括三个曲轴销90、92、94。曲轴124类似于曲轴24;然而，在曲轴124 中，两个曲轴销90、92不彼此旋转地偏开，而另一曲轴销94相对于另外两个曲轴销90、92 旋转地偏开。具体说，曲轴124可绕旋转轴线A旋转且包括第一曲轴销90、第二曲轴销92、 第三曲轴销94,其每一个都径向地位于旋转轴线A以外。第一曲轴销90可以位于曲轴第一 端部84附近，而第三曲轴销94可以位于第二曲轴端部86附近。第二曲轴销92可以轴向 位于第一曲轴销90和第三曲轴销94之间。第二曲轴销92可以基本上沿销轴线B对准第 一曲轴销90。销轴线B基本上可以平行于旋转轴线A。
[0052] 曲轴124包括沿旋转轴线A纵向彼此间隔开的四个支承轴颈83、85、87和89。第 一支承轴颈83可以定位在曲轴第一端部84附近，而第四支承轴颈89可以位于第二曲轴端 部86附近。第二支承轴颈85可以位于第一支承轴颈83和第三支承轴颈87之间。第三支 承轴颈87可以轴向位于第二支承轴颈85和第四支承轴颈89之间。
[0053] 参考图7,在所示实施例中，第一曲轴销90和第二曲轴销92可以不彼此旋转地偏 开。因而，第一曲轴销90和第二曲轴销92基本上沿销轴线B对准。然而，应理解曲轴销 90、92、94中的任何两个可以沿三个销轴线B彼此对准。替换地，第一曲轴销90和第二曲轴 销92可以仅略微彼此旋转地偏开。例如，第二曲轴销92可以相对于第一曲轴销90旋转地 偏开约2到5度。
[0054] 第三曲轴销94可以相对于第一曲轴销90和第二曲轴销92沿曲轴124的旋转方 向(其通过箭头R示出)旋转地偏开曲轴销角度Θ，该曲轴销角度范围为约175到约185度。 换句话说，第三曲轴销94可以沿箭头R示出的旋转方向相对于销轴线旋转地偏开曲轴销角 度Θ。曲轴销角度Θ可以为约180度。虽然图7显示了一具体曲轴销布置，应理解，曲轴 124可以包括三个曲轴销90、92、94中的基本上沿销轴线B彼此对准的任何两个，且另一曲 轴销沿箭头R示出的旋转方向相对于这两个基本上对准的曲轴销旋转地偏开约180度。在 图7所示的实施例中，第一曲轴销9 0和第二曲轴销9 2可以称为第一组曲轴销，且第三曲轴 销94可以称为其余曲轴销。
[0055] 如上所述，曲轴124设计为用于三缸发动机。由此，发动机12 (图1)可以仅具有 三个汽缸，而不是四个汽缸。曲轴124的曲轴销布置允许发动机12具有偶数点火顺序，而 不管是否所有三个汽缸中发生燃烧或是否一个汽缸停用。在其中一个汽缸停用时，发动机 12运行在两缸模式下。在一个发动机运行循环期间所有三个汽缸发生燃烧时，发动机12运 行在三缸模式下。期望的是，在低载荷期间让发动机12运行在两缸模式下，因为这样的运 行模式可以减少燃料消耗、噪声、振动、不平顺性且改善排气系统效率。
[0056] 参考图8,在替换实施例中，第二曲轴销92和第三曲轴销94可以不彼此旋转地偏 开。换句话说，第二曲轴销92和第三曲轴销94可以基本上沿销轴线B对准。在该实施例 中，第一曲轴销90沿箭头R示出的旋转方向相对于第二曲轴销92和第三曲轴销94偏开约 180度。由此，在该实施例中，曲轴销角度Θ为约180度。换句话说，第一曲轴销90沿箭 头R示出的旋转方向相对于销轴线B旋转地偏开约180度。在图8的实施例中，第二曲轴 销92和第三曲轴销94可以称为第一组曲轴销，且第一曲轴销90可以称为其余曲轴销。
[0057] 本发明还涉及制造曲轴的方法。本发明公开的任何曲轴可以通过锻造、铸造、CNC 机加工或任何其他合适的制造工艺制造。在一实施例中，曲轴可以通过锻造金属结构制造。 锻造是涉及使用局部挤压力而让金属成形的制造工艺。具体说，制造方法可以包括锻造金 属结构以形成曲轴，该曲轴具有沿旋转轴线彼此轴向间隔开的第一、第二、第三、第四互连 曲轴销。使用本公开方法制造的曲轴的第一和第四曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。此外， 第二和第三曲轴销沿旋转方向相对于彼此和相对于销轴线旋转地偏开。使用本发明方法形 成的曲轴的第二曲轴销沿旋转方向相对于第一曲轴销和第四曲轴销旋转地偏开约240度。
[0058] 附图所示的实施例或本发明说明书提到的各种实施例的特点不应被理解为是彼 此独立的实施例。相反，实施例的一个例子中所述的每一个特点可以与其他实施例的一个 或多个其他期望特点组合，形成并未参考附图描述的其他实施例，这些实施例落入权利要 求请求保护的范围。
[0059] 附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权 利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可 得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
【权利要求】
1. 一种曲轴，包括： 多个曲轴销，沿旋转轴线彼此纵向间隔开，每一个曲轴销被配置为操作地连接到发动 机的相应活塞，所述发动机包括多个汽缸，发动机被配置为使得其中一个汽缸停缸； 其中曲轴销中的至少两个基本上沿销轴线彼此对准；和 其中至少一个曲轴销沿曲轴的旋转方向相对于销轴线旋转地偏开，从而发动机在一个 汽缸停缸时也具有偶数点火顺序。
2. 如权利要求1所述的曲轴，其中多个曲轴销包括第一曲轴销、第二曲轴销、第三曲轴 销和第四曲轴销，且其中第一和第四曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。
3. 如权利要求2所述的曲轴，其中第一和第四曲轴销相对于彼此不偏开。
4. 如权利要求3所述的曲轴，其中第二曲轴销沿旋转方向相对于销轴线旋转地偏开约 240 度。
5. 如权利要求4所述的曲轴，其中第四曲轴销沿旋转方向相对于销轴线旋转地偏开约 120 度。
6. 如权利要求1所述的曲轴，其中多个曲轴销包括第一曲轴销、第二曲轴销、第三曲轴 销和第四曲轴销，且其中第二和第三曲轴销基本上沿销轴线彼此对准。
7. 如权利要求6所述的曲轴，其中第二和第三曲轴销彼此不旋转地偏开。
8. 如权利要求7所述的曲轴，其中第一曲轴销沿旋转方向相对于销轴线旋转地偏开约 240 度。
9. 如权利要求8所述的曲轴，其中第四曲轴销相对于销轴线旋转地偏开约120度。
10. 如权利要求9所述的曲轴，其中销轴线基本上平行于旋转轴线。
【文档编号】F02B75/32GK104061073SQ201410071911
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】A.W.海曼, R.S.麦卡尔平 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司