内燃机的制作方法

本发明涉及一种内燃机、尤其用于机动车的内燃机，一种具有该内燃机的机动车、尤其客车，以及一种用于运行该内燃机的方法。

背景技术：

由专利文献de102010004588a1已知一种具有曲轴和偏心轴的内燃机，为了延长内燃机的活塞的膨胀冲程，偏心轴通过连杆和联接件与曲轴连接，并且同时被曲轴通过正齿轮变速器以曲轴转速的一半驱动，以便与吸气和压缩冲程、即在吸气和压缩行程时的活塞冲程相比增大膨胀和排气冲程、即在膨胀和排气行程时的活塞冲程。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，改进这种内燃机以及这种内燃机的运行。

上述技术问题通过按照本发明的内燃机、机动车和方法解决。

按照本发明的实施方式，内燃机、尤其用于机动车、尤其用于客车的内燃机，尤其机动车的内燃机具有曲轴、至少一个活塞、偏心轴，所述活塞为了随曲轴的转动而在气缸中执行冲程而与曲轴耦连，或者说所述活塞与曲轴按如下所述地耦连，即活塞随曲轴的转动执行在气缸中的冲程，所述偏心轴与曲轴和与活塞(在一种实施方式中通过曲轴与活塞并且在此额外地与曲轴)按如下所述地耦连，即通过偏心轴能延长所述活塞的冲程、尤其至少暂时地或者说在至少一个运行状态中延长。

就此补充参考开始所述专利文献de102010004588a1，并且该文献内容完全纳入本申请。

在一种实施方式中，活塞随曲轴的转动在气缸中执行相继的循环，循环由吸气(向下)冲程、接着的压缩(向上)冲程、接着的膨胀(向下)冲程和接着的排气(向上)冲程组成，或者说为此或者说这样地与曲轴耦连。在此，冲程的延长尤其指的是本领域已知的增大上部终点和下部终点之间的(冲程)路径，上部终点和下部终点确定或者说限定冲程(路径)。

按照本发明的实施方式，通过相位调整器调整偏心轴与曲轴的耦连或者说偏心轴和曲轴之间的耦连的相位。按照本发明的一种实施方式，内燃机相应地具有相位调整器，其被设置用于或者说用于通过其调整偏心轴与曲轴的耦连或者说偏心轴和曲轴之间的耦连的相位。

由此，在一种实施方式中可以提供或者说使用额外的(控制)自由度，有利地改变在单个循环中相对彼此或者说相互尤其前后相继的冲程的比例，尤其压缩冲程和接着的膨胀冲程之间的比例，并且因而有利地改变气缸的压缩比和膨胀比之间的比例，尤其相应地调整适应于内燃机的运行状态，并且以此在一种实施方式中改进内燃机的运行表现。

在一种实施方式中，偏心轴如下所述地与曲轴和活塞耦连，即通过偏心轴能把循环的确定的冲程相对于循环的另外的冲程尤其无级地或者说连续地和/或根据相位调整器的位置延长，尤其能把膨胀冲程相对于压缩冲程和/或排气冲程延长，尤其能把膨胀冲程可选地或者说根据相位调整器的位置地相对于压缩冲程和/或排气冲程延长。

在一种实施方式中，偏心轴，尤其对于通过曲轴与内燃机的所述或者说一个或者多个活塞耦连额外地，如下所述地，尤其机械式地与曲轴耦连，即偏心轴以与曲轴或者说相对于曲轴确定的转速比转动，尤其以曲轴的转速的一半，和/或以能通过相位调整器调整的相对于曲轴的相位转动，尤其被曲轴驱动，其中，在一种实施方式中相位以本领域已知的方式取决于(到达)曲轴的、尤其预定的参考(角)位置和(尤其紧接着的或者前面的到达)偏心轴的、尤其预定的参考(角)位置之间的距离，尤其指示该距离。在一种实施方式中，曲轴和偏心轴围绕相互平行地移位的转动轴线能转动地支承，尤其在内燃机的一体式或者多件式的壳体中。

在一种实施方式中，内燃机具有至少一个另外的活塞，所述另外的活塞为了随曲轴的转动而在另外的气缸中执行冲程而与曲轴耦连，或者说所述活塞与曲轴按如下所述地耦连，即活塞随曲轴的转动执行在另外的气缸中的冲程，尤其接着的由吸气(向下)冲程、接着的压缩(向上)冲程、接着的膨胀(向下)冲程和接着的排气(向上)冲程组成的循环。

在一种实施方式中，偏心轴按如下所述地与曲轴并且，在改进设计方案中对于偏心轴以可调整的相位与曲轴和/或通过曲轴的耦连额外地，与另外的活塞耦连，即通过偏心轴(也)把所述另外的活塞的冲程，尤其循环的确定的冲程相对于循环的另外的冲程延长，尤其能把膨胀冲程相对于压缩冲程和/或排气冲程延长，尤其能把膨胀冲程可选地或者说根据相位调整器的位置地相对于压缩冲程和/或排气冲程延长。

在一种用于多个气缸的实施方式中以此可以有利地、尤其均匀地改变在单个循环中相对彼此或者说相互尤其前后相继的冲程的比例，尤其压缩冲程和接着的膨胀冲程之间的比例，并且因而有利地改变相应气缸的压缩比和膨胀比之间的比例，尤其相应于内燃机的运行状态调整，并且以此在一种实施方式中进一步改进内燃机的运行表现。

在一种实施方式中，曲轴、偏心轴和至少一个活塞，尤其对于偏心轴与曲轴相位可调整的耦连额外地，通过曲柄连杆机构、尤其多关节式曲柄连杆机构耦连，在改进设计方案中，曲轴、偏心轴和至少一个另外的活塞通过另外的曲柄连杆机构耦连。在一种实施方式中，偏心轴和/或至少一个活塞(分别)通过连杆与一个、尤其共同的和/或与曲轴耦连的耦连件、尤其曲柄连杆机构耦连。在改进设计方案中，偏心轴和/或至少一个另外的活塞(分别)通过连杆与一个、尤其共同的和/或与曲轴耦连的另外的耦连件、尤其另外的曲柄连杆机构耦连。

以此可以在一种实施方式中改进地、尤其紧凑地、可靠地和/或精确地实现机械式耦连。

在一种实施方式中，偏心轴在相位调整器的一个位置中把至少一个活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长确定的值，并且在相位调整器的至少一个另外的位置中把该活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长另外的值，所述另外的值大于所述确定的值，尤其在相位调整器的第一位置中把至少一个活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长第一值，并且在相位调整器的第二位置中把该活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长第二值，所述第二值大于所述第一值，或者说偏心轴是为此设置的或者说被用于此。

在改进设计方案中，偏心轴在相位调整器的所述一个位置中(也)把至少一个另外的活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长确定的值、尤其所述确定的值，并且在相位调整器的至少一个另外的位置中(也)把该活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长另外的值、尤其所述另外的值，所述另外的值大于所述确定的值，尤其在相位调整器的第一位置中把至少一个另外的活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长相同的或者另外的第一值，并且在相位调整器的第二位置中把该活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长相同的或者另外的第二值，所述第二值大于所述第一值，或者说偏心轴是为此设置的或者说被用于此。

在此，膨胀冲程尤其以本领域已知的方式理解为内燃机的膨胀行程的冲程或者说在内燃机的膨胀行程中的冲程或者说活塞在气缸中燃烧驱动的增大体积的运动的冲程，排气冲程尤其相应地理解为在此尤其方向相反的、内燃机的尤其接着的排气行程的冲程或者说在内燃机的尤其接着的排气行程中的冲程或者说活塞在气缸中为了排出废气而减小体积的运动的冲程，吸气冲程尤其相应地理解为在此尤其方向相反的、内燃机的尤其接着的吸气行程的冲程或者说在内燃机的尤其接着的吸气行程中的冲程或者说活塞在气缸中为了抽吸燃烧用空气或者说燃烧用空气混合物而增大体积的运动的冲程，压缩冲程尤其相应地理解为在此尤其方向相反的、内燃机的尤其接着的压缩行程的冲程或者说在内燃机的尤其接着的压缩行程中的冲程或者说活塞在气缸中为了压缩燃烧用空气或者说燃烧用空气混合物而减小体积的运动的冲程。

通过膨胀和/或排气冲程相对于吸气和/或压缩冲程的可变的延长，在一种实施方式中可以实现可变的阿特金森循环，并且以此在改进设计方案中使废气更大程度地释放压力和/或冷却，并且以此更好地利用包含在汽油中的能量和/或更好地冲洗气缸，并且因此进一步改进内燃机的运行表现。

附加地或者备选地，在一种实施方式中，偏心轴在相位调整器的一个位置中把至少一个活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长确定的值，并且在相位调整器的至少一个另外的位置中把该活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长另外的值，所述另外的值大于所述确定的值，尤其在相位调整器的(另外的)第一位置中把至少一个活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长第一值，并且在相位调整器的(另外的)第二位置中把该活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长第二值，所述第二值大于此处所述第一值，或者说偏心轴是为此设置的或者说被用于此。

在改进设计方案中，偏心轴在相位调整器的此处所述一个位置中(也)把至少一个另外的活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长确定的值，并且在相位调整器的此处所述至少一个另外的位置中把该活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长另外的值，所述另外的值大于所述确定的值，尤其在相位调整器的(另外的)第一位置中把至少一个另外的活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长相同的或者另外的第一值，并且在相位调整器的(另外的)第二位置中把所述至少一个另外的活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长相同的或者另外的第二值，所述第二值大于所述第一值，或者说偏心轴是为此设置的或者说被用于此。

通过压缩和/或膨胀冲程相对于吸气和/或排气冲程的可变的延长，在一种实施方式中可以实现可变的逆阿特金森循环，并且以此在改进设计方案中使燃烧用空气或者说燃烧用空气混合物更大程度地被压缩并且以此提高功率并且因此进一步改进内燃机的运行表现，尤其是当增压器件、尤其涡轮增压器还未提供升压压力或者提供升压压力较小时。在一种实施方式中可以通过可变的逆阿特金森循环改进内燃机的启动过程、效率、尤其在低负荷或者说在部分负荷区域中的效率、功率密度和/或非稳态表现、尤其响应表现。

附加地或者备选地，在一种实施方式中，偏心轴在相位调整器的一个位置中把至少一个活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长，并且在相位调整器的至少一个另外的位置中把该活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长，尤其在相位调整器的所述第一位置中把至少一个活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长，并且在相位调整器的所述另外的第一位置中把该活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于该活塞的吸气和/或排气冲程延长，或者说偏心轴是为此设置的或者说被用于此。

在改进设计方案中，偏心轴在相位调整器的所述一个位置中(也)把至少一个另外的活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长，并且在相位调整器的所述至少一个另外的位置中把该活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于此处所述另外的活塞的吸气和/或排气冲程延长，尤其在相位调整器的所述第一位置中把至少一个另外的活塞的膨胀和/或排气冲程相对于该活塞的吸气和/或压缩冲程延长，并且在相位调整器的另外的第一位置中把此处所述活塞的压缩和/或膨胀冲程相对于此处所述活塞的吸气和/或排气冲程延长，或者说偏心轴是为此设置的或者说被用于此。

以此在一种实施方式中可以选择性地在阿特金森循环和逆阿特金森循环之间交替并且因此进一步改进内燃机的运行表现。

附加地或者备选地，在一种实施方式中偏心轴在相位调整器的(中性)位置中减小膨胀、排气、吸气和压缩冲程之间的偏差，尤其减小为最大(可能的或者说可设置的)偏差的最高50％、尤其最高10％、尤其最高1％、尤其(至少基本上或者说在调节精度范围内)减小为零，或者说偏心轴是为此设置的或者说被用于此。

以此在一种实施方式中尤其可以选择性地执行或者说进行(逆)阿特金森循环或者不具有冲程延长的通常的循环、尤其奥托循环或者柴油机循环，在改进设计方案中根据内燃机的一个或者多个运行参数、尤其内燃机的、尤其增压器件的、尤其至少一个涡轮增压器的运行状态、尤其负荷范围、转速、扭矩、温度和/或升压压力选择。以此在一种实施方式中可以进一步改进内燃机的运行表现。

在一种实施方式中，内燃机具有传动机构，该传动机构把偏心轴与曲轴，尤其对于一个或者说多个与一个或者说多个活塞通过曲轴的耦连附加地、尤其对于一个或者说多个曲柄连杆机构附加地，机械式耦连，尤其按如下所述地，即偏心轴以与曲轴或者说相对于曲轴的确定的转速比、尤其以曲轴的转速的一半，和/或以通过相位调整器能调整的相位相对于曲轴转动、尤其被曲轴驱动，或者说传动机构是为此设置的或者说被用于此。

在改进设计方案中，传动机构具有第一和第二传动件，第二传动件相对于第一传动件的相位差能通过用于调整偏心轴与曲轴的耦连的相位的相位调整器调整，或者说第一和第二传动件是为此设置的或者说被用于此，其中，在一种实施方式中相位差以本领域已知的方式取决于(到达)第一传动件的、尤其预定的参考(角)位置和(尤其紧接着的或者前面的到达)第二传动件的、尤其预定的参考(角)位置之间的距离，尤其指示该距离。

以此在一种实施方式中可以改进地、尤其紧凑地、可靠地和/或精确地实现机械式耦连和/或其相位调整。

在改进设计方案中，传动机构可以具有、尤其是齿(轮)传动机构和/或拉力构件传动机构、尤其摩擦配合和/或形状配合的拉力构件传动机构、尤其滑动传动机构或者张力链和/或张力带传动机构。

由此在一种实施方式中可以改进地、尤其紧凑地、可靠地和/或精确地实现机械式耦连。

在一种实施方式中，相位调整器液压和/或电式地、尤其电磁式地和/或电机式地运行，和/或被液压和/或电式地、尤其电磁式地和/或电机式地操纵和/或控制，或者说是液压式和/或电相位调整器。

由此在一种实施方式中可以改进地、尤其紧凑地、可靠地和/或精确地实现耦连的相位调整。

在一种实施方式中，内燃机具有增压器件、尤其至少一个涡轮增压器，用于增压式地填充至少一个气缸，在改进设计方案中也用于增压式地填充至少一个另外的气缸。

尤其在增压内燃机中，逆阿特金森循环可以有利地在缺少或者少量增压的阶段中提高燃烧用空气或者说燃烧用空气混合物的压力，并且因此改进内燃机的运行。

在一种实施方式中，偏心轴与曲轴通过相位调整器的耦连的相位根据内燃机的一个或者多个运行参数、尤其内燃机的、尤其增压器件的、尤其至少一个涡轮增压器的运行状态、尤其负荷范围、转速、扭矩、温度和/或升压压力调整，或者说相位调整器被相应地控制。在一种实施方式中内燃机相应地具有控制器件，该控制器件尤其在硬件和/或软件技术上为此或者说用于控制相位调整器而设置或者说用于此，相位调整器用于根据内燃机的一个或者多个运行参数、尤其内燃机的、尤其增压器件的、尤其至少一个涡轮增压器的运行状态、尤其负荷范围、转速、扭矩、温度和/或升压压力调整偏心轴与曲轴的耦连的相位。

在一种实施方式中以此可以有利地改变冲程的比例关系、尤其(相应地)调整适应于内燃机的运行状态，并且以此在一种实施方式中进一步改进内燃机的运行表现。

在本发明中，器件可以在硬件技术方面和/或在软件技术方面构造，尤其具有优选与存储器系统和/或总线系统数据或者说信号连接的、尤其数字的处理单元、尤其微处理器单元(cpu)和/或一个或者多个程序或者程序模块。该cpu可以为此构造，即，处理作为存储在存储器系统中的程序实施的命令、从数据总线接收输入信号和/或向数据总线输出输出信号。存储器系统可以具有一个或者多个、尤其不同的存储器介质、尤其光学的、磁的固体和/或其他非易失介质。该程序可以按如下所述地构造，即，该程序实现或者说能够执行在此所述的方法，使得cpu能执行这种方法的步骤并且以此尤其能够驱动、尤其控制内燃机、尤其内燃机的相位调整器。

在一种实施方式中，完全或者部分地自动地尤其通过控制器件执行所述方法的一个或者多个、尤其全部的步骤。

附图说明

本发明的其他有利改进设计方案由从属权利要求和下面对优选实施方式的说明中得出。在此部分示意性地有：

图1示出按照本发明的实施方式的内燃机的局部，其具有在第一位置中的相位调整器；

图2示出具有在另外的第一位置中的相位调整器的内燃机；

图3示出在相位调整器的第一位置和另外的第一位置时的内燃机的活塞的冲程；和

图4示出一种用于运行按照本发明的实施方式的内燃机的方法。

具体实施方式

图1示出按照本发明的实施方式的内燃机的局部。

该内燃机具有围绕转动轴线7能转动地支承的曲轴3、多个(例如四个、六个、八个、十个或者十二个)活塞，其中在图1中为了看得更清楚仅示例性示出一个活塞2，还具有围绕转动轴线14能转动地支承的偏心轴13。转动轴线7、14相互平行地错移。活塞结构功能都相同，因此下文中仅阐述示例性示出的活塞2并且对于其他的未示出的活塞均引用此活塞。另外也引用开始所述的专利文献de102010004588a1。为此部分承用其附图标记。

偏心轴13通过齿轮传动机构15耦连，齿轮传动机构15具有相对曲轴3抗扭的齿轮17和与其啮合的具有双倍齿数的齿轮18，所述齿轮18与齿轮传动机构15的相对偏心轴13抗扭的输出端110通过相位调整器100耦连，通过相位调整器以(例如由凸轮轴调整领域)已知的方式调整偏心轴13与曲轴3的耦连的相位。

活塞2与曲轴3通过曲柄连杆机构16耦连用于随曲轴3的转动而在气缸30中执行冲程，通过曲柄连杆机构可以延长由吸气、压缩、膨胀和排气冲程组成的循环的确定的冲程。

为此，曲柄连杆机构16具有共同的耦连件8，耦连件在相对转动轴线7偏心的曲柄销关节6中支承在曲轴3上并且与活塞2通过在耦连件8上在铰接关节11中支承的(活塞)连杆4耦连。(铰接)连杆19在相对于转动轴线4偏心的铰接关节20中与偏心轴13并且在铰接关节23中与耦连件8连接。

发动机的电子控制单元120包含数据，即涡轮增压器31的用于增压地填充气缸30的数据并且控制相位调整器100，如图1中以点划线所示的箭头标识所示的。

在图1中所示的相位调整器100的第一位置s10(见图4)中，偏心轴13把在膨胀行程e中的膨胀冲程和在排气行程a中的排气冲程相对于在吸气行程s中的吸气冲程和在压缩行程k中的压缩冲程延长，如图3中实线所示，在图3中，活塞2的运动x被相对于曲轴3的曲轴角度kw示出，并且以此实现阿特金森循环。

根据内燃机的至少一个参数，例如若涡轮增压器31的增压压力低于预定的界限值时，电子控制单元120就把相位调整器100向另外的第一位置s100(见图4)控制，即如图2中所示。在相位调整器100的所述另外的第一位置中，偏心轴13在此把在膨胀行程e中的膨胀冲程和在压缩行程k中的压缩冲程相对于在吸气行程s中的吸气冲程和在排气行程a中的排气冲程延长，如图3中虚线所示，并且以此实现逆阿特金森循环。

根据内燃机的至少一个参数，电子控制单元120把相位调整器100再次向第一位置s10(见图4)中控制。

附加地或者备选地，电子控制单元120根据内燃机的至少一个运行参数、例如负荷范围，把相位调整器100从在图1中所示的第一位置s10向第二位置s20(见图4)中控制，在第二位置中，偏心轴13把膨胀和排气冲程相对于吸气和压缩冲程延长更大的值。

附加地或者备选地，电子控制单元120根据内燃机的至少一个运行参数、例如负荷范围，把相位调整器100从在图2中所示的另外的第一位置s100向另外的第二位置s200(见图4)中控制，在另外的第二位置中，偏心轴13把压缩和膨胀冲程相对于吸气和排气冲程延长更大的值。

虽然在以上说明中阐述了示例性的实施方式，但是要注意，可以由多个变型设计方案。此外要注意的是，示例性实施方式仅是示例，并非对保护范围、应用和构造以任何方式的限制。确切地讲，本领域技术人员通过上述说明能得到实施至少一个示例性实施方式的教导，其中尤其能在所述组成部分的功能和构造方面进行各种改变而不脱离由权利要求和其等效的特征组合得到的保护范围。

附图标记列表

3曲轴

4(活塞)连杆

6曲柄销关节

7曲轴的转动轴线

8耦连件

13偏心轴

14偏心轴的转动轴线

15齿轮传动机构

16曲柄连杆机构

17第一齿轮

18第二齿轮

19(铰接)连杆

20、23铰接关节

30气缸

31涡轮增压器

100相位调整器

110齿轮传动机构输出端

120发动机电子控制单元