專利名稱：用于發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡方法和用于執(zhí)行該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其是內(nèi)燃機(jī)的平衡方法和用于執(zhí)行這些方法的裝置。
背景技術(shù)：
更具體地說，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生一級(jí)(換句話說，其頻率對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的)失衡力矩的發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其是內(nèi)燃機(jī)的平衡方法，該失衡力矩激勵(lì)至少一種振動(dòng)模式。
這種類型的方法是公知的，其中，如例如在文獻(xiàn)WO-A-02/075134中描述的在具有3個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)的情況下，通過添加一平衡軸來獲得平衡。
然而，這些公知的方法具有如下缺點(diǎn)首先，平衡軸是一種昂貴的部件，其次，該軸是一種重量相對(duì)大的部件，并且起動(dòng)該軸必須浪費(fèi)能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的具體目的是減少這些缺點(diǎn)。
為此，根據(jù)本發(fā)明，在所述類型的方法中，借助于至少一個(gè)被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)上的他激振蕩器，在由失衡力矩激勵(lì)的所述振動(dòng)模式附近的至少一個(gè)平衡頻率范圍內(nèi)，在每個(gè)瞬間產(chǎn)生至少一個(gè)與失衡力矩相反的力矩，從而至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩。
借助于這種布置，花費(fèi)合理的成本，至少部分地平衡發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更重要的是，它吸收非常少的額外能源。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以高于某個(gè)極限轉(zhuǎn)速的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可停止他激振蕩器的致動(dòng)，由此進(jìn)一步減少對(duì)額外能源的需求。
術(shù)語“他激振蕩器”應(yīng)被理解為如下意思-一種有源振蕩器(active oscillator)，其具有產(chǎn)生與失衡力矩相反作用的反作用力的致動(dòng)器(例如在于2003年10月1日提交的專利申請(qǐng)文件FR-0311495、文獻(xiàn)US-A-5 718418和其它文獻(xiàn)中描述了有源振蕩器的例子)，-或者一種可變模式的振蕩器，可例如通過改變硬度或質(zhì)量來調(diào)節(jié)該振蕩器的模式。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的各實(shí)施例中，可任選地另外借助于一種和/或其它的如下布置-使用至少一個(gè)有源振蕩器，以在每個(gè)瞬間產(chǎn)生與失衡力矩相反的力矩；-使用至少兩個(gè)有源振蕩器，并且以反相位控制這兩個(gè)有源振蕩器，以便在每個(gè)瞬間產(chǎn)生與失衡力矩相反的力矩；-至少檢測(直接或間接)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則將所述振蕩器作為該轉(zhuǎn)速的函數(shù)地進(jìn)行控制，從而該振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩；-檢測(直接或間接)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)的至少一個(gè)相位，并且根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則將所述振蕩器作為該檢測的函數(shù)地進(jìn)行控制，從而該振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩；-其失衡力矩被抵消的發(fā)動(dòng)機(jī)是具有兩個(gè)、三個(gè)或五個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)；-其失衡力矩被抵消的發(fā)動(dòng)機(jī)是由擺式懸架連接到車體上的車輛內(nèi)燃機(jī)；-將平衡頻率范圍設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)頻率和 之間，其中，fΘX是所述振動(dòng)模式的頻率此外，本發(fā)明的另一主題是用于執(zhí)行如上限定的方法的裝置，該裝置包括一發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生一級(jí)失衡力矩，該失衡力矩激勵(lì)至少一種振動(dòng)模式，其特征在于，它包括被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)上并且由至少一個(gè)中央處理器控制的至少一個(gè)他激振蕩器，以便通過以下方式來至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩，即，借助于該振蕩器，在由失衡力矩激勵(lì)的所述振動(dòng)模式附近的至少一個(gè)平衡頻率范圍內(nèi)，在每個(gè)瞬間產(chǎn)生與失衡力矩相反的力矩。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的各實(shí)施例中，可任選地另外借助于一種和/或其它的如下布置-所述振蕩器是有源振蕩器；-該裝置包括至少兩個(gè)由中央處理器以反相位控制的有源振蕩器；-該裝置包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)用于至少檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的傳感器，并且所述中央處理器被設(shè)計(jì)用于根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則將振蕩器作為轉(zhuǎn)速的函數(shù)地進(jìn)行控制，從而該振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩；-該發(fā)動(dòng)機(jī)是一種內(nèi)燃機(jī)，該裝置包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的至少一個(gè)特定步驟的傳感器，并且根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則將所述振蕩器控制為該檢測的函數(shù)，從而該振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩；-該發(fā)動(dòng)機(jī)是一種具有兩個(gè)、三個(gè)或5個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)；-該裝置包括具有車體的車輛，所述發(fā)動(dòng)機(jī)由擺式懸架連接到該車體上；-該發(fā)動(dòng)機(jī)屬于推進(jìn)裝置，其在兩個(gè)端部之間沿縱向延伸，并且將兩個(gè)振蕩器設(shè)置在推進(jìn)裝置的兩個(gè)對(duì)應(yīng)端部附近；-將平衡頻率范圍設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)頻率和 之間，其中，fΘX是所述振動(dòng)模式的頻率。


在參照附圖對(duì)以非限定性例子給出的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明的過程中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中圖1是設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的防振裝置的車輛的示意性透視圖；圖2和3分別是圖1所示推進(jìn)裝置的示意性主視圖和俯視圖。
圖4-6是曲線圖，它們分別沿三條相互垂直軸線中的一條示出了在一個(gè)車輛座椅中的振動(dòng)強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式
在各附圖中用同樣的標(biāo)記表示同樣或類似的元件。
圖1示出了包括推進(jìn)裝置2的汽車1，該推進(jìn)裝置包括內(nèi)燃機(jī)3(例如具有兩個(gè)、三個(gè)或五個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī))和被牢固地緊固到發(fā)動(dòng)機(jī)2上的變速箱4。推進(jìn)裝置2可例如沿車輛的橫向Y延伸，并且該推進(jìn)裝置在其兩個(gè)縱向端部可選擇性地包括分別被固定到發(fā)動(dòng)機(jī)3和變速箱4上的兩個(gè)剛性支架3a和3b。
由發(fā)動(dòng)機(jī)懸架將推進(jìn)裝置2連接到車體5上，在所表示的例子中，該發(fā)動(dòng)機(jī)懸架是擺式的。如可在圖2和3中更詳細(xì)地了解到的那樣，該擺式懸架可例如包括-兩個(gè)彈性支承3b和4b，其可例如將兩個(gè)支架3a和4a連接到車體5上，-以及限制和緩沖推進(jìn)裝置2圍繞橫軸Y的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的扭矩吸收桿6，該桿將推進(jìn)裝置2連接到車體5上，并例如在平面X、Z延伸。
在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)3產(chǎn)生一級(jí)失衡力矩，一級(jí)指的是以對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率。這些效果對(duì)于具有兩個(gè)或三個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)3(尤其以接近于空轉(zhuǎn)速度的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí))可以是非常顯著的。例如，如果空轉(zhuǎn)速度是900rpm，對(duì)應(yīng)的激勵(lì)頻率f1N(或一級(jí)激勵(lì))是15Hz。
所述的失衡力矩可以是圍繞車輛的縱軸X的轉(zhuǎn)矩和/或圍繞豎直軸Z的轉(zhuǎn)矩。
該失衡力矩激勵(lì)某些振動(dòng)模式，具體為-以頻率fΘX圍繞軸線X的旋轉(zhuǎn)俯仰振動(dòng)模式ΘX-和/或以頻率fΘZ圍繞軸線Z的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)模式ΘZ。
另外，將該旋轉(zhuǎn)振動(dòng)模式或這些旋轉(zhuǎn)振動(dòng)模式作為推進(jìn)裝置2的幾何形狀的函數(shù)附加地連接到泵送模式上，尤其是沿豎直方向的泵送模式TZ上。
這些振動(dòng)模式的激勵(lì)產(chǎn)生振動(dòng)，該振動(dòng)被傳遞到車體5上，并使車輛的用戶感覺不愉快，尤其當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，借助于至少一個(gè)被連接到推進(jìn)裝置2上的他激振蕩器，在由失衡力矩激勵(lì)的振動(dòng)模式附近的至少一個(gè)平衡頻率范圍內(nèi)，在每個(gè)瞬間產(chǎn)生至少一個(gè)與失衡力矩相反的力矩，從而至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩。
術(shù)語“他激振蕩器”應(yīng)被理解為如下意思-一種有源振蕩器，其具有產(chǎn)生與失衡力矩相反地作用的反作用力的致動(dòng)器(例如在于2003年10月1日提交的專利申請(qǐng)文件FR-0311495、文獻(xiàn)US-A-5718418和其它文獻(xiàn)中描述了有源振蕩器的例子)，-或者一種可變模式的振蕩器，可例如通過改變用于振蕩部分的彈性返回部件的硬度或振蕩部分的質(zhì)量來調(diào)節(jié)該振蕩器的模式。
在圖1-3中所示的例子中，推進(jìn)裝置2配備有兩個(gè)有源振蕩器7和8，以使振蕩器7和8之間沿方向Y的距離e最大化的方式將這兩個(gè)振蕩器例如緊固到前述支架3a和4a上。由中央處理器10(CPU)將這些有源振蕩器作為由傳感器9(S)提供的信息(例如對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)2的活塞之一的上死點(diǎn)的脈沖信號(hào))的函數(shù)地進(jìn)行控制，該傳感器可確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的相位。
可由中央處理器10以反相位致動(dòng)有源振蕩器7和8，以便在每個(gè)瞬間產(chǎn)生與失衡力矩相反的力矩。由于失衡力矩以一對(duì)一的關(guān)系與由傳感器9提供的信息連接，因而在每個(gè)瞬間可了解失衡力矩，結(jié)果有源振蕩器7和8可由中央處理器10根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則致動(dòng)，從而該有源振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩，或者同樣地抵消二級(jí)失衡力矩。
在附圖中表示的其中將有源振蕩器7和8豎直放置，以便產(chǎn)生向上和向下的豎直力的布置，基本上可抵消圍繞軸線X的失衡力矩，并因此修正模式ΘX。然而，可將有源振蕩器7和8以不同的方式放置，以便同時(shí)抵消圍繞軸線Z的失衡力矩，并因此修正模式ΘZ。以不同的方式，可提供至少一個(gè)輔助有源振蕩器或者甚至兩個(gè)輔助有源振蕩器，以專門用于抵消圍繞軸線Z的失衡力矩，并因此修正模式ΘZ?？蓪⑶笆銎胶忸l率范圍例如設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)頻率f1N和 之間，其中，fΘX是由空轉(zhuǎn)頻率激勵(lì)的修正的振動(dòng)模式的頻率。
本發(fā)明能明顯地減少由車輛用戶感知的振動(dòng)，如在圖4-6中的曲線所示，其表示了在配備有3個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)的特定車輛1的一個(gè)座位上的由發(fā)動(dòng)機(jī)3空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的作為頻率f的函數(shù)的振動(dòng)振幅A，這些曲線圖示出了沒有本發(fā)明的情況(實(shí)線)和具有上述有源振蕩器7和8的情況(虛線)。圖4示出了沿豎直軸Z測量的振動(dòng)，圖5示出了沿車輛的縱軸X測量的振動(dòng)，以及圖6示出了沿車輛的橫軸Y測量的振動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生一級(jí)失衡力矩的發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的平衡方法，該失衡力矩激勵(lì)至少一種振動(dòng)模式，其特征在于，借助于至少一個(gè)被連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)(3)上的他激振蕩器(7、8)，在由失衡力矩激勵(lì)的所述振動(dòng)模式附近的至少一個(gè)平衡頻率范圍內(nèi)，在每個(gè)瞬間產(chǎn)生一個(gè)與失衡力矩相反的力矩，從而至少部分地抵消所述一級(jí)失衡力矩。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，使用至少一個(gè)有源振蕩器(7、8)，以在每個(gè)瞬間產(chǎn)生與失衡力矩相反的力矩。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，使用至少兩個(gè)有源振蕩器(7、8)，并且以相位相反的方式控制這些有源振蕩器，以便在每個(gè)瞬間產(chǎn)生與失衡力矩相反的力矩。
4.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，至少檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則將所述振蕩器(7、8)作為該轉(zhuǎn)速的函數(shù)地進(jìn)行控制，從而該振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩。
5.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，檢測發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的工作循環(huán)的至少一個(gè)相位，并且根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則將所述振蕩器(7、8)作為該檢測的函數(shù)地進(jìn)行控制，從而該振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩。
6.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，其失衡力矩被抵消的發(fā)動(dòng)機(jī)(3)是一種具有兩個(gè)、三個(gè)或五個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)。
7.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，其失衡力矩被抵消的發(fā)動(dòng)機(jī)(3)是一種由擺式懸架連接到車體(5)上的車輛內(nèi)燃機(jī)。
8.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，將平衡頻率范圍設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)頻率和 之間，其中，fΘX是所述振動(dòng)模式的頻率。
9.一種用于執(zhí)行如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法的裝置，該裝置包括一發(fā)動(dòng)機(jī)(3)，該發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生一級(jí)失衡力矩，該失衡力矩激勵(lì)至少一種振動(dòng)模式，其特征在于，它包括被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)(3)上并且由至少一個(gè)中央處理器(10)控制的至少一個(gè)他激振蕩器(7、8)，以便通過以下方式來至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩，即，借助于振蕩器(7、8)，在由失衡力矩激勵(lì)的所述振動(dòng)模式附近的至少一個(gè)平衡頻率范圍內(nèi)，在每個(gè)瞬間產(chǎn)生與失衡力矩相反的力矩。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征為，所述振蕩器(7、8)是有源振蕩器。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，包括至少兩個(gè)由中央處理器(10)以反相位控制的有源振蕩器(7、8)。
12.如權(quán)利要求9-11之一所述的裝置，包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)用于至少檢測發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的轉(zhuǎn)速的傳感器(9)，中央處理器被設(shè)計(jì)用于根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則將振蕩器(7、8)作為該轉(zhuǎn)速的函數(shù)地進(jìn)行控制，從而該振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩。
13.如權(quán)利要求9-12之一所述的裝置，其特征為，發(fā)動(dòng)機(jī)(3)是一種內(nèi)燃機(jī)，該裝置包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的至少一個(gè)特定步驟的傳感器，并且根據(jù)所設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)則將所述振蕩器作為該檢測的函數(shù)地進(jìn)行控制，從而該振蕩器至少部分地抵消一級(jí)失衡力矩。
14.如權(quán)利要求9-13之一所述的裝置，其特征為，發(fā)動(dòng)機(jī)(3)是一種具有兩個(gè)、三個(gè)或5個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)。
15.如權(quán)利要求9-14之一所述的裝置，其特征為，該裝置包括具有車體(5)的車輛(1)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)(3)由擺式懸架(4a、4b、6)連接到該車體(5)上。
16.如權(quán)利要求9-15之一所述的裝置，其特征為，發(fā)動(dòng)機(jī)(3)屬于推進(jìn)裝置(2)，其在兩個(gè)端部之間沿縱向延伸，并且兩個(gè)振蕩器(7、8)被設(shè)置在推進(jìn)裝置的兩個(gè)對(duì)應(yīng)端部附近。
17.如權(quán)利要求9-16之一所述的裝置，其特征為，將平衡頻率范圍設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)頻率和 之間，其中，fΘX是所述振動(dòng)模式的頻率。
全文摘要
為了平衡產(chǎn)生激勵(lì)振動(dòng)模式的一級(jí)失衡力矩的發(fā)動(dòng)機(jī)(3)，由被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)(3)上的他激振蕩器(7、8)，在由失衡力矩激勵(lì)的振動(dòng)模式附近的平衡頻率范圍內(nèi)，在每個(gè)瞬間產(chǎn)生與失衡力矩相反的力矩。
文檔編號(hào)F16F15/10GK1766365SQ20051011702
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者帕特里斯·盧巴, 弗朗索瓦·烏利耶, 埃里克·王德沃爾特 申請(qǐng)人:哈特奇桑公司