DE102016119307B4

DE102016119307B4 - Verbrennungsmotorsystem für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102016119307B4
Application number: DE102016119307.0A
Authority: DE
Inventors: Kyoungchan Han
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2036-10-12
Also published as: KR101724497B1; US20170159590A1; US10161327B2; DE102016119307A1

Abstract

Verbrennungsmotorsystem (100; 200) für ein Fahrzeug, aufweisend:einen Verbrennungsmotor (110; 210), welcher eine Mehrzahl von Zylindern (112, 114, 116, 118; 212, 214, 216, 218) aufweist, welche mit einer Kurbelwelle (111; 211) verbunden sind,eine Zylinderdeaktivierungs-(CDA)-Vorrichtung (120; 220), welche an wenigstens einem Zylinder (114, 116; 214, 216) unter der Mehrzahl von Zylindern (112, 114, 116, 118; 212, 214, 216, 218) des Verbrennungsmotors (110; 210) bereitgestellt ist,ein erstes Schwungrad (130; 230), welches an der Kurbelwelle (111; 211) montiert ist,ein einen Drehmittelpunkt (C2) aufweisendes zweites Schwungrad (140; 240),welches am Drehmittelpunkt (C2) mit der Kurbelwelle (111; 211) drehbar verbunden und derart exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle (111; 211) montiert ist, dass ein Schwerpunkt (G2) davon an einer selben Axiallinie (L) wie ein Schwerpunkt (G3) eines Ausgleichsgewichts (113; 213) angeordnet ist, welches an der Kurbelwelle (111; 211) bei einem Zylinder (112, 118; 212, 218) aus der Mehrzahl von Zylindern (112, 114, 116, 118; 212, 214, 216, 218) angeordnet ist, an welchem keine CDA-Vorrichtung (120; 220) bereitgestellt ist, undeine Kupplung (150; 250), welche an der Kurbelwelle (111; 211) bereitgestellt ist, um selektiv ein Drehmoment der Kurbelwelle (111; 211) auf das zweite Schwungrad (140; 240) während eines Betriebs der CDA-Vorrichtung (120; 220) zu übertragen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbrennungsmotorsystem für ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verbrennungsmotorsystem für ein Fahrzeug, welches effizient Vibrationen des Verbrennungsmotors verringert, welche durch ein Ungleichgewicht von Trägheitsmomenten während eines Ventilleerlaufzustands in einem mit einer Zylinderdeaktivierungsfunktion (CDA-Funktion) bereitgestellten Dieselverbrennungsmotor erzeugt werden.
Beschreibung des Stands der Technik
Verbrennungsmotoren erzeugen im Allgemeinen Leistung durch Aufnahme und Verbrennung von Luft und Kraftstoff in einer Brennkammer.
Das bedeutet, dass ein Einlassventil durch eine Nockenwelle betätigt wird und dass Luft in die Brennkammer geladen (eingesaugt) wird, während ein Einlassventil offen ist. Ein Auslassventil wird ebenso durch eine Nockenwelle betätigt und Luft wird aus der Brennkammer abgelassen, während ein Auslassventil offen ist.
Die Betätigung des Einlassventils und des Auslassventils wird in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors verändert. Das bedeutet, dass ein angemessener Hub oder eine Ventilöffnungs-/Ventilschließzeit in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors verändert werden.
Um eine angemessene Ventilbetätigung gemäß Drehzahlen eines Verbrennungsmotors zu implementieren, ist eine Variabler-Ventil-Hub-Vorrichtung (WL-Vorrichtung) untersucht worden, welche eine Mehrzahl von Nocken aufweist, welche mit unterschiedlichen Gestalten ausgebildet sind und welche ein Ventil antreiben, welches mit einem unterschiedlichen Hub gemäß einer Drehzahl (RPM) eines Verbrennungsmotors zu betreiben ist.
Ebenso ist eine Zylinderdeaktivierungsvorrichtung (CDA-Vorrichtung), welche selektiv eine Verbrennung einiger der Zylinder blockiert, untersucht worden.
Die CDA-Vorrichtung deaktiviert hier einige Zylinder, wenn das Fahrzeug abbremst oder mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt. Während des Betriebs der CDA-Vorrichtung werden die Kraftstoffzufuhr zu einem deaktivierten Zylinder, welcher Gegenstand eine Leerlaufbedingung ist, und der Betrieb von Einlass-/Auslassventilen davon unterbrochen.
Zudem entwickeln Fahrzeughersteller aufgrund von Kohlendioxidvorgaben umweltfreundliche Dieselfahrzeuge. Es ist bekannt, dass ein Dieselverbrennungsmotor einen geringeren Kraftstoffverbrauch und eine höhere Effizienz als ein Benzinverbrennungsmotor aufweist. Im Allgemeinen kann ein um 40 % höherer Effizienzgrad aufgrund eines hohen Kompressionsverhältnisses des Dieselverbrennungsmotors erzielt werden.
Ein Dieselverbrennungsmotor kann ebenso mit der CDA-Vorrichtung (Zylinderdeaktivierungsvorrichtung) bereitgestellt werden, welche selektiv die Verbrennung einiger Zylinder blockiert.
In einem mit einer CDA-Vorrichtung bereitgestellten Dieselverbrennungsmotor nimmt jedoch eine Variation von Drehwinkelbeschleunigungen aufgrund eines Ungleichgewichts von Trägheitsmomenten zwischen den Zylindern zu, falls die Funktion der zu deaktivierenden Zylinder gestoppt wird, so dass Verbrennungsmotorvibrationen auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden, wodurch der Fahrkomfort beeinträchtigt wird.
Es wird auf die Druckschriften DE 34 31 368 C2 , DE 10 2011 009 096 A1 und JP S61- 149 648 A hingewiesen, in welchen weitere verschiedene Verbrennungsmotoren beschrieben sind.
Abriss der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbrennungsmotorsystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches einen Fahrkomfort durch eine effiziente Verringerung von Vibrationen des Verbrennungsmotors verbessert, welche durch ein Ungleichgewicht von Trägheitsmomenten während der Zylinderdeaktivierung erzeugt werden, um die Vibrationen in einem mit einer CDA-Funktion (Zylinderdeaktivierungsfunktion) bereitgestellten Dieselverbrennungsmotor zu minimieren. Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung weist ein Verbrennungsmotorsystem für ein Fahrzeug auf: einen Verbrennungsmotor, welcher eine Mehrzahl von mit einer Kurbelwelle verbundenen Zylindern aufweist, eine Zylinderdeaktivierungs-(CDA)-Vorrichtung, welche an wenigstens einem Zylinder unter der Mehrzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, ein an der Kurbelwelle montiertes erstes Schwungrad, ein einen Drehmittelpunkt aufweisendes zweites Schwungrad, welches am Drehmittelpunkt mit der Kurbelwelle drehbar verbunden und derart bezüglich der Kurbelwelle exzentrisch montiert ist, dass ein Schwerpunkt davon an einer selben Axiallinie wie ein Schwerpunkt eines Ausgleichsgewichts angeordnet ist, welches an der Kurbelwelle bei einem Zylinder aus der Mehrzahl von Zylindern angeordnet ist, an welchem keine CDA-Vorrichtung bereitgestellt ist, und eine an der Kurbelwelle bereitgestellte Kupplung zum selektiven Übertragen eines Drehmoments der Kurbelwelle auf das zweite Schwungrad während eines Betriebs der CDA-Vorrichtung.
Das erste Schwungrad kann an einem ersten Endabschnitt des Verbrennungsmotors angeordnet sein und das zweite Schwungrad kann an einem zweiten (von dem ersten Endabschnitt verschiedenen) Endabschnitt des Verbrennungsmotors angeordnet sein.
Die Kupplung kann an der Kurbelwelle zwischen dem Verbrennungsmotor und dem zweiten Schwungrad (unmittelbar angrenzend an den Verbrennungsmotor und das zweite Schwungrad) angeordnet sein.
Das erste Schwungrad kann an einem ersten Endabschnitt des Verbrennungsmotors angeordnet sein und das zweite Schwungrad kann an der Kurbelwelle an einer von dem ersten Schwungrad getrennten Position (z.B. ebenfalls an dem ersten Endabschnitt) montiert sein.
Die Kupplung kann an der Kurbelwelle zwischen dem ersten Schwungrad und dem zweiten Schwungrad (z.B. unmittelbar angrenzend an das erste und das zweite Schwungrad) angeordnet sein.
Die Kurbelwelle kann an einem Drehmittelpunkt des ersten Schwungrads montiert sein.
Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung weist ein Verbrennungsmotorsystem für ein Fahrzeug auf: einen Verbrennungsmotor, welcher eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, welche mit einer mit einem Ausgleichsgewicht bereitgestellten Kurbelwelle verbunden sind, eine Zylinderdeaktivierungs-(CDA)-Vorrichtung, welche an wenigstens einem Zylinder unter der Mehrzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, ein einen Drehmittelpunkt aufweisendes erstes Schwungrad, welches am Drehmittelpunkt mit der Kurbelwelle drehbar verbunden und derart exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle montiert ist, dass ein Schwerpunkt des ersten Schwungrads in Richtung zu einem Schwerpunkt eines Ausgleichsgewichts angeordnet ist, welches an einem die CDA-Vorrichtung aufweisenden Zylinder aus der Mehrzahl von Zylindern angeordnet ist, ein einen Drehmittelpunkt aufweisendes zweites Schwungrad, welches am Drehmittelpunkt mit der Kurbelwelle drehbar verbunden und derart exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle montiert ist, dass ein Schwerpunkt des zweiten Schwungrads in Richtung zu einem Schwerpunkt eines Ausgleichsgewichts angeordnet ist, welches an einem Zylinder aus der Mehrzahl von Zylindern angeordnet ist, an welchem keine CDA-Vorrichtung bereitgestellt ist, und eine an der Kurbelwelle bereitgestellte Kupplung zum selektiven Verhindern einer Übertragung eines Drehmoments der Kurbelwelle auf das zweite Schwungrad während eines Betriebs der CDA-Vorrichtung.
Das erste Schwungrad kann an der Kurbelwelle derart montiert sein, dass ein Schwerpunkt davon in einer Richtung angeordnet ist, welche zu einem Schwerpunkt des zweiten Schwungrads entgegengesetzt ist bzw. dass ein Schwerpunkt des ersten Schwungrads und ein Schwerpunkt des zweiten Schwungrads auf gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle angeordnet sind.
Das erste Schwungrad kann an einem Endabschnitt des Verbrennungsmotors angeordnet sein und das zweite Schwungrad kann an der Kurbelwelle an einer von dem ersten Schwungrad getrennten Position (an demselben Endabschnitt des Verbrennungsmotors) montiert sein.
Der Schwerpunkt des ersten Schwungrads und der Schwerpunkt des zweiten Schwungrads können symmetrisch zueinander in entgegengesetzten Richtungen in Bezug zu einer Axialrichtung der Kurbelwelle angeordnet sein.
Wie vorangehend beschrieben, kann gemäß einem Verbrennungsmotorsystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Fahrkomfort verbessert werden, indem die durch das Ungleichgewicht der Trägheitsmomente während der Zylinderdeaktivierung verursachten Verbrennungsmotorvibrationen effizient verringert werden, um die Vibrationen in dem mit der Zylinderdeaktivierungs-(CDA)-Funktion bereitgestellten Dieselverbrennungsmotoren zu minimieren.
Ebenso kann durch Verwirklichung der Zylinderdeaktivierung ohne die Vibrationserzeugung in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs ein unnötiger Kraftstoffverbrauch verhindert werden, so dass der Kraftstoffverbrauch und ein Abgasausstoß verringert werden können, wodurch sich die Vermarktungsfähigkeit des Fahrzeugs verbessert.
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche hier verwendete Begriffe einschließen: Motorgetriebene Fahrzeuge im Allgemeinen, wie etwa Passagierfahrzeuge, welche ihrerseits einschließen: Sports-Utility-Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere alternative Kraftstofffahrzeuge (z. B. Kraftstoffe, welche aus von Erdöl verschiedenen Kraftstoffquellen abgeleitet sind) einschließen. Ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, welches zwei oder mehrere Antriebsquellen aufweist, beispielsweise ein sowohl brennstoffbetriebenes als auch elektrisch betriebenes Fahrzeug.
Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche ersichtlich werden aus oder detaillierter dargelegt sind in den beigefügten hier aufgenommenen Zeichnungen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung des beispielhaften Verbrennungsmotorsystems für das Fahrzeug von 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Konfigurationsdarstellung des beispielhaften Verbrennungsmotorsystems für das Fahrzeug von 4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.

Es sollte verständlich sein, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, sondern eine gewissermaßen vereinfachte Darstellung zahlreicher Merkmale sind, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die speziellen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden hier offenbarten Erfindung, welche beispielsweise spezielle Abmessungen, Orientierungen, Positionen und Formen aufweisen, werden teilweise durch die spezielle beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung bestimmt werden.
Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend wird nun in Detail auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, von der/denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind und nachfolgend beschrieben werden. Während die Erfindung(en) nachfolgend in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden, sollte es verständlich sein, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu beabsichtigt ist, die Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung(en) ist/sind im Gegenteil dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern ebenso andere Ausführungsformen abzudecken, welche vom Umfang der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung enthalten sein können.
1 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und 2 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Das Verbrennungsmotorsystem 100 für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verhindert, dass Verbrennungsmotorvibrationen, welche durch einen Zylinder, dessen Betrieb gestoppt ist, erzeugt werden, auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden, wenn eine CDA-Vorrichtung 120 in einem Verbrennungsmotor 110 eines die CDA-Vorrichtung 120 aufweisenden Dieselfahrzeugs betrieben wird. Hierfür weist das Verbrennungsmotorsystem 100 für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie in 1 und 2 gezeigt, auf: den Verbrennungsmotor 110, die CDA-Vorrichtung (Zylinderdeaktivierungsvorrichtung) 120, ein erstes und ein zweites Schwungrad 130 und 140 und eine Kupplungsvorrichtung 150. Der Verbrennungsmotor 110 weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Zylinder 112, 114, 116 und 118 auf, welche mit einer Kurbelwelle 111 verbunden sind. Die Zylinderdeaktivierungsvorrichtung (CDA-Vorrichtung) 120 ist an dem zweiten und dem dritten Zylinder 114 und 116 unter den Zylindern 112, 114, 116 und 118 des Verbrennungsmotors 110 bereitgestellt. Im Falle, dass die CDA-Vorrichtung 120 während der Fahrt des Fahrzeugs betrieben wird, kann der Betrieb des zweiten Zylinders 114 und des dritten Zylinders 116 angehalten werden.
In den zahlreichen Ausführungsformen von 1 und 2 der vorliegenden Erfindung ist das erste Schwungrad 130 an der Kurbelwelle 111 montiert. Die Kurbelwelle 111 kann hier an dem Drehmittelpunkt C1 des ersten Schwungrads 130 montiert sein. Das zweite Schwungrad 140 ist derart montiert, dass sein Drehmittelpunkt C2 exzentrisch zu der Kurbelwelle 111 ist, indem er zu dem zweiten und dem dritten Zylinder 114 und 116, welche die CDA-Vorrichtung 120 aufweisen, korrespondiert.
Das zweite Schwungrad 140 kann derart montiert sein, dass dessen Drehmittelpunkt C2 exzentrisch ist, so dass dessen Schwerpunkt G2 an derselben Axiallinie L angeordnet ist wie der Schwerpunkt G3 eines an der Kurbelwelle 111 bereitgestellten Ausgleichsgewichts 113, welches zu dem ersten und dem vierten Zylinder 112 und 118 ohne die CDA-Vorrichtung 120 korrespondiert.
Das erste Schwungrad 130 kann an einem Endabschnitt des Verbrennungsmotors 110 angeordnet sein, an welchem der vierte Zylinder 118 angeordnet ist, und das zweite Schwungrad 140 kann an dem anderen Endabschnitt des Verbrennungsmotors 110 angeordnet sein, an welchem der erste Zylinder 112 angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung 150 ist an der Kurbelwelle 111 bereitgestellt, wodurch sie selektiv das Drehmoment der Kurbelwelle 111 auf das zweite Schwungrad 140 während des Betriebs der CDA-Vorrichtung 120 überträgt. Die Kupplungsvorrichtung 150 kann an der Kurbelwelle 111 zwischen dem Verbrennungsmotor 110 und dem zweiten Schwungrad 140 (unmittelbar an den Verbrennungsmotor 110 und an das zweite Schwungrad 140 angrenzend) angeordnet sein. Das derart konfigurierte Verbrennungsmotorsystem 100 stoppt den Betrieb des zweiten und des dritten Zylinders 114 und 116 während des Betriebs der CDA-Vorrichtung 120.
Daher wird kein Drehmoment in dem deaktivierten zweiten und dritten Zylinder 114 und 116 erzeugt und das Drehmoment wird lediglich in dem ersten und dem vierten Zylinder 112 und 118 erzeugt. Dementsprechend wird ein Ungleichgewicht von Trägheitsmomenten zwischen den Zylindern 112, 114, 116 und 118 erzeugt und der Änderungsbetrag der Drehwinkelbeschleunigung nimmt zu. Dadurch werden ernstzunehmende Vibrationen in dem Verbrennungsmotor 110 erzeugt. Die Kupplungsvorrichtung 150 wird derart betrieben, dass sie das Drehmoment der Kurbelwelle 111 auf das zweite Schwungrad 140 überträgt. Daher wird, um den Schwerpunkt G2 des zweiten Schwungrads 140 auf der Seite des Schwerpunkts G3 eines Ausgleichsgewichts 113 zu positionieren, welches an dem ersten und vierten Zylinder 112 und 118 angeordnet ist, das zweite Schwungrad 140, welches bezüglich der Kurbelwelle 111 exzentrisch montiert ist, in dem exzentrischen Zustand bezüglich dessen Drehmittelpunkt C2 gedreht. In diesem Fall verschiebt das exzentrisch gedrehte zweite Schwungrad 140 das Ungleichgewicht der Trägheitsmomente, welches durch den Betrieb des ersten und des vierten Zylinders 112 und 118 erzeugt wird, so dass der Änderungsbetrag der Drehwinkelbeschleunigung verringert wird. Dementsprechend werden die von dem Verbrennungsmotor 110 erzeugten Vibrationen verlagert und es wird verhindert, dass sie auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden.
3 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf 3 verhindert das Verbrennungsmotorsystem 200 für ein Fahrzeug gemäß den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ähnlich den zahlreichen Ausführungsformen der 1 und 2, dass Verbrennungsmotorvibrationen, welche von dem Zylinder erzeugt werden, dessen Betrieb angehalten ist, auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden, wenn eine CDA-Vorrichtung 220 in dem Verbrennungsmotor 210 des die CDA-Vorrichtung 220 aufweisenden Dieselfahrzeugs betrieben wird.
Hierfür weist das Verbrennungsmotorsystem 200 für ein Fahrzeug gemäß den zahlreichen Ausführungsformen von 3 auf: den Verbrennungsmotor 210, die CDA-Vorrichtung 220, das erste und das zweite Schwungrad 230 und 240 und die Kupplungsvorrichtung 250. Der Verbrennungsmotor 210 weist den ersten, zweiten, dritten und vierten Zylinder 212, 214, 216 und 218 auf, welche mit der Kurbelwelle 211 verbunden sind. Die CDA-Vorrichtung 220 ist an dem zweiten und dem dritten Zylinder 214 und 216 unter den Zylindern 212, 214, 216 und 218 des Verbrennungsmotors 210 bereitgestellt. Im Falle, dass die CDA-Vorrichtung 220 während der Fahrt des Fahrzeugs betrieben wird, kann der Betrieb des zweiten Zylinders 214 und des dritten Zylinders 216 angehalten werden.
In den in 3 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das erste Schwungrad 230 an der Kurbelwelle 211 montiert. Hier kann die Kurbelwelle 211 an dem Drehmittelpunkt (siehe C1 in 2) des ersten Schwungrads 230 montiert sein. Das zweite Schwungrad 240 ist derart montiert, dass dessen Drehmittelpunkt (siehe C2 in 2) exzentrisch zur der Kurbelwelle 211 montiert ist, indem er zu dem zweiten und dem dritten Zylinder 214 und 216, welche die CDA-Vorrichtung 220 aufweisen, korrespondiert. Wie vorangehend beschrieben ist das zweite Schwungrad 240 gemäß den in 3 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an der Kurbelwelle 211 ähnlich den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemäß den 1 und 2 montiert, so dass auf eine entsprechende detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
In den in 3 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das erste Schwungrad 230 an einem Endabschnitt des Verbrennungsmotors 210 angeordnet sein, an welchem der vierte Zylinder 218 angeordnet ist, und das zweite Schwungrad 240 kann an der Kurbelwelle 211 an einer von dem ersten Schwungrad 230 getrennten Position (an demselben Endabschnitt) montiert sein. Das bedeutet, dass das zweite Schwungrad 240 an der von dem ersten Schwungrad 230 getrennten Position an einem Endabschnitt des Verbrennungsmotors 210 montiert ist, an welchem der vierte Zylinder 218 angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung 250 kann an der Kurbelwelle 211 zwischen dem ersten Schwungrad 230 und dem zweiten Schwungrad 240 (z.B. unmittelbar an das erste Schwungrad 230 und an das zweite Schwungrad 240 angrenzend) bereitgestellt sein, um das Drehmoment der Kurbelwelle 211 auf das zweite Schwungrad 240 während des Betriebs der CDA-Vorrichtung 220 zu übertragen. Das Verbrennungsmotorsystem 200 für ein Fahrzeug gemäß den in 3 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist gleich dem gemäß den in den 1 und 2 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, so dass auf eine detaillierte Beschreibung dessen Betriebs verzichtet wird.
4 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und 5 ist eine Konfigurationsdarstellung eines Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß den in 4 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen. Das Verbrennungsmotorsystem 300 für ein Fahrzeug gemäß den in den 4 und 5 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verhindert, dass Verbrennungsmotorvibrationen, welche durch den Zylinder, dessen Betrieb angehalten ist, erzeugt werden, auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden, wenn eine CDA-Vorrichtung 320 in dem Verbrennungsmotor 310 des die CDA-Vorrichtung 320 aufweisenden Dieselfahrzeugs betrieben wird. Hierfür weist das Verbrennungsmotorsystem 300 für ein Fahrzeug gemäß den in den 4 und 5 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den Verbrennungsmotor 310, die CDA-Vorrichtung 320, das erste und das zweite Schwungrad 330 und 340 und die Kupplungsvorrichtung 350 auf.
Der Verbrennungsmotor 310 weist einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Zylinder 312, 314, 316 und 318 auf, welche mit der Kurbelwelle 311 verbunden sind. Die CDA-Vorrichtung 320 ist an dem zweiten und an dem dritten Zylinder 314 und 316 unter den Zylindern 312, 314, 316 und 318 des Verbrennungsmotors 310 bereitgestellt. In dem Falle, dass die CDA-Vorrichtung 320 während des Fahrens des Fahrzeugs betrieben wird, kann der Betrieb des zweiten Zylinders 314 und des dritten Zylinders 316 angehalten werden.
In den in den 4 und 5 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das erste Schwungrad 330 derart montiert sein, dass dessen Drehmittelpunkt C1 bezüglich der Kurbelwelle 311 exzentrisch gebildet ist, indem er zu dem ersten und dem vierten Zylinder 312 und 318 ohne die CDA-Vorrichtung 320 korrespondiert. Das bedeutet, dass der Drehmittelpunkt C1 des ersten Schwungrads 330 exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle 311 gebildet ist, so dass der der Schwerpunkt G1 des ersten Schwungrads 330 in Richtung des Schwerpunkts G3 eines Ausgleichsgewichts 313 positioniert ist, welches an dem zweiten und dem dritten Zylinder 314 und 316, welche mit der CDA-Vorrichtung 320 bereitgestellt sind, angeordnet ist. Das zweite Schwungrad 340 ist derart montiert, dass dessen Drehmittelpunkt C2 exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle 311 korrespondierend zu dem zweiten und dem dritten Zylinder 314 und 316, welche mit der CDA-Vorrichtung 320 bereitgestellt sind, gebildet ist.
Der Drehmittelpunkt C2 des zweiten Schwungrads 340 kann bezüglich der Kurbelwelle 311 exzentrisch gebildet sein, damit der Schwerpunkt G2 des zweiten Schwungrads 340 in Richtung des Schwerpunkts G3 eines Ausgleichsgewichts 313 angeordnet ist, welches an dem ersten und dem vierten Zylinder 314 und 318 ohne die CDA-Vorrichtung 320 angeordnet ist. Somit ist das erste Schwungrad 330 an der Kurbelwelle derart montiert, dass dessen Schwerpunkt G1 in die entgegengesetzte Richtung zu dem Schwerpunkt G2 des zweiten Schwungrads 340 angeordnet ist bzw. dass die Schwerpunkte G1 und G2 des ersten bzw. zweiten Schwungrads 330 und 340 auf gegenüberliebenden Seiten der Kurbelwelle 311 angeordnet sind. Daher können die Massenmittelpunkte G1 und G2 des ersten Schwungrads 330 und des zweiten Schwungrads 340 symmetrisch in entgegengesetzten Richtungen zueinander bezüglich einer Axialrichtung der Kurbelwelle 311 sein.
Das erste Schwungrad 330 kann an einem Endabschnitt des Verbrennungsmotors 310 angeordnet sein, an welchem der vierte Zylinder 318 angeordnet ist, und das zweite Schwungrad 340 kann an dem anderen Endabschnitt des Verbrennungsmotors 310 angeordnet sein, an welchem der erste Zylinder 312 angeordnet ist. Ebenso ist die Kupplungsvorrichtung 350 an der Kurbelwelle 311 bereitgestellt und verhindert selektiv, dass ein Drehmoment der Kurbelwelle 311 auf das zweite Schwungrad 340 während des Betriebs der CDA-Vorrichtung 320 übertragen wird. Das bedeutet, dass in den in den 4 und 5 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Kupplungsvorrichtung 350 in einem Zustand gehalten werden kann, in dem das Drehmoment der Kurbelwelle 311 auf das zweite Schwungrad 340 übertragen wird, bis die CDA-Vorrichtung 320 betrieben wird. Die Kupplungsvorrichtung 350 kann an der Kurbelwelle 311 zwischen dem Verbrennungsmotor 310 und dem zweiten Schwungrad 340 (z.B. unmittelbar angrenzend an Verbrennungsmotor 310 und an das zweite Schwungrad 340) angeordnet sein.
In dem derart konfigurierten Verbrennungsmotorsystem 300 wird, wenn die CDA-Vorrichtung 320 nicht betrieben wird, die Kupplungsvorrichtung 350 in dem betriebenen Zustand gehalten, um das Drehmoment von der Kurbelwelle 311 auf das zweite Schwungrad 340 zu übertragen. In diesem Zustand wird, wenn die CDA-Vorrichtung 320 betrieben wird, der Betrieb des zweiten und des dritten Zylinders 314 und 316 angehalten. Daher wird kein Drehmoment in dem deaktivierten zweiten und dritten Zylinder 314 und 316 erzeugt und das Drehmoment wird lediglich in dem ersten und dem vierten Zylinder 312 und 318 erzeugt. Dementsprechend wird ein Ungleichgewicht der Trägheitsmomente zwischen den Zylindern 312, 314, 316 und 318 erzeugt und der Änderungsbetrag der Drehwinkelbeschleunigung nimmt zu. Dementsprechend werden beträchtliche Vibrationen in dem Verbrennungsmotor 310 erzeugt.
Der Betrieb der Kupplungsvorrichtung 350 wird angehalten, um kein Drehmoment von der Kurbelwelle 311 auf das zweite Schwungrad 340 zu übertragen. Daher wird das erste Schwungrad 330, welches derart montiert ist, dass dessen Schwerpunkt G1 in einer zu dem Schwerpunkt G3 eines an dem ersten und dem vierten Zylinder 312 und 318 angeordneten Ausgleichsgewichts 313 entgegengesetzten Richtung angeordnet ist, in dem exzentrischen Zustand bezüglich dessen Drehmittelpunkt C1 gedreht. In diesem Fall verlagert das exzentrisch gedrehte erste Schwungrad 330 das Ungleichgewicht der Trägheitsmomente, welches durch den Betrieb des ersten und des vierten Zylinders 312 und 318 erzeugt wird, um den Änderungsbetrag der Drehwinkelbeschleunigung zu verringern. Die von dem Verbrennungsmotor 310 erzeugten Vibrationen werden dementsprechend verlagert, damit sie nicht auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden.
6 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verbrennungsmotorsystems für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Verbrennungsmotorsystem 400 für ein Fahrzeug gemäß den in 6 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verhindert, ähnlich den in den 4 und 5 veranschaulichten vorangehend beschriebenen zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass Verbrennungsmotorvibrationen, welche durch den Zylinder erzeugt werden, dessen Betrieb angehalten ist, auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden, wenn eine CDA-Vorrichtung 420 in einem Verbrennungsmotor 410 eines die CDA-Vorrichtung 420 aufweisenden Dieselfahrzeugs betrieben wird.
Hierfür weist das Verbrennungsmotorsystem 400 für ein Fahrzeug gemäß den in 6 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf: den Verbrennungsmotor 410, die CDA-Vorrichtung 420, das erste und das zweite Schwungrad 430 und 440 und die Kupplungsvorrichtung 450. Der Verbrennungsmotor 410 weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Zylinder 412, 414, 416 und 418 auf, welche mit der Kurbelwelle 411 verbunden sind. Die CDA-Vorrichtung 420 ist an dem zweiten und dritten Zylinder 414 und 416 unter den Zylindern 412, 414, 416 und 418 des Verbrennungsmotors 410 bereitgestellt. Im Falle, dass die CDA-Vorrichtung 420 während der Fahrt des Fahrzeugs betrieben wird, kann der Betrieb des zweiten Zylinders 414 und des dritten Zylinders 416 angehalten werden.
In den in 6 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das erste Schwungrad 430 derart montiert sein, dass ein (dessen) Drehmittelpunkt (siehe C1 in 5) bezüglich der Kurbelwelle 411 exzentrisch gebildet ist, indem er zu dem ersten und dem vierten Zylinder 412 und 418 ohne die CDA-Vorrichtung 420 korrespondiert. Das zweite Schwungrad 440 ist derart montiert, dass der Drehmittelpunkt (siehe C2 in 5) exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle 411 gebildet ist, indem er zu dem zweiten und dem dritten Zylinder 414 und 416 korrespondiert, welche mit der CDA-Vorrichtung 420 bereitgestellt sind. Wie vorangehend beschrieben, sind das erste Schwungrad 430 und das zweite Schwungrad 440 gemäß den in 6 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ähnlich den in den 4 und 5 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an der Kurbelwelle 411 montiert, so dass auf die entsprechende Beschreibung verzichtet wird.
In den in 6 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das erste Schwungrad 430 an einem Endabschnitt des Verbrennungsmotors 410 angeordnet sein, an welchem der vierte Zylinder 418 angeordnet ist, und das zweite Schwungrad 440 kann an der Kurbelwelle 411 an einer von dem ersten Schwungrad 430 getrennten Position (an demselben Endabschnitt des Verbrennungsmotors 410) montiert sein. Das bedeutet, dass das zweite Schwungrad 440 an der von dem ersten Schwungrad 430 getrennten Position an einem Endabschnitt des Verbrennungsmotors 410 montiert ist, an welchem der vierte Zylinder 418 positioniert ist. Ebenso kann die Kupplungsvorrichtung 450 an der Kurbelwelle 411 zwischen dem ersten Schwungrad 430 und dem zweiten Schwungrad 440 (z.B. unmittelbar angrenzend an das erste Schwungrad 430 und an das zweite Schwungrad 440) bereitgestellt sein, um selektiv zu verhindern, dass das Drehmoment der Kurbelwelle 411 auf das zweite Schwungrad 440 während des Betriebs der CDA-Vorrichtung 420 übertragen wird.
Das bedeutet, dass in den in 6 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Kupplungsvorrichtung 450 in einem Zustand gehalten werden kann, in dem das Drehmoment der Kurbelwelle 411 auf das zweite Schwungrad 440 übertragen wird, bis die CDA-Vorrichtung 420 betrieben wird. Der Betrieb des Verbrennungsmotorsystems 400 für ein Fahrzeug gemäß den in 6 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist derselbe wie derjenige der in den 1 und 2 veranschaulichten zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, so dass auf die detaillierte Beschreibung dessen Betriebs verzichtet wird.
Dementsprechend können, wenn das Verbrennungsmotorsystem 100, 200, 300 und 400 für ein Fahrzeug gemäß den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung während des Ventilleerlaufzustands in dem mit der CDA-Vorrichtung 120, 220, 320 und 420 bereitgestellten Dieselverbrennungsmotor angewendet werden, die Vibrationen des Verbrennungsmotors 110, 210, 310 und 410 durch das Ungleichgewicht der Trägheitsmomente effizient verringert werden, wodurch die Vibrationserzeugung minimiert und der Fahrkomfort verbessert werden können.
Durch Realisierung der Zylinderdeaktivierung ohne Vibrationserzeugung in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs kann ebenso ein unnötiger Kraftstoffverbrauch verhindert werden, so dass der Gesamtkraftstoffverbrauch und der Abgasausstoß verringert werden können, wodurch die gesamte Vermarktungsfähigkeit des Fahrzeugs verbessert werden kann.

Claims

Verbrennungsmotorsystem (100; 200) für ein Fahrzeug, aufweisend: einen Verbrennungsmotor (110; 210), welcher eine Mehrzahl von Zylindern (112, 114, 116, 118; 212, 214, 216, 218) aufweist, welche mit einer Kurbelwelle (111; 211) verbunden sind, eine Zylinderdeaktivierungs-(CDA)-Vorrichtung (120; 220), welche an wenigstens einem Zylinder (114, 116; 214, 216) unter der Mehrzahl von Zylindern (112, 114, 116, 118; 212, 214, 216, 218) des Verbrennungsmotors (110; 210) bereitgestellt ist, ein erstes Schwungrad (130; 230), welches an der Kurbelwelle (111; 211) montiert ist, ein einen Drehmittelpunkt (C2) aufweisendes zweites Schwungrad (140; 240), welches am Drehmittelpunkt (C2) mit der Kurbelwelle (111; 211) drehbar verbunden und derart exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle (111; 211) montiert ist, dass ein Schwerpunkt (G2) davon an einer selben Axiallinie (L) wie ein Schwerpunkt (G3) eines Ausgleichsgewichts (113; 213) angeordnet ist, welches an der Kurbelwelle (111; 211) bei einem Zylinder (112, 118; 212, 218) aus der Mehrzahl von Zylindern (112, 114, 116, 118; 212, 214, 216, 218) angeordnet ist, an welchem keine CDA-Vorrichtung (120; 220) bereitgestellt ist, und eine Kupplung (150; 250), welche an der Kurbelwelle (111; 211) bereitgestellt ist, um selektiv ein Drehmoment der Kurbelwelle (111; 211) auf das zweite Schwungrad (140; 240) während eines Betriebs der CDA-Vorrichtung (120; 220) zu übertragen.
Verbrennungsmotorsystem (100) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Schwungrad (130) an einem ersten Endabschnitt des Verbrennungsmotors (110) angeordnet ist und das zweite Schwungrad (140) an einem zweiten Endabschnitt des Verbrennungsmotors (110) angeordnet ist.
Verbrennungsmotorsystem (100) für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Kupplung (150) an der Kurbelwelle (111) zwischen dem Verbrennungsmotor (110) und dem zweiten Schwungrad (140) angeordnet ist.
Verbrennungsmotorsystem (200) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Schwungrad (230) an einem ersten Endabschnitt des Verbrennungsmotors (210) angeordnet ist und das zweite Schwungrad (240) an der Kurbelwelle (211) an einer von dem ersten Schwungrad (230) getrennten Position montiert ist.
Verbrennungsmotorsystem (200) für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Kupplung (250) an der Kurbelwelle (211) zwischen dem ersten Schwungrad (230) und dem zweiten Schwungrad (240) angeordnet ist.
Verbrennungsmotorsystem (100; 200) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kurbelwelle (111; 211) an einem Drehmittelpunkt (C1) des ersten Schwungrads (130; 230) montiert ist.
Verbrennungsmotorsystem (300; 400) für ein Fahrzeug aufweisend: einen Verbrennungsmotor (310; 410), aufweisend eine Mehrzahl von Zylindern (312, 314, 316, 318; 412, 414, 416, 418), welche mit einer Kurbelwelle (311; 411) verbunden sind, welche mit einem Ausgleichsgewicht (313) bereitgestellt ist, eine Zylinderdeaktivierungs-(CDA)-Vorrichtung (320; 420), welche an wenigstens einem Zylinder (314, 316; 414, 416) unter der Mehrzahl von Zylindern (312, 314, 316, 318; 412, 414, 416, 418) des Verbrennungsmotors (310; 410) bereitgestellt ist, ein einen Drehmittelpunkt (C1) aufweisendes erstes Schwungrad (330; 430), welches am Drehmittelpunkt (C1) mit der Kurbelwelle (311; 411) drehbar verbunden und derart exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle (311; 411) montiert ist, dass ein Schwerpunkt (G1) des ersten Schwungrads (330; 430) in Richtung zu einem Schwerpunkt (G3) eines Ausgleichsgewichts (313) angeordnet ist, welches an einem die CDA-Vorrichtung (320; 420) aufweisenden Zylinder (314, 316; 414, 416) aus der Mehrzahl von Zylindern (312, 314, 316, 318; 412, 414, 416, 418) angeordnet ist, ein einen Drehmittelpunkt (C2) aufweisendes zweites Schwungrad (340; 440), welches am Drehmittelpunkt (C2) mit der Kurbelwelle (311; 411) drehbar verbunden und derart exzentrisch bezüglich der Kurbelwelle (311; 411) montiert ist, dass ein Schwerpunkt (G2) des zweiten Schwungrads (340; 440) in Richtung zu einem Schwerpunkt (G3) eines Ausgleichsgewichts (313) angeordnet ist, welches an einem Zylinder (312, 318; 412, 418) aus der Mehrzahl von Zylindern (312, 314, 316, 318; 412, 414, 416, 418) angeordnet ist, an welchem keine CDA-Vorrichtung (320; 420) bereitgestellt ist, und eine an der Kurbelwelle (311; 411) bereitgestellte Kupplung (350; 450), um selektiv zu verhindern, dass ein Drehmoment von der Kurbelwelle (311; 411) auf das zweite Schwungrad (340; 440) während eines Betriebs der CDA-Vorrichtung (320; 420) übertragen wird.
Verbrennungsmotorsystem (300) für ein Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das erste Schwungrad (330) an einem ersten Endabschnitt des Verbrennungsmotors (310) angeordnet ist und das zweite Schwungrad (340) an einem zweiten Endabschnitt des Verbrennungsmotors (310) angeordnet ist.
Verbrennungsmotorsystem (300) für ein Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Kupplung (350) an der Kurbelwelle (311) zwischen dem Verbrennungsmotor (310) und dem zweiten Schwungrad (340) angeordnet ist.
Verbrennungsmotorsystem (300; 400) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das erste Schwungrad (330; 430) an der Kurbelwelle (311; 411) derart montiert ist, dass dessen Schwerpunkt (G1) in einer Richtung angeordnet ist, welche zu einem Schwerpunkt (G2) des zweiten Schwungrads (340; 440) entgegengesetzt ist.
Verbrennungsmotorsystem (400) für ein Fahrzeug nach Anspruch 7 oder 10, sofern auf Anspruch 7 rückbezogen, wobei das erste Schwungrad (430) an einem Endabschnitt des Verbrennungsmotors (410) angeordnet ist und das zweite Schwungrad (440) an der Kurbelwelle (411) an einer von dem ersten Schwungrad (430) getrennten Position angeordnet ist.
Verbrennungsmotorsystem (400) für ein Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei die Kupplung (450) an der Kurbelwelle (411) zwischen dem ersten Schwungrad (430) und dem zweiten Schwungrad (440) angeordnet ist.
Verbrennungsmotorsystem (400) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Schwerpunkte (G1, G2) des ersten Schwungrads (330; 430) und des zweiten Schwungrads (340; 440) symmetrisch zueinander in entgegengesetzten Richtungen in Bezug zu einer Axialrichtung der Kurbelwelle (311; 411) positioniert sind.