实施方案
[0017] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0018] 如图1所示,一种基于正弦波抑制抵消的低脉动转矩内燃机,包括第一内燃机单元和第二内燃机单元。第一内燃机单元包括第一曲轴段1、第一缸体组5和第一连杆组3。第二内燃机单元包括第二曲轴段2、第二缸体组6、第二连杆组4和公共基础机座7。
[0019] 第一曲轴段1和第二曲轴段2的形状完全相同,均包括两个端部轴颈、n个曲拐和n-1个主轴颈。曲拐包括两个曲柄和连杆轴颈。连杆轴颈的两端与两个曲柄的相对侧面分别固定。n个曲拐依次排列设置。相邻的两个曲拐通过一根主轴颈固定连接。位于首端曲拐、位于尾端曲拐与两个端部轴颈的内端分别固定。两个端部轴颈及n-1个主轴颈均同轴设置。n个曲拐内连杆轴颈的轴线到端部轴颈轴线的间距相等。n个曲拐内连杆轴颈沿端部轴颈轴线的周向依次错开的机械角与现有内燃机技术相同,根据二冲程、四冲程、直列式发动机、V型发动机有所不同。
[0020] 第一曲轴段1内的端部轴颈与第二曲轴段2内的端部轴颈同轴设置。第一曲轴段1与第二曲轴段2的相对端固定连接,相背端均通过公共基础机座7支承在机架上。第一缸体组5和第二缸体组6均包括n个汽缸。2n个汽缸内均设置有一个活塞。第一连杆组3和第二连杆组4均包括n根连杆。第一连杆组内n根连杆的一端与第一曲轴内的n根连杆轴颈分别构成转动副,另一端与第一缸体组中n个汽缸内部的活塞分别构成转动副。第二连杆组内n根连杆的一端与第二曲轴内的n根连杆轴颈分别构成转动副,另一端与第二缸体组中n个汽缸内部的活塞分别构成转动副。
[0021] 第一曲轴段1与第二曲轴段2沿端部轴颈的周向错开θ角, α=180°;
[0022] b为偏转系数,若第一内燃机单元与第二内燃机单元为二冲程内燃机,则b=1,若第一内燃机单元与第二内燃机单元为四冲程内燃机,则b=2。
[0023] 如图2所示,六缸柴油机输出轴的脉动转矩波形可知:当各缸体正常运行时,一个循环周期内轴上产生的脉动转矩波形周期与缸体数量成正比,而且,脉动转矩波形即转速波动波形基本呈正弦波形态。由于汽油内燃机控制优于柴油内燃机,波形比图1更接近正弦波,因此可以视为汽油内燃机产生的脉动转矩波近似正弦波状,且内燃机内的汽缸在自身做功(被点火)一次的同时会产生一个周期的脉动转矩波。对于内燃机,在每个运行周期内,各个汽缸均被点火一次。故n缸的内燃机每运行一个周期会产生n个周期的脉动转矩波。对于二冲程内燃机,一个运行周期内曲轴转动360°。对于四冲程内燃机,一个运行周期内曲轴转动720°。因此,二冲程内燃机脉动转矩波的一个周期对应曲轴转动360°/n机械角;四冲程内燃机脉动转矩波的一个周期对应曲轴转动720°/n机械角。
[0024] 脉动转矩波的一个周期为360°电角度。由于脉动转矩波近似于正弦波,故将脉动转矩波水平移动180°电角度即可得到一个与原脉动转矩波关于横坐标轴对称的新脉动转矩波。产生180°电角度的脉动转矩波时,二冲程内燃机内曲轴转动360°/n机械角的二分之一;四冲程内燃机内曲轴转动720°/n机械角的二分之一。即两个脉动转矩频率、幅值相同,且曲轴错开180°/n设置的二冲程内燃机,产生的脉动转矩波关于脉动转矩波特性横坐标轴对称;两个脉动转矩频率、幅值相同,且曲轴错开360°/n设置的四冲程内燃机,产生的脉动转矩波关于脉动转矩波特性横坐标轴对称。
[0025] 可见,第一内燃机单元和第二内燃机单元均为二冲程内燃机的状态下,第一曲轴段和第二曲轴段错开180°/n的第一内燃机单元和第二内燃机单元产生的脉动转矩相互抑制。第一内燃机单元和第二内燃机单元均为四冲程内燃机的状态下,第一曲轴段和第二曲轴段错开360°/n的第一内燃机单元和第二内燃机单元产生的脉动转矩相互抑制。脉动转矩抑制情况如图3所示,图3中Ⅰ为第一内燃机单元产生的脉动转矩波,Ⅱ为第二内燃机单元产生的脉动转矩波,Ⅰ与Ⅱ能够相互抵消。理想状态下本发明的脉动转矩能被完全抑制,但考虑到实际内燃机是一个非线性系统,脉动转矩中除含有主频的脉动转矩波外还有其频率的谐波,因此,本发明还会存在因谐波带来的脉动转矩,但对比现有普通内燃机,本发明对内燃机脉动住转矩的抑制效果依然十分明显。