[发明专利]减小对置活塞式发动机中的噪声、振动和粗糙度

说明书

一种对置活塞式发动机(10)包括以下各项中的至少两项：具有齿隙减小装置的齿轮系(30、630)；粘性阻尼器(300)；以及离心摆式减振器(400)。对置活塞式发动机(10)可以包括两个曲轴(621、622)和连接曲轴(621、622)的齿轮系(30、630)。可以使用任何粘性阻尼器(300)和离心摆式减振器(400)来减轻发动机(10)中的曲轴(621、622)中的扭转速度波动，并且可以在发动机(10)中使用多个粘性阻尼器(300)和/或离心摆式减振器(400)。齿隙减小装置可以包括用于调节齿轮系(30、630)中的齿轮(36a、36b、37、39a、39b、660、661、662、663)相对于彼此的位置的装置以及一个或多个齿隙减小齿轮(500)中的任一个。

相关申请

本申请包含与以下悬而未决的美国专利申请的主题有关的主题：2016年6月8日提交的美国申请15/176,818，现在为美国专利No.9,958,057；2012年2月23日提交并公布为US2012/0285422的美国申请13/385,539；2013年4月8日提交并公布为US 2014/0299109的美国申请13/858,943；2013年7月17日提交的美国申请13/944,787，现在为美国专利No.9,618,108；2013年11月7日提交并公布为US 2015/0020629的美国申请14/074,618；2014年8月4日提交的美国申请14/450,747，现在为美国专利No.9,772,030；以及2016年4月29日提交并公布为美国2017/0314646的美国申请15/142,261。

技术领域

本领域是减少内燃发动机中的噪声、振动和粗糙度(NVH)。更具体地，该领域涵盖通过齿轮游隙控制和减小发动机中曲轴的扭转振动的组合来减小对置活塞式发动机的齿轮系中的齿轮噪声和振动。

背景技术

内燃发动机中的齿轮振动可以导致强烈的嗡嗡声，尖锐的脉冲噪声(例如，嘎嘎声)或两者兼有。这些噪声可以导致操作员和乘客在车辆中极度不适。发动机的嗡嗡声和嘎嘎声也增加了持续的杂音，使靠近运输路线令人不快。因此，与车辆有关的性能标准和环境法规越来越多地包括NVH限制。

齿隙是通常存在于啮合齿轮中的间隙(例如，游隙)，以解决制造公差，防止齿轮在较高的工作温度下粘合以及解决在发动机操作期间可能存在的齿轮的其他变化。在对置活塞式发动机的齿轮系中，在扭矩反转期间，驱动齿轮运动成与啮合中的对应从动齿轮的两个侧面接触，从而产生齿轮嘎嘎声，尤其是在系统中存在过大的齿隙时。

具有双曲轴的对置活塞式发动机的齿轮系固有地经历这样的事件，其中啮合的相邻齿轮的齿之间失去接触，从而产生嘎嘎声和振动。例如，在曲轴(即，曲柄前导部)之间提供相位差以便区分端口打开和关闭时间的情况下，齿轮系在发动机操作的每个周期中至少经历一次扭矩反转事件。当存在齿轮齿隙时，扭矩反转导致齿轮系发出嘎嘎声。

对置活塞式发动机中的齿隙控制可以在齿轮系中的噪声控制、摩擦损失最小化和扭矩的有效传递之间取得平衡。常规的齿隙控制包括这样的方法和设备，其在发动机操作之前(例如，空转齿轮的运动、选择合适齿轮的使用)或可能另外在发动机的操作和变更之后固定发动机的齿隙。诸如美国专利5,979,259中所描述的常规类型的剪式齿轮被一个或多个扭转弹簧预先张紧，以在剪式齿轮与相邻齿轮之间的齿轮啮合中吸收齿隙。通过使用粘性阻尼器、离心摆式减振器或它们的组合，可以减轻，即减小或消除对置活塞式发动机的曲轴扭转速度的波动。在发动机中，为了最小化噪声、振动和粗糙度，可将齿隙减轻与曲轴扭转速度波动减小装置相结合。

发明内容

在下面描述的实施例中，提供了用于动态控制具有一个或多个曲轴的对置活塞式发动机中的噪声、振动和粗糙度的系统和方法。可以通过组合齿隙减小装置(例如，剪式齿轮或其他抗齿隙装置)、离心摆式减振器和粘性阻尼器中的至少两个来减轻在发动机操作期间由齿隙和/或曲轴扭转速度的波动引起的噪声、振动和损失。