使用电动马达的发动机平衡组件的制作方法

相关申请

本申请要求2016年2月18日提交的英国专利申请号1602826.8的优先权。上文引用的申请的全部内容通过引用以其全文并入本文用于目的。

本公开涉及用于发动机的平衡组件。

背景技术：

诸如机动车的车辆的内燃发动机可用于许多不同的配置中，所述配置可包括汽缸的不同数目和布置，所述汽缸具有不同的点火正时和/或点火次序。一些发动机配置可引起在发动机运行期间施加在发动机的曲柄轴上的力的固有不平衡。这会引起曲柄轴和/或发动机的往复、摇摆或扭转振动。

取决于发动机的配置，所述振动可为相对于发动机曲柄轴的旋转的一阶、二阶或更高阶振动。同样，取决于发动机的配置，振动的严重性可根据发动机的运行速度而改变。

许多发动机并入有包括不平衡配重的一个或多个平衡轴，其通过发动机驱动以平衡振动。通常期望提供不平衡配重，使得所述不平衡配重在它们之间间隔开最大可能距离。因此，可能期望平衡轴基本上在发动机的全部长度上延伸。然而，发明人在本文中已认识到，提供延伸经过发动机的平衡轴对发动机的构造引入额外的复杂性，因为此类平衡轴可能需要被适当地支撑、润滑且与发动机同步驱动。另外，平衡轴本身可引入发动机的封装问题。

技术实现要素：

根据本公开的方面，提供一种发动机的平衡组件。所述平衡组件包括：第一电动马达，其耦合到发动机且经配置以使第一偏心质量相对于发动机旋转，所述第一偏心质量耦合到第一电动马达的第一轴；以及第二电动马达，其耦合到发动机且经配置以使第二偏心质量相对于发动机旋转，所述第二偏心质量耦合到第二电动马达的第二轴。第一电动马达和第二电动马达经配置以使第一偏心质量和第二偏心质量旋转，以便平衡发动机的振动特性，且第一电动马达和第二电动马达彼此设置在发动机的相对纵向末端上。

以此方式，两个独立的马达可安装到发动机上(例如，在汽缸体上)。每一马达上安装有偏心质量。所述质量随后与发动机曲轴一致地旋转。这使得能够去除昂贵的机械驱动，并断开所述质量与可能已传递错误状态的车辆传动系统。另外，通过将马达和对应的质量放置在发动机的相对纵向末端上，质量可定位成相距尽可能远，这增加系统效率。

为避免不必要的重复工作和说明书中的文本重复，仅关于本发明的一个或若干个方面或实施例描述特定特征。然而，应理解，只要技术上可能，关于本发明的任何方面或实施例描述的特征也可与本发明的任何其它方面或实施例一起使用。

附图说明

图1是先前提出的内燃发动机的截面视图；

图2是根据本公开的布置的发动机外壳和平衡组件的透视图；

图3是根据本公开的布置的发动机外壳和平衡组件的截面视图；

图4是根据本公开的布置的发动机外壳和平衡组件的透视图；

图5是根据本公开的布置的包括平衡组件的内燃发动机组件的示意图；以及

图6是说明根据本公开的布置的用于操作平衡组件的方法的流程图。

具体实施方式

内燃发动机(还称为ice或发动机)通常产生振动，所述振动可引起发动机和/或其它部件劣化以及操作人员不满，且因此发动机可配备有平衡器轴。常规的平衡器轴可利用驱动机构，所述驱动机构可由发动机的曲轴齿轮驱动。此方法利用轴、两个平衡质量、两个驱动齿轮、轴承以及润滑，这提高发动机的成本和复杂性，且产生不增加发动机的噪声的系统可能造成困难。

根据本文中揭示的实施例，两个马达驱动的偏心质量可耦合到发动机，且马达轴的速度、旋转方向和/或相位角可经调整以提供跨越多种发动机工况的有效平衡。在特定发动机配置，诸如直列三缸发动机中，平衡组件在抵消发动机振动方面的有效性可通过以下操作而增加：在曲轴的反方向上以等于发动机速度的速度操作马达轴，且另外通过将两个质量定位成相距尽可能远。因此，本文中揭示的平衡组件可允许以发动机速度或另一所需速度进行反向旋转(相对于发动机旋转的方向)而不必使用齿轮或机械驱动，从而减小平衡组件的封装空间。

第一电动马达和第二电动马达可各自包括旋转编码器，所述旋转编码器经配置以确定第一电动马达和第二电动马达的轴的相应相位角。另外或替代地，旋转编码器可经配置以允许确定第一电动马达轴和第二电动马达轴相对于ice的曲柄轴的相位角差。

电动马达中的每一个的轴的相位角可界定为在竖直方向与从所述轴的中心轴线延伸到与所述轴耦合的偏心质量的重心的线之间的角度。曲柄轴的相位角可界定为在曲柄轴的曲拐(例如，第一曲拐)与竖直方向之间的角度。每一轴(例如，第一电动马达和第二电动马达的曲柄轴和轴)的相位角可在所述轴的旋转方向上为正。

曲柄轴的角度，例如相位角，可通过曲柄位置传感器提供到平衡组件。ice组件可包括曲柄位置传感器。第一电动马达和第二电动马达中的至少一个可经配置以在与曲柄轴相反的方向上旋转。例如，第一电动马达和第二电动马达可经配置使得第一偏心质量和第二偏心质量相对于发动机的外壳旋转，其旋转方向与曲柄轴相对于发动机外壳的旋转方向相反。替代地，偏心质量中的一个或多个可在与曲柄轴相同的方向上相对于发动机外壳旋转。因此，第一电动马达可在与第二电动马达的旋转方向相反的方向上旋转。

第一电动马达和第二电动马达可经配置以维持其相应的轴与曲柄轴之间的相位角差，相位角差实质上等于预定值。另外或替代地，第一电动马达和/或第二电动马达可经配置以维持第一电动马达轴和第二电动马达轴之间的预定相位角差。例如，第一电动马达和/或第二电动马达可经配置以维持第一电动马达轴和第二电动马达轴之间的实质上(substantially)180度的相位角差。

第一电动马达和第二电动马达可经配置以根据ice的气门正时的变化来调整第一电动马达轴和第二电动马达轴和/或曲柄轴之间的相位角差。另外或替代地，第一电动马达和第二电动马达经配置以继ice的汽缸停用或激活事件之后来调整第一电动马达轴和第二电动马达轴和/或曲柄轴之间的相位角差。

第一电动马达和第二电动马达可经配置以实质上等于ice的曲柄轴的旋转速度的速度旋转。替代地，第一电动马达和第二电动马达可经配置以实质上等于ice的曲柄轴的旋转速度的两倍的速度旋转。再替代地，第一电动马达和第二电动马达可经配置以实质上等于ice的曲柄轴的旋转速度的另一倍数或分数的速度旋转。

第一电动马达和第二电动马达可彼此设置在发动机的相对末端上。第一电动马达和第二电动马达可经设置(例如，布置)使得第一电动马达轴和第二电动马达轴轴向对准。

第一电动马达和/或第二电动马达可耦合到ice的一个或多个外壳，诸如汽缸盖、汽缸体和/或曲柄箱。第一电动马达和/或第二电动马达可设置在由ice的一个或多个外壳界定的空腔内。例如，第一电动马达和/或第二电动马达可设置在曲柄箱内，例如，设置在油底壳中。第一电动马达和/或第二电动马达可设置在密封的单元内，例如，以防止油进入到马达中。替代地，第一电动马达和第二电动马达可耦合到发动机外壳中的一个或多个的外表面，例如，第一电动马达和/或第二电动马达可在外部安装到发动机。

第一电动马达和第二电动马达可经配置以在ice以阈值运行速度或高于阈值运行速度操作时，相应地使第一偏心质量和第二偏心质量旋转。换句话说，第一电动马达和第二电动马达可经配置以在ice低于阈值运行速度操作时，不使第一偏心质量和第二偏心质量旋转。

平衡组件可经配置以平衡发动机的一阶振动。另外或替代地，平衡组件可经配置以平衡发动机的二阶振动。再另外或替代地，平衡组件可经配置以平衡在发动机运行速度的任何其它倍数或分数的频率下的振动。

平衡组件可另外包括控制器，其经配置以控制第一电动马达和第二电动马达的操作。

平衡组件可另外包括第三电动马达，其耦合到ice且经配置以使第三偏心质量相对于ice旋转，所述第三偏心质量耦合到第三电动马达的轴。平衡组件可另外包括第四电动马达，其耦合到ice且经配置以使第四偏心质量相对于ice旋转，所述第四偏心质量耦合到第四电动马达的轴。第三电动马达和第四电动马达可各自经配置以相应地使第三偏心质量和第四偏心质量在与第一电动马达和第二电动马达的旋转方向相反的方向上旋转。

第三电动马达和第四电动马达可经设置使得第三电动马达轴和第四电动马达轴彼此轴向对准。第三电动马达和第四电动马达可从第一电动马达轴和/或第二电动马达轴偏移，例如，轴向偏移。例如，第一电动马达和第二电动马达可设置在发动机的曲柄轴上方，且第三电动马达和第四电动马达可设置在曲柄轴下方。替代地，电动马达中的每一个可设置在曲柄轴上方或下方，且第一电动马达和第二电动马达可从第三电动马达和第四电动马达侧向偏移。再替代地，电动马达中的每一个可从其它电动马达中的每一个轴向偏移。

第三电动马达和第四电动马达可各自包括旋转编码器，所述旋转编码器经配置以确定第三电动马达和第四电动马达的轴的相应相位角。第三电动马达和第四电动马达可经配置以实质上等于ice的曲柄轴的旋转速度的两倍的速度旋转。

关于第一电动马达和第二电动马达所提及的特征中的任一个可同样适用于第三电动马达和第四电动马达。

内燃发动机可为可变排量发动机，例如，其中所述发动机的一个或多个汽缸可被选择性地停用。另外或替代地，内燃发动机能够实现汽缸中的一个或多个的可变气门正时。

根据本公开的另一方面，提供一种平衡内燃发动机(ice)组件的振动的方法，所述ice组件包括ice和平衡组件，所述平衡组件包括：第一电动马达，其耦合到ice且经配置以使第一偏心质量相对于ice旋转，所述第一偏心质量耦合到第一电动马达的轴；以及第二电动马达，其耦合到ice且经配置以使第二偏心质量相对于ice旋转，所述第二偏心质量耦合到第二电动马达的轴；并且其中第一电动马达和第二电动马达彼此设置在发动机相对的纵向末端上。所述方法包括：驱动第一电动马达和第二电动马达以使第一偏心质量和第二偏心质量旋转，以便平衡ice的振动特性。

所述方法可另外包括：确定发动机的运行速度。当发动机以高于阈值的速度运行时，可驱动第一电动马达和第二电动马达。另外或替代地，所述方法可包括：如果发动机运行速度低于阈值，停用第一电动马达和/或第二电动马达。

所述方法可另外包括：确定ice的气门正时的变化；且控制第一电动马达和/或第二电动马达的操作以调整第一电动马达轴和/或第二电动马达轴和/或曲柄轴之间的相位角差。

ice可包括两个或更多个汽缸。所述方法可包括确定ice的汽缸停用或重新激活。发动机的振动特性可根据经激活和/或停用的汽缸的数目和/或布置而改变，这可改变平衡组件所期望的平衡。所述方法可另外包括：控制第一电动马达和/或第二电动马达的操作以调整第一电动马达轴和/或第二电动马达轴和/或曲柄轴之间的相位角差。

所述方法可包括确定ice的汽缸停用或重新激活。所述方法可另外包括控制第一电动马达和/或第二电动马达的操作以调整第一偏心质量和/或第二偏心质量的旋转速度。

根据本公开的另一方面，提供一种车辆，其包括根据本公开的先前提及的方面的ice组件。

参考图1，例如，机动车的发动机1可包括一个或多个发动机外壳，诸如汽缸体2和汽缸盖4。汽缸体2可界定一个或多个汽缸6，且汽缸盖可界定汽缸6中的每一个的进气口8和排气口10。气门12可设置在进气口8和排气口10中的每一个处，以相应地控制进气流进入和排气流离开汽缸6。

发动机1可另外包括设置在汽缸6中的每一个内的活塞14。在发动机的操作期间，活塞14的移动可用以将进气抽吸到汽缸6中。燃料可在汽缸中的每一个中与进气混合。燃料和空气的混合物随后可在被燃烧以产生膨胀的燃烧气体之前被活塞14压缩。膨胀的燃烧气体作用于活塞14以在汽缸6内驱动活塞并使发动机的曲柄轴16转动。活塞的动作随后可迫使来自汽缸的燃烧气体通过排气口10。

活塞14可经由曲拐18耦合到曲柄轴16，所述曲拐从曲柄轴的中心轴线径向延伸，曲柄轴16围绕所述中心轴线旋转。曲拐18可各自在基本上彼此相同的径向方向上从曲柄轴16延伸。替代地，如图1中所描绘，曲拐18中的两个可从其它曲拐成角度地偏移。在替代布置(未示出)中，曲拐18中的每一个可从其它曲拐中的每一个成角度地偏移。

将曲拐18布置成以不同角度从曲柄轴16延伸引起燃料和空气在汽缸内的燃烧，从而在曲柄轴16的旋转期间在不同点处驱动活塞14。曲拐18的角度可经调整以改变燃烧事件的正时。另外，如图1中示出，尽管活塞14中的两个位于上止点位置处，但由于气门12的打开和闭合的正时和/或燃料到汽缸6中的喷射，汽缸6中的仅一个汽缸可包含准备好供燃烧的进气和燃料的混合物。因此能够通过调整打开和闭合气门12和/或喷射燃料的正时，来确定给汽缸点火的次序。

除由燃料在汽缸6内的燃烧导致的力外，当活塞14往复时，力由于活塞14的惯性而施加到曲柄轴16。由于每一活塞而施加的力可与由于其它活塞而作用于曲柄轴的力不平衡。所述力可因此产生曲柄轴16的振动，诸如往复、振荡、摇摆和/或扭转振动。

振动的模式和/或幅值可取决于设置在发动机1中的活塞14的数目和/或布置。另外，活塞14的移动的相对正时和/或给汽缸6点火的次序可影响在曲柄轴16中引发的振动。

在曲柄轴16中引发的振动可在基本上与发动机运行速度相同的频率下，例如，所述振动可为一阶振动。替代地，在曲柄轴16中引发的振动可为曲柄轴旋转的频率的一半、两倍或三倍或其任何其它分数或倍数。发动机1的振动可包括在相对于发动机运行速度的不同频率下的多个分量。振动的频率可取决于汽缸6的数目和/或布置，和/或取决于活塞14的移动的相对正时和/或给汽缸6点火的次序。例如，在图1中示出的布置中，活塞14的移动可引发曲柄轴中在曲柄轴的旋转速度两倍的频率下的振动，例如，二阶振动。

上文参考图1所描述的发动机1是先前提出的发动机。然而，发动机1的特征中的每一个的描述可同样适用于设置在下文描述的根据本公开的发动机组件50内的发动机。

参考图2至图4，为平衡掉曲柄轴的振动，根据本公开的布置的发动机组件50可包括平衡组件100。尽管设置在图2至图4中描绘的发动机组件50中的发动机51包括三个汽缸，但同样可设想本公开可适用于包括任何数目的汽缸的发动机，诸如，三个或四个汽缸排成直列。类似地，尽管在图2至图4中所描绘的发动机51上，汽缸6直列地设置，例如，其中汽缸中的每一个的中心轴平行，但同样可设想，发动机的汽缸可以以其它布置被设置，其中汽缸中的一个或多个的中心轴从其它汽缸中的一个或多个成角度地偏移，例如v型布置或w型布置。例如，发动机可包括v6或v8发动机或w16发动机。

平衡组件100可包括第一电动马达102和第二电动马达104。电动马达可经配置以相应地使耦合到第一电动马达102和第二电动马达104的轴(第二电动马达104的第二轴122在图2中示出)的第一偏心质量106和第二偏心质量108旋转。第一电动马达和第二电动马达可经配置以使第一偏心质量106和第二偏心质量108旋转，以便平衡发动机51的振动特性。第一偏心质量和第二偏心质量可各自具有从其所附接的轴的中心旋转轴线偏移的重心。

如图2至图4中示出，第一电动马达102可设置在发动机的第一末端51a，且第二电动马达104可设置在发动机的第二末端51b。发动机51的第一末端51a和第二末端51b可彼此相对，且可在发动机的纵向方向上间隔开(例如，沿着发动机的纵向轴线间隔开，所述纵向轴线平行于图2的线130和z轴)。电动马达可耦合到发动机，例如，直接地耦合到发动机的一个或多个外壳。然而，同样可设想，电动马达102、104中的一个或两个可耦合到发动机盖(未示出)。

参考图4，电动马达102、104可设置在发动机上，使得偏心质量106、108设置在由发动机外壳和发动机的一个或多个盖(未示出)界定的空腔内。

在图2至图4中示出的布置中，第一电动马达102和第二电动马达104经布置使得其轴基本上对准，例如，轴向对准。另外，第一电动马达和第二电动马达的轴基本上平行于曲柄轴16。如图2至图4中所描绘，第一电动马达102和第二电动马达104的轴可从曲柄轴16的中心轴线偏移。然而，同样可设想，第一电动马达102和第二电动马达104的轴可基本上与曲柄轴16的中心轴线对准。在其它布置(未示出)中，第一电动马达102和第二电动马达104的轴可彼此偏移。例如，第一电动马达102可在发动机51上设置在曲柄轴16上方的位置处，且第二电动马达104可设置在曲柄轴16下方的位置处。在一些布置中，第一电动马达102和/或第二电动马达104的轴可平行于彼此和/或可不平行于曲柄轴16。

为确保发动机51的振动得到适当平衡，可期望偏心质量106、108中的每一个以与发动机51的曲柄轴16基本上相同的速度旋转。电动马达102、104中的一个或多个可经配置以在与曲柄轴16的方向相反的方向上旋转。例如，在图2至图4中所描绘的布置中，第一电动马达和/或第二电动马达经配置以旋转，使得第一质量和第二质量相对于发动机外壳52旋转，其旋转方向与曲柄轴16相对于发动机外壳52的旋转方向相反。

可界定第一电动马达和第二电动马达的轴以及发动机的曲柄轴中的每一个的相位角，所述相位角界定轴中的每一个的角位置。第一电动马达102和第二电动马达104的轴的相位角可界定为在竖直方向(通过线132示出，其平行于图2中示出的坐标系的y轴)与从所述轴的中心轴线(通过线130示出，其平行于图2的坐标系的z轴)延伸到与所述轴耦合的偏心质量的质心的线之间的角度。例如，在图2中描绘的布置中，第一电动马达102的轴的相位角为180度，且第二电动马达104的轴的相位角为0度。

曲柄轴16的相位角可界定为竖直方向与曲拐18中的一个(例如，第一曲拐)的角之间的角度。例如，在图1中所描绘的布置中，曲柄轴的相位角为180度。

可期望在第一电动马达102和第二电动马达104的轴以及曲柄轴16中的每一个的相位角之间的差值实质上等于预定值。例如，可期望第一电动马达102以0度的相位角差相对于曲柄轴16旋转，并期望第二电动马达104以180度的相位角差相对于曲柄轴16旋转。另外或替代地，可期望在第一电动马达和第二电动马达的轴之间的相位角差实质上等于预定值，诸如180度。

参考图5，发动机组件50可包括控制器120，其经配置以控制电动马达102、104的速度和/或相位角。控制器120可经配置以维持第一电动马达102和第二电动马达104的每一轴的旋转速度和/或在所述轴和/或曲柄轴16中的每一个之间的相位角差，使得所述相位角差实质上等于预定值。在一些布置中，第一偏心质量106和/或第二偏心质量108可在与曲柄轴16相反的方向上旋转。在此类情况下，第一轴和/或第二轴的相位角可在所述轴旋转的方向上界定。

电动马达102、104中的每一个可包括旋转编码器(未示出)，其可经配置以确定电动马达102、104的轴的旋转角度。旋转编码器可为增量型编码器或绝对编码器。旋转编码器可允许将电动马达102、104中的每一个的轴的角度确定为15度或更好的精度，例如，对于轴的每一转分为24级。在另一布置中，旋转编码器可具有1.5度或更好的精度，例如，对于轴的每一转分为240级。控制器120可通过参考旋转编码器来确定电动马达102、104中的每一个的相位角和/或旋转速度。

发动机组件50可包括曲柄位置传感器22，其经配置以确定曲柄轴16的角度。控制器120可通过参考从曲柄位置传感器接收到的信号来确定曲柄轴16的相位角和/或旋转速度。在一些布置中，曲柄位置传感器可耦合到ecu24。ecu24可从曲柄位置传感器22接收信号，且可将指示曲柄轴16的相位角和/或旋转速度的信号发送到控制器120。在一些实例中，控制器120和ecu24可为以通信方式耦合的单独的装置。在其它实例中，控制器120和ecu24可包括单一装置，例如，控制器120可为ecu24的模块。

如上文所描述，发动机51的振动可根据以下各项而变化：活塞14中的每一个的移动的正时，以及汽缸6中的每一个的进气门和排气门12的正时，所述正时可影响给汽缸6中的每一个点火的正时和/或次序。因此，如果进气门和/或排气门12的正时改变，那么可期望调整第一电动马达102和第二电动马达104的轴之间的相位角差，和/或所述轴和曲柄轴16中的每一个之间的相位角差。因此控制器120可经配置以确定发动机51的气门正时的变化，例如，控制器120可从ecu24接收指示气门正时的变化的信息。控制器120可经配置以控制第一电动马达102和第二电动马达104的操作以适当地调整其相应轴的相位角，以便继续平衡发动机51的振动。

为改善发动机51在特定运行状况下的效率，发动机的一个或多个汽缸6可被选择性地停用，例如，燃料可不与进气在一个或多个汽缸6内混合，且一个或多个汽缸6可不点火。例如，三缸发动机(例如直列i3发动机)中的汽缸中的一个可被选择性地停用。换句话说，本公开的平衡组件可应用于可变排量发动机(vde)。除调整发动机51的进气门和/或排气门12的正时外或与此操作分开地，还可执行一个或多个汽缸6的停用。停用发动机的一个或多个汽缸6可影响发动机51的振动，且因此，可期望调整第一电动马达102和第二电动马达104的操作以便继续平衡发动机51的振动。例如，在一些布置中，可期望调整第一电动马达102和/或第二电动马达104的旋转速度，例如，相对于曲柄轴16的旋转速度进行调整。另外或替代地，可期望调整电动马达102、104的轴相对于彼此和/或相对于发动机51的曲柄轴16的相位角差。

如果第一电动马达102和/或第二电动马达104的旋转速度得到调整，使得所述速度并非实质上等于发动机运行速度，那么第一电动马达102和/或第二电动马达104的轴与曲柄轴16之间的相位角差将在轴的旋转期间改变。在此情况下，控制器120可控制第一电动马达和/或第二电动马达的操作，使得相位角差实质上等于在曲柄轴16的旋转中在预定点处的预定值，诸如当第一曲拐18基本上与竖直方向对准时，例如，曲柄轴16的相位角为0度。

对于发动机组件50的一些配置，例如，根据汽缸6的数目，活塞14、汽缸6和/或气门12的布置和/或正时，发动机51的振动的幅值可取决于曲柄轴16的旋转速度。对于发动机51的此类配置，可期望避免在发动机低于预定阈值运行速度操作时操作第一电动马达102和第二电动马达104，以便减小平衡组件100的功耗。因此控制器可经配置以确定发动机51的运行速度，且可在发动机低于预定阈值运行速度运行时停用第一电动马达102和/或第二电动马达104。

当发动机运行速度增加至预定阈值之上时，第一电动马达102和/或第二电动马达104可被激活。第一电动马达和/或第二电动马达的速度可经增大以变得实质上等于发动机运行速度或其任何所需倍数或分数。第一电动马达102和/或第二电动马达104可经控制以调整第一电动马达轴和/或第二电动马达轴的相位角，使得第一电动马达轴和/或第二电动马达轴与曲柄轴16之间的相位角差实质上等于预定值。例如，第一电动马达和/或第二电动马达的速度可增(或减小)达一段时间，例如，以变得大于(或小于)曲柄轴16的旋转速度，以便调整第一电动马达轴和/或第二电动马达轴与曲柄轴16之间的相位角差。

如图5中所描绘，第一电动马达102和第二电动马达104和/或控制器120可耦合到车辆的电气系统26，且可从电气系统26接收功率以驱动电动马达102、104和/或操作控制器。然而，在替代布置中，平衡组件100可包括电源，诸如电池，其经配置以为电动马达102、104和/或控制器120提供功率。

还可设想，在本公开的一些布置中，平衡组件可另外包括第三电动马达和第四电动马达，其经配置以相应地使第三偏心质量和第四偏心质量旋转。提供第三电动马达和第四电动马达可允许根据本公开的平衡组件平衡发动机中的振动，所述发动机否则通常包括用以平衡振动的一对平衡轴，诸如四缸发动机。

上文关于第一电动马达和第二电动马达所提及的特征中的任一个可同样适用于第三电动马达和第四电动马达。确切地说，第三电动马达和第四电动马达可以以类似于如上文所描述的第一电动马达和第二电动马达的方式相对于彼此布置。例如，第三电动马达可设置在发动机的第一末端51a，且第四电动马达可设置在发动机的第二末端51b，反之亦然。第三电动马达和第四电动马达可经布置使得其轴基本上对准，例如，轴向对准。涉及第一电动马达和第二电动马达和/或其轴的相对状况(诸如，其相位角和/或速度)的特征可同样适用于第三电动马达和第四电动马达的相对状况。

在一些布置中，第三电动马达和第四电动马达可经配置以相应地在与第一电动马达和第二电动马达相同的方向上旋转。然而，在其它布置中，可期望第三电动马达和第四电动马达在相对于第一电动马达和第二电动马达(例如，相对于发动机)相反的方向上旋转。

当平衡组件包括第三电动马达和第四电动马达时，可期望电动马达中的每一个以与发动机的曲柄轴16相同的速度旋转。替代地，可期望电动马达以曲柄轴16的旋转速度两倍的速度旋转。

如上文所描述，可期望根据曲柄轴的旋转速度来改变电动马达相对于曲柄轴16和/或其它电动马达的速度和/或相位角。另外，可期望在发动机低于预定阈值运行速度运行时，停用电动马达中的一个或多个。当平衡组件包括第三电动马达和/或第四电动马达时，可期望在发动机低于同一预定阈值运行速度操作时，停用第三电动马达和/或第四电动马达。替代地，可期望在发动机低于另外的预定阈值运行速度操作时，停用第三电动马达和/或第四电动马达。所述另外的预定阈值运行速度可高于或低于所述预定阈值。

另外，当发动机组件包括第三电动马达和第四电动马达时，可期望根据发动机的当前激活的汽缸的数目，激活或停用第三电动马达和/或第四电动马达。例如，如果发动机包括四个汽缸，那么可期望在发动机在全部四个汽缸都激活的情况下操作时操作第三电动马达和第四电动马达，且在一个或多个汽缸被停用时停用第三电动马达和第四电动马达。在一些布置中，当停用另外的(例如，超过一个)汽缸时，可重新激活第三电动马达和第四电动马达。

还可设想，可期望将超过四个电动马达设置在平衡组件内。另外的电动马达可成对设置，且可以以与第一电动马达和第二电动马达以及第三电动马达和第四电动马达相同的方式相对于彼此布置。替代地，可个别地设置另外的电动马达。上文关于第一电动马达、第二电动马达、第三电动马达以及第四电动马达所描述的特征可同样适用于设置在平衡组件内的任何另外电动马达。

图6是说明用于控制耦合到发动机的平衡组件的方法600的流程图，所述平衡组件诸如上文参考图2至图5所描述的平衡组件。用于实施方法600的指令可通过控制器(例如，图5的控制器120和/或ecu24)，基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器接收的信号来执行，所述传感器诸如上文参考图5描述的传感器(例如，曲柄传感器、旋转编码器)。根据下文描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。

在602处，方法600包括确定操作参数。所确定的操作参数可包括但不限于发动机速度、发动机负载、进气门和/或排气气门正时、汽缸激活状态以及其它参数。在604处，方法600包括确定发动机速度是否大于阈值速度。阈值发动机速度可相对较低，诸如处于空转发动机速度(例如，500rpm)或接近空转发动机速度。如果发动机速度并不在阈值速度之上，例如如果发动机在操作以便推进其所安装在的车辆，那么方法600前进到606以停用平衡组件的马达(例如，马达102和104)。通过在其中发动机振动可为最小的低发动机速度期间停用马达，可避免经由马达的操作导致的过度的能量使用和/或电池耗尽。方法600随后返回。

如果发动机在阈值速度之上，那么方法600前进到608以激活电动马达并根据默认参数来操作马达。例如，两个电动马达可被激活，且每一马达可经操作以使相应轴以第一旋转速度(例如，等于发动机速度)在第一方向(例如，与发动机的曲轴的旋转方向相反)上旋转。当耦合到偏心质量的轴未经发动机驱动时，控制器可包括用于基于来自例如发动机速度传感器的反馈或经由发送自ecu的信息来确定发动机速度的指令，且控制器可包括用于操作马达以使轴以接收到的/所确定的发动机速度旋转(例如，通过控制每一马达的占空比)的指令。另外，每一马达可经控制以具有相对于其它马达和/或发动机曲轴的给定相位角。

在610处，方法600包括监视发动机操作变化，包括可变气门正时(vvt)或可变凸轮轴正时的变化以及可变排量发动机(vde)模式的变化，诸如汽缸激活或停用。vvt和vde的操作可通过监视传感器数据和/或由ecu输出的信息(例如，发动机负载、燃料喷射状态、所命令的气门正时、曲轴位置以及进气门和/或排气气门位置)来监视。

在612处，方法600确定是否检测到操作变化。如果未检测到变化，那么方法600返回。在一些实例中，当所述方法返回时，所述方法可继续监视发动机速度变化(且在发动机速度下降至低于阈值时停用马达)和其它发动机操作变化。

如果检测到操作变化，那么方法600前进到614以调整电动马达的一个或多个参数。可被调整的一个或多个参数包括经激活的马达的旋转速度，如在616处指示。例如，所述速度可经调整以与发动机速度匹配，或所述速度可被调整为发动机速度的一半或两倍。被调整的一个或多个参数包括经激活的马达的旋转方向，如在618处指示。例如，马达可从第一旋转方向(例如，与曲轴的旋转方向相反)调整到在第二旋转方向(例如，与曲轴相同的旋转方向)上旋转。可被调整的一个或多个参数可包括马达轴相对于另一马达轴和/或曲轴的相位角，如在620处指示。例如，马达中的一个或多个(例如，第一马达)可经调整使得其维持从另一马达(例如，第二马达)的180度相移。另外，调整一个或多个参数可包括调整激活哪些和/或多少马达，如在622处指示。例如，平衡组件可包括四个马达，且仅两个马达可被初始地激活。随后，当发动机的操作参数改变时，可激活另外的马达。

电动马达的可被改变的(一个或多个)参数可基于操作变化的类型和/或强度。例如，发动机速度的变化可导致马达轴旋转速度的变化，而汽缸激活状态的变化(例如，从三缸操作转变成两缸操作)可引起轴旋转速度调整和轴相位角调整两者。

在一些实例中，控制器可存储将马达参数编索引到发动机参数的查找表，且控制器可根据查找表来调整马达操作。例如，马达/轴旋转速度可编索引到发动机速度，轴相位角可编索引到汽缸状态(例如，三缸操作对两缸操作)等。以此方式，控制器可基于发动机工况诸如速度、负载以及汽缸状态来估计(approximate)发动机振动，并根据所估计的发动机振动来选择平衡组件操作参数。在其它实例中，控制器可经配置以基于来自发动机振动传感器(例如，加速度计、曲轴速度传感器)的输出来实时地分析发动机振动。例如，控制器可包括用以进行以下操作的指令：处理传感器输出以将所述输出从时域转换到频域，并识别对应于一阶振动的峰的幅值和对应于二阶振动的峰的幅值。基于(一个或多个)峰的(一个或多个)幅值，可调整平衡组件操作。例如，如果一阶峰大于二阶峰，那么可选择第一组平衡组件参数(例如，旋转速度、方向、相位角)，预测所述参数足以抵消一阶振动。如果二阶峰高于一阶峰，那么可选择第二组平衡组件参数，预测所述参数足以抵消二阶振动。

通过激活耦合到偏心质量且耦合到发动机的一个或多个电动马达来平衡发动机振动的技术效果是减少发动机噪声、振动以及刺耳声，因此减少发动机劣化的风险并提高操作人员满意度，同时使系统成本和复杂性最小化。

实例提供一种用于操作发动机的平衡组件的方法。所述方法可包括响应于发动机速度超过阈值速度来激活第一电动马达和第二电动马达，所述第一电动马达使定位在发动机的第一末端上的第一偏心质量旋转，所述第二电动马达使定位在发动机的第二末端上的第二偏心质量旋转；以及响应于发动机操作的变化来调整第一电动马达的一个或多个参数。在实例中，响应于发动机速度低于阈值速度，可停用第一电动马达和第二电动马达。在实例中，响应于发动机操作的变化来调整第一电动马达的一个或多个参数包括调整以下各项中的一个或多个：旋转速度、旋转方向，以及第一电动马达的相位角，所述相位角是相对于第二电动马达和/或发动机的曲轴。在实例中，发动机操作的变化可包括以下各项中的一个或多个：发动机速度的变化、进气门和/或排气气门正时的变化以及汽缸激活的变化。

本领域的技术人员应了解，尽管已经通过举例参考一个或多个示例性实例描述本发明，但本发明并不限于所揭示的实例，且在不脱离如所附权利要求书界定的本发明的范围的情况下，可构造替代实例。

应了解，本文中揭示的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不被认为是限制性意义，因为众多的变体是可能的。例如，以上技术能够被应用到v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文中揭示的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合以及子组合。

所附权利要求书特别指出被认为新颖且非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的合并，既不需要也不排除两个或更多个此类元件。所揭示的特征、功能、元件和/或特性的其它组合以及子组合可以通过当前权利要求书的修正或通过在此申请或相关申请中的新权利要求书的提出来要求保护。此类权利要求书，无论其范围是比原始权利要求书的范围更广、更窄、相同或是与之不同，都也被认为包括在本公开的主题内。