往復活塞式發動機的制作方法

往復活塞式發動機的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種往復活塞式發動機，該往復活塞式發動機具有靜止的第一外部磁場單元(11a；37)以及布置在曲軸(3)的第一曲柄臂(9a)上的第一內部磁場單元(8a；34)，其中所述第一內部磁場單元(8a；34)和所述第一外部磁場單元一起形成第一機電轉換器(12a)，特別是電動機或發電機。所述第一曲柄臂(9a)具有位于相對于曲軸軸線(4)徑向向外面向并且與第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第一補償配重(14a)，其中所述第一補償配重(14a)由不可磁化材料構成。所述第一內部磁場單元(8a；34)布置在所述第一平衡配重(14a)的相對于所述曲軸軸線(4)向外面向的一側。本發明還涉及包括所述往復活塞式發動機、能量存儲器(21)、電控制單元(22)和曲軸傳感器(23)的系統。
【專利說明】往復活塞式發動機
[0001]本發明涉及一種具有能夠作為發電機和/或電動機操作的機電轉換器的往復活塞式發動機，并且涉及一種具有往復活塞式發動機的系統。
[0002]EP I 223 316 BI公開了一種往復活塞式發動機，在該往復活塞式發動機的曲軸箱中布置有機電轉換器，該機電轉換器具有電動機和/或發電機的功能。采取永磁體形式的磁場產生元件布置在曲軸上，該曲軸通過附裝至氣缸體的軸承蓋而以可旋轉的方式保持在曲軸箱中。永磁體通過干涉配合固定地插入在曲軸的平衡配重的凹部中，并且用作附加平衡配重。線圈以靜止方式保持在曲軸箱中，位于軸承蓋上。在曲軸旋轉過程中，永磁體相對于靜止線圈旋轉，由此由于永磁體和線圈之間電磁相互作用而在線圈中感應出電壓，并且機電轉換器用作發電機。通過(具體從電池)向線圈供送交流電壓，在永磁體上施加電磁力，并且通過電磁相互作用，機電轉換器用作電動機。由于線圈被保持在軸承蓋上，因此線圈能夠與軸承蓋一起附裝至氣缸體并且從氣缸體移除，這允許簡單地組裝和拆卸線圈或更換線圈。還描述了，為了改進冷卻，將線圈布置在曲軸箱的油底殼的附近并且浸入在該油底殼中容納的油中，由此可通過油對線圈進行冷卻。
[0003]在從現有技術已知的往復活塞式發動機的情況下，采取永磁體形式的磁場產生元件通過以干涉配合固定在平衡配重的凹部中而布置在曲軸的平衡配重中。將永磁體布置在所設置的平衡配重的凹部中具有的優點是，永磁體用作附加平衡配重，因此能夠避免由于永磁體而相對于傳統曲軸附加地增加該曲軸的重量。然而，所述布置也具有若干缺點。曲軸通常采取單件形式，并且特別地由球墨鑄鐵、回火鋼或滲氮鋼以鑄造工藝制成或以壓力成型工藝制成。適合于制造可承載高負荷的曲軸并且在大規模生產中使用的材料如今都是可磁化的。換言之，傳統的曲軸都具有鐵磁或亞鐵磁特性。因而，它們被外部磁場的磁力吸引而不會剩余高水平的殘余磁化作用;換言之，它們是軟磁的，或者它們在磁化之后本身產生靜態磁場，因為它們是硬磁的并且表現出高剩磁。傳統的曲軸在通過干涉配合將永磁體布置在平衡配重的凹部中方面表現出的適應性有限，這是因為永磁體引起曲軸總體磁化，并且傳統的曲軸在產生以限定方式延伸的定向磁場方面表現出的適應性有限，這是因為不可能在曲軸周圍的線圈中有效地感應出電壓。此外，還存在永磁體去磁的風險。EP I 223 316BI中描述的布置由于永磁體的布置而系統地表現出低電功率。由于曲軸平衡配重為實現其通用功能而僅僅在與相鄰連桿軸承相反的范圍(所述范圍一般被認為小于120°并且因而包含旋轉圓周的三分之一以下)內延伸，因此平衡配重中的永磁體也只能布置在所述局部范圍內，由此嚴重地限制了電機轉換器的最大電功率。此外，從生產方面來看，通過干涉配合將永磁體布置在曲軸中比較麻煩，并且存在永磁體在曲軸高轉速下脫離的風險。
[0004]本發明所基于的問題在于實現一種具有集成的機電轉換器的往復活塞式發動機，該往復活塞式發動機的區別在于電功率增加，構造簡單，維修保養方便，并且能夠以傳統的非電化且僅僅略微修改的往復活塞式發動機為基礎。
[0005]所述目的通過實現獨立權利要求的特征來實現。以另選或有利方式改進本發明的特征從從屬專利權利要求中出現。
[0006]根據本發明的往復活塞式發動機一一能夠特別地用作機動車輛發動機、船舶發動機或靜止發動機一一包括氣缸體，曲軸箱至少部分地形成在所述氣缸體中。所述曲軸箱優選在頂部處通過所述氣缸體的對應結構并且在底部處通過油底殼而封閉。
[0007]在所述曲軸箱內布置有曲軸。該曲軸能圍繞曲軸軸線在多個主軸承中旋轉，也就是說，該曲軸被安裝成能圍繞所述曲軸軸線旋轉。特別地，所述曲軸通過軸承蓋保持在所述曲軸箱中從而能圍繞所述曲軸軸線旋轉，所述軸承蓋優選通過螺栓緊固至所述氣缸體。所述曲軸由可磁化材料構成，該曲軸優選為整體形式，但是也可以由多個部件組裝而成。這應該理解為是指，所述曲軸至少在其曲柄臂的區域中具有鐵磁或亞鐵磁特性，并且在此可磁化。因而，所述曲軸被外部磁場的磁極吸引而不會剩下高水平的殘余磁化;換言之，所述曲軸是軟磁的，或者所述曲軸自身在磁化之后產生靜態磁場，這是因為所述曲軸由于高剩磁而是硬磁的。特別地，該曲軸例如由球墨鑄鐵、回火鋼或滲碳鋼以鑄造工藝制成，或者以壓力成型工藝鍛造而成。
[0008]所述曲軸在兩個主軸承(所述曲軸安裝在這兩個主軸承中從而能圍繞曲軸軸線旋轉)之間包括相對于所述曲軸軸線偏移的至少一個連桿軸承。該偏移在每種情況下都是由曲柄臂形成的，該曲柄臂在主軸承和連桿軸承之間相對于所述曲軸軸線至少部分地在徑向方向上延伸。換言之，所述曲柄臂在垂直于所述曲軸軸線的方向上(即在徑向方向上)以幾何方向分量延伸。相對于所述曲軸軸線，所述曲柄臂與所述第一連桿軸承軸向相鄰地布置。“軸向相鄰”應該理解為是指所述曲柄臂在平行于所述曲軸軸線延伸的方向上直接或間接地相鄰于所述連桿軸承定位。
[0009]至少一個第一連桿以可旋轉的方式安裝在所述曲軸的第一連桿軸承中，線性引導的第一活塞布置在該至少一個連桿上。在所述曲軸的旋轉過程中，所述連桿在連桿運動幾何空間中進行連桿運動。所述連桿運動幾何空間應該理解為是指在曲軸的一個全旋轉和活塞的一個完成往復運動過程中由安裝在連桿軸承中的下連桿頭孔、連桿軸承蓋、連桿桿身和連桿頭組成的連桿經過的運動幾何空間。換言之，連桿運動空間是在曲軸箱內連桿進行不受阻礙的運動所需的幾何自由空間。可以將多個連桿彼此相鄰地布置在同一個連桿軸承上。在這種情況下，連桿運動空間是在曲軸箱內兩個連桿自由運動所需的自由空間。
[0010]第一曲柄臂一一特別是所述曲軸的所有曲柄臂一一具有位于相對于曲軸軸線徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承相反地定位的一側的第一緊固表面。換言之，緊固表面至少以一個方向分量指向垂直于所述曲軸軸線延伸的方向，也就是說徑向指向，并且相對于所述曲軸軸線指向與所述連桿軸承所位于的一側相反定位的一側。
[0011]緊固表面通常應該理解為是指允許對部件進行形狀配合布置的機械界面，其中形狀配合在徑向方向上即垂直于曲軸軸線地實現。
[0012]第一平衡配重在徑向方向上并且特別地還在圓周方向上以形狀配合方式固定至所述第一緊固表面。徑向方向上或圓周方向上的形狀配合應該被理解為是指與底切的連接，從而相對于所述曲軸軸線至少分別在徑向方向上或在圓周方向上實現形狀配合固定。換言之，第一平衡配重以形狀配合方式固定至所述緊固表面，使得在所述曲軸的旋轉過程中所述平衡配重保持固定在所述曲軸上。特別地，通過螺栓連接實現形狀配合。
[0013]特別地，所述第一緊固表面和/或所述第一平衡配重具有至少一個螺紋孔，其中通過被引導通過形成在所述第一平衡配重中和所述第一緊固表面中的通孔中的至少一個螺栓而產生所述形狀配合連接。另選地或另外，可以通過特別地平行于所述曲軸軸線延伸并且例如由在第一緊固表面和所述第一平衡配重之間軸向延伸或平行于所述曲軸延伸的線性引導件(特別是燕尾狀引導件)形成的底切實現該形狀配合連接，其中所述第一平衡配重例如以非形狀配合、摩擦接合或形狀配合方式(特別地通過螺栓連接)保持在平行于所述曲軸軸線的方向上，即軸向地保持。
[0014]所述第一平衡配重由不可磁化材料構成。特別地，所述第一平衡配重由鑄鐵、高等級鋼、碳纖維、陶瓷材料、鋁和/或至少一種其他不可磁化材料構成。鑄鐵特別地由奧氏體鑄鐵(特別是灰口鑄鐵)形成。碳纖維特別是燒結的。另選地，然而，第一平衡配重還可以由所述材料中的至少兩種的組合或所述材料中的一種與另外的不可磁化材料的組合構成。特別地，所述平衡配重還可以由包封不可磁化材料構成。所述材料優選具有高比重。所述平衡配重的重量與下面進一步描述的布置在該平衡配重上的第一內部磁場單元的重量一起應該使得由于所述第一連桿軸承、所述至少一個第一連桿特別是所述第一活塞的偏心引起的旋轉慣性力被基本(優選完全)補償。平衡配重和內部磁場單元的相應比例可以按照希望進行改變，只要基本或完全實現質量平衡即可。
[0015]所述第一內部磁場單元布置在所述第一平衡配重的相對于所述曲軸軸線徑向向外指向的一側。換言之，所述第一內部磁場單元和所述第一平衡配重連接至彼此，其中所述第一內部磁場單元在相對于所述曲軸軸線徑向向外的方向上延伸。特別地，所述第一內部磁場單元被推動到所述第一平衡配重上的第一線性引導件中并軸向固定于所述第一平衡配重(該第一線性引導件在軸向方向上也就是說基本平行于所述曲軸軸線延伸)，使得在所述曲軸的正常操作過程中所述第一內部磁場單元例如以非形狀配合、摩擦接合或形狀配合動作也固定地保持在平行于所述曲軸軸線的方向上。所述第一線性引導件相對于所述曲軸軸線在徑向方向和圓周方向上以形狀配合方式固定所述第一內部磁場單元。徑向方向和圓周方向上的形狀配合通常應該理解為是指與底切的連接，使得相對于所述曲軸軸線至少分別在徑向方向上或在圓周方向上實現形狀配合固定。換言之，所述第一內部磁場單元以形狀配合方式固定至所述緊固表面的第一平衡配重，使得在所述曲軸的旋轉過程中所述第一內部磁場單元保持固定在所述曲軸上。
[0016]因而，所述第一內部磁場單元通過固定至所述第一緊固表面的第一平衡配重而被布置在所述曲軸的第一曲柄臂上，使得所述第一磁場單元相對于所述曲軸軸線徑向向外指向。這里，在所述曲軸的旋轉過程中，所述第一內部磁場單元在與所述連桿運動空間軸向相鄰的第一圓形幾何路徑上圍繞所述曲軸軸線循環。換言之，所述第一內部磁場單元和所述第一平衡配重被成形和布置成使得一方面所述連桿以及另一方面所述第一內部磁場單元和所述第一平衡配重在所述曲軸的旋轉過程中移動而不會碰撞，其中一方面所述連桿的運動空間以及另一方面所述第一內部磁場單元和所述第一平衡配重的運動空間位于軸向間隔開但是軸向相互相鄰地面對的位置。
[0017]在傳統的非電化往復活塞式發動機具有帶一體地形成的平衡配重的傳統曲軸的情況下，已經實現了在曲軸箱內的所述無碰撞運動。因而，可以特別地通過切割加工過程將所述類型的傳統曲軸的平衡配重移除，并且可以設置用于不可磁化平衡配重的緊固表面，其中所述不可磁化平衡配重和所述內部磁場單元在徑向和軸向方向上具有與被移除的平衡配重相同的橫截面(也就是說相同的旋轉橫截面)，或者具有擴大的旋轉橫截面，以便以最佳的可能效果利用所述曲軸箱中的可用空間。在圓周方向上的范圍，即沿著所述不可磁化平衡配重和所述內部磁場單元的圓形運動路徑的范圍可以在幾何方面按照需要改變，這是因為所述曲軸箱內的所述空間保持自由，以便允許自由旋轉。然而，為了允許對旋轉慣性力進行補償，有利的是將所述不可磁化平衡配重在圓周方向上的范圍基本限制于與所述連桿軸承相反的范圍。
[0018]在本發明的一個變型中，所述不可磁化平衡配重和所述內部磁場單元為整體形式，并且特別地容納在相同殼體中，其中該整體單元可以在功能上被分成平衡配重區段和內部磁場單元區段。
[0019]除了所述至少一個不可磁化平衡配重之外，所述曲軸的所述第一緊固表面和另外的區段還可以用作用于質量平衡的平衡配重。該往復活塞式發動機同樣可以還具有用于補償慣性力和/或慣性扭矩的平衡軸。
[0020]第一外部磁場單元以靜止方式布置在所述曲軸箱中從而與所述第一內部磁場單元的第一圓形路徑徑向間隔開。換言之，所述第一外部磁場單元圍繞/包圍所述第一內部磁場單元的第一圓形路徑/接合在所述第一內部磁場單元的第一圓形路徑周圍。再換句話說，所述第一外部磁場單元布置在所述第一內部磁場單元的旋轉運動空間的徑向外側，并且部分地或完全地接合在所述運動空間周圍，特別地以120°到360°接合圍繞角接合在在所述運動空間周圍。
[0021]所述第一內部磁場單元和所述第一外部磁場單元被布置和設計成使得所述第一內部磁場單元和所述第一外部磁場單元一起形成第一機電轉換器，特別是電動機或發電機。為此目的，所述兩個磁場單元中的一個形成磁場產生單元，另一個形成線圈單元，至少在所述曲軸的整圈的次區段中，所述線圈單元被所述磁場產生單元的磁場作用，其中通過由于所述曲軸的旋轉而改變的磁場在所述線圈單元中感應出電壓，這樣，所述機電轉換器用作發電機，或者其中通過向所述線圈單元施加電壓，能夠產生磁場，通過該磁場能夠在所述磁場產生單元上并因而在所述曲軸上施加力，并且因而可以使所述曲軸旋轉，從而該機電轉換器用作電動機。
[0022]換言之，在所述曲軸的旋轉過程中，所述磁場產生單元和所述線圈單元相對于彼此旋轉，由此由于所述磁場產生單元和所述線圈單元之間的電磁相互作用而在所述線圈單元中感應出電壓，從而該電磁轉換器用作發電機。通過特別是從電池向所述線圈單元饋送交流電壓，在所述磁場產生單元上施加電磁力，并且通過所述電磁相互作用，所述機電轉換器用作電動機。
[0023]布置在所述曲軸上的所述第一內部磁場單元可以由第一內部永磁體單元(該第一內部永磁體單元通過至少一個永磁體產生永久磁場)或第一內部線圈(通過該內部線圈單元能夠產生電磁場或者通過交變磁場能夠在該內部線圈單元中產生電壓)形成。
[0024]以靜止方式布置在所述曲軸箱中的第一外部磁場單元也可以由第一外部線圈單元(通過該第一外部線圈單元能夠產生電磁場或者通過交變磁場能夠在該第一外部線圈單元中產生電壓)或第一外部永磁體單元(該第一外部永磁體單元通過至少一個永磁體產生永久磁場)形成。為了使得這兩個磁場單元能夠形成機電轉換器，這兩個磁場單元中的至少一個必須采取線圈單元的形式。
[0025]根據本發明的往復活塞式發動機的優點在于，由于在可磁化曲軸上布置不可磁化平衡配重以及在所述不可磁化平衡配重上布置第一內部磁場單元，因此能夠基本防止所述曲軸的磁化并因而基本防止所述曲軸對磁場的不利影響，這是因為所述不可磁化平衡配重用作所述曲軸和所述內部磁場單元之間的磁性絕緣體。因而，也減少永磁體的長期退磁(如果第一內部磁場單元采取永磁體單元的形式的話)。
[0026]另一個優點在于，所述第一內部磁場單元在圓周方向上(也就是說沿著所述內部磁場單元的圓形路徑路徑)的范圍能夠基本獨立于所述第一平衡配重的范圍，這是因為所述第一平衡配重由于平衡配重的通用功能而被限制于與所述連桿軸承相反地定位的范圍。例如，所述平衡配重在圓周方向上的范圍可為小于135°，特別地小于120°，尤其小于90°，而所述內部磁場單元在圓周方向上的范圍可為大于135°，特別是大于180°，特別是大于210°，尤其大于360°，其中在360°的范圍的情況下，所述內部磁場單元具有閉合環的幾何輪廓。這具有的效果是，第一圓形幾何路徑的整個圓周用于布置所述內部磁場單元，因而能夠相當地增加第一機電轉換器的可獲得的電功率。
[0027]在本發明的改進中，所述第一內部磁場單元具有圓弧狀內環區段的形狀，該圓弧狀內環區段圍繞所述第一曲柄臂并具有位于所述曲軸軸線上的第一幾何軸線。換言之，所述第一內部磁場單元具有環區段的形狀，也就是說具有形狀為圓弧形的環形段的形狀，其中圓弧或環形段延伸圍繞的且圓弧的中心點所在的軸線由第一幾何軸線形成。在所述曲軸和第一內部磁場單元的組裝狀態下，所述第一軸線和曲軸軸線重合并形成公共軸線。再換句話說，圓弧狀的第一內部磁場單元以所述第一軸線作為幾何中心軸線相對于所述曲軸軸線在圓周方向上即沿著所述內部磁場單元的圓形運動路徑延伸。特別地，所述圓弧狀內環區段以大于135°，特別地大于180°，特別地大于210°的第一中心角延伸。該中心角應該理解為是指由限定幾何圓弧的兩個圓半徑在該幾何圓弧的中心點處包圍的角，也被稱為中心角。
[0028]在一個具體改進中，所述圓弧狀內環區段以360°的中心角延伸，其中所述第一內部磁場單元具有圍繞所述第一曲柄臂的閉合圓形內環的形狀。換言之，所述第一內部磁場單元具有閉合環形狀，換言之，具有幾何圓形狀，其中所述內環至少部分地或完全圍繞所述曲軸的第一曲柄臂。所述內環的幾何中心點位于所述第一軸線上或所述曲軸軸線上。
[0029]在本發明的一個改進中，所述第一外部磁場單元也可以具有圓弧狀外環區段的形狀，該圓弧狀外環區段具有位于所述曲軸軸線上的第二幾何軸線。所述圓弧狀外環區段以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元的第一圓形路徑。特別地，所述內環和外環區段同心地延伸。如果所述第一內部磁場單元具有圓弧狀內環區段或環的形狀，則所述內環區段或環的外徑特別地小于所述外環區段或環的內徑。特別地，所述圓弧狀外環區段以大于135°，特別地大于180°，特別地大于210°的第二中心角延伸。在本發明的【具體實施方式】中，所述圓弧狀外環區段以360°的第二中心角延伸，其中所述第一外部磁場單元具有以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元的第一圓形路徑的閉合圓形外環的形狀。
[0030]所描述的環區段或環可以具有任何期望的橫截面，特別是具有矩形、正方形、多邊形、圓形、卵形或其他橫截面。
[0031]所述外部磁場單元特別地布置在所述曲軸的與所述第一曲柄臂相鄰的主軸承的軸承蓋上。為此，所述外部磁場單元可以具有托架，該托架通過也將軸承蓋連接至氣缸體的軸承蓋螺栓固定至軸承蓋。因而，所述外部磁場單元能夠被布置在傳統的往復活塞式發動機中，而無需另外設置緊固元件。
[0032]在一個優選實施方式中，所述第一內部磁場單元為永磁的，并且采取第一內部永磁體單元的形式。這具有的優點是，不必產生用于向可旋轉曲軸進行電壓傳輸的電連接或
目.ο
[0033]所述第一內部永磁體單元具有至少一個永磁體，該至少一個永磁體被設計和布置成使得在所述曲軸的旋轉過程中在位于所述第一內部永磁體單元的徑向外側的區域(該區域不共同旋轉)中存在交變磁場即變化磁場。換言之，所述第一內部永磁體單元被設計成使得在其旋轉過程中在所述第一外部磁場單元中存在交變磁場，并且在所述第一外部磁場單元中感應出電壓。
[0034]在本發明的一個改進中，所述第一內部永磁體單元具有第一永磁體，該第一永磁體相對于所述曲軸軸線在圓周方向上彼此成行布置，使得所述第一永磁體的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸的旋轉過程中產生交變磁場。換言之，所述永磁體單元的多個永磁體的北極和南極在所述曲軸的旋轉過程中交替而產生變化磁場。特別地，所述第一永磁體特別地沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向公共圓周方向的北極。在每個永磁體的北極和南極之間延伸的磁軸因而相對于旋轉路徑在圓周方向上延伸。所述磁軸因而特別地與所述第一內部永磁體的圓形路徑形成了切線，或者與所述類型的切線平行地延伸，或者作為與所述圓形路徑平行的圓弧延伸。另選地，所述第一永磁體可以特別地沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地具有具有指向徑向方向的極性取向交替的北極和南極。換言之，在每個永磁體的北極和南極之間延伸的磁軸因而在每種情況下都相對于所述第一軸線或相對于所述曲軸軸線徑向延伸。特別地，所述磁軸基本在位于所述第一軸線上或所述曲軸軸線上的點處相交，其中相鄰永磁體的極性取向在每種情況下都交替。
[0035]根據本發明，在所述曲軸旋轉過程中產生所描述的交變磁場的任何其他永磁體取向也是可行的。
[0036]然而，所述第一內部磁場單元可以另選地為電磁的，并采取第一內部線圈單元的形式。特別地，所述永磁體被替換為線圈。在這種情況下，所述磁場由所述第一內部磁場單元不是通過永磁體而是以電磁方式產生，或者通過所述第一外部磁場單元產生的磁場以電磁方式與所述第一內部線圈單元相互作用，并且在所述第一內部線圈單元中感應出電壓。
[0037]本發明的可能改進提供了所述第一內部線圈單元的不同線圈布置。這些線圈布置部分地對應于以上已經描述的永磁體的布置，其中以上關于永磁體的闡述也適合于線圈。
[0038]在第一變型中，所述第一內部線圈單元具有第一線圈，所述第一線圈相對于所述曲軸軸線在圓周方向上彼此成行布置，所述第一線圈的第一線圈軸線相對于所述曲軸軸線徑向延伸。特別地，所述線圈軸線基本在接近或位于所述第一軸線或所述曲軸軸線上的點處相交。特別地，所述第一線圈被布置和/或互連成使得所述第一線圈的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸的旋轉過程中產生交變磁場。這例如可以這樣實現:給彼此成行布置的第一線圈供應電極交替的電壓，或者另選地將線圈繞組反向，第一線圈的磁極性在圓周方向上交替，從而在曲軸的旋轉過程中產生交變磁場。換言之，第一線圈單元的多個第一線圈的北極和南極交替成在所述曲軸的旋轉過程中產生變化磁場。首先，通過所述第一線圈單元產生的磁場可以借助于向所述第一線圈提供的恒定電壓供應而相對于所述第一線圈單元是恒定的，或者通過第一線圈單元產生的磁場也可以借助于所述第一線圈的交替的電壓供應而相對于所述第一線圈單元交替。所述交替可以特別地通過換向器實現。
[0039]在第二變型中，所述第一內部線圈單元包括至少一個第一線圈，該至少一個第一線圈在圓周方向上延伸，該至少一個第一線圈的第一線圈軸線在圓周方向上延伸。在第三變型中，該第一內部線圈單元具有至少一個第一線圈，該至少一個第一線圈的第一線圈軸線平行于曲軸軸線延伸。
[0040]為了通過所述至少一個第一線圈特別是所述第一線圈產生磁場，所述第一線圈可以被供應電壓，或者所述第一線圈可以彼此互連并布置成使得在所述曲軸的旋轉過程中在外部磁場在所述第一線圈上的作用下，所述第一線圈尤其通過被設計成例如異步機器的短路轉子而向彼此供應電壓，所述外部磁場特別地由所述第一外部磁場單元實現，并且特別地由于旋轉而交變。
[0041]為了向所述第一內部線圈單元供應電壓，所述曲軸可以例如具有曲軸箱內的位于所述氣缸體和所述曲軸之間的滑動觸頭，通過該滑動觸頭，能夠與所述線圈單元產生多極電連接。特別地，所述連接是兩極的、三極的或多極的連接，以便以交替方式向所述第一線圈中的若干第一線圈供應不同的電壓。該交替電壓供應可以以依賴于曲軸的位置的方式實現。為此，所述滑動觸頭還可以采取換向器的形式。所述類型的滑動觸頭連接在曲軸箱含有發動機潤滑油的發動機的情況下基本是無關緊要的，但是特別在利用燃料-潤滑油混合物操作的內燃發動機(如二沖程發動機)的情況下由于可能產生火花而與風險相關。此外，滑動觸頭可能經受磨損增加。
[0042]因此，在一個改進中，本發明還包括向所述曲軸上的第一內部線圈的至少一個第一線圈進行無接觸電壓供應。為此，所述第一內部線圈單元具有至少一個附加線圈，該至少一個附加線圈電連接至所述至少一個第一線圈。永磁的或電磁的橫向磁場單元以靜止方式與所述第一內部線圈單元的第一圓形路徑軸向相鄰地布置在所述曲軸箱中。所述至少一個附加線圈和所述橫向磁場單元相對于彼此布置，特別地布置在關于所述曲軸軸線相對于彼此軸向相對的位置，并且被設計成使得在所述曲軸圍繞所述曲軸軸線旋轉的過程中所述至少一個附加線圈和橫向磁場單元一起形成用于向所述至少一個第一線圈供應電壓的發電機。所述至少一個附加線圈特別地具有平行于所述曲軸軸線延伸的附加線圈軸線。特別地，所述至少一個附加線圈由在圓周方向上彼此成行布置的多個附加線圈形成。所述彼此成行布置的附加線圈具有優選平行于所述曲軸軸線延伸的附加線圈軸線。特別地，每個第一線圈分配有第一附加線圈，其中所述第一線圈和所述第一附加線圈電連接。所述第一附加線圈優選集成在所述第一線圈單元中。所述橫向磁場單元特別地為電磁的，并且由在圓周方向上彼此成行布置的多個橫向線圈形成，所述多個橫向線圈特別地具有平行于所述曲軸軸線延伸的橫向線圈軸線。通過向所述橫向線圈供應交變電壓，并且/或者在所述曲軸的旋轉過程中，由于所述橫向線圈和所述附加線圈之間的磁性相互作用而在所述附加線圈中發生磁性感應。通過由此產生的電壓，向所述第一內部線圈單元的第一線圈施加電壓，使得所述第一線圈又產生電磁場，通過該電磁場在所述曲軸的旋轉過程中能夠在外部磁場單元中感應出電壓。
[0043]所述布置的優點在于，能夠完全地或部分地省去永磁體的使用，并且在內燃機操作過程中，往復活塞式發動機能夠在第一內部線圈單元處于無電壓狀態下沒有磁性阻力地操作，由此增加發動機的燃燒效率。
[0044]在本發明的一個變型中，所述第一外部磁場單元為電磁的并且采取第一外部線圈單元的形式，其中所述第一內部磁場單元是永磁的或者是電磁的。所述第一外部線圈單元可以具有第二線圈，所述第二線圈在圓周方向上彼此成行布置，所述第二線圈的第二線圈軸線相對于所述曲軸軸線徑向延伸。特別地，優選均勻分布的第二線圈的第二線圈軸線基本在接近或位于所述第二軸線或所述曲軸軸線上的點處相交。換言之，所述第二線圈優選均勻地以星狀方式布置在所述第一外部磁場單元上。
[0045]另選地，所述第一外部線圈單元包括至少一個第二線圈，該至少一個第二線圈在圓周方向上延伸，并且該至少一個第二線圈的第二線圈軸線在圓周方向上延伸。所述第二線圈軸線可以例如以圓弧狀方式或以筆直方式延伸，其中在第二線圈軸線以圓弧狀方式延伸的情況下，該圓弧優選相對于圓弧狀外環區段或第一內部磁場單元的圓形路徑同心地延伸，其中幾何軸線位于第二軸線上。在第二線圈軸線以筆直方式延伸的情況下，即筆直的第二線圈軸線的情況下，所述第二線圈軸線優選平行于圓弧狀外環區段的切線延伸。
[0046]在進一步的變型中，第一外部線圈單元包括至少一個第二線圈，該至少一個第二線圈的第二線圈軸線平行于曲軸軸線延伸。一方面，所述至少一個第二線圈可以完全圍繞所述曲軸，其中所述第一外部線圈單元具有以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元的第一圓形路徑的閉合圓形外環的形狀。在這種情況下，平行于所述曲軸軸線延伸的第二線圈軸線優選位于所述曲軸軸線上。另選地，所述至少一個第二線圈與所述第一內部磁場單元相鄰地布置，并且特別地具有圓弧狀或橡膠狀。
[0047]如果所述第一內部磁場單元為電磁的，則所述第一外部磁場單元可以為永磁的而不是電磁設計，其中所述第一外部磁場單元由第一外部永磁體單元形成。在這種情況下，所述第一外部永磁體單元具有第二永磁體，所述第二永磁體相對于所述曲軸軸線在圓周方向上彼此成行布置，特別地使得所述第二永磁體的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸的旋轉過程中產生交變磁場。所述第二永磁體沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰布置，并且具有指向公共圓周方向的北極。另選地，所述第二永磁體沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向徑向方向的極性取向交替的磁極。所述第二永磁體可以在第一外部永磁體單元中采取任何其他類型的布置或取向，只要在所述第一內部線圈單元的旋轉過程中，所述線圈單元被所述類型的相對交變磁場作用，從而兩個單元一起形成機電轉換器。
[0048]至此，已經基于如下的曲軸描述了本發明，該曲軸具有單個第一連桿軸承、可旋轉地安裝安裝在該曲軸的第一連桿軸承中的單個第一連桿以及相對于所述曲軸軸線軸向地相鄰于所述第一連桿軸承的單個第一曲柄臂，其中根據本發明布置在第一曲柄臂上的第一內部磁場單元和第一外部磁場單元一起形成了第一機電轉換器。
[0049]然而，優選地，該往復活塞式發動機附加地具有布置在所述第一連桿軸承的與所述第一曲柄臂軸向相反地定位的第二曲柄臂上的第二機電轉換器，其中所述第二機電轉換器特別地具有與第一機電轉換器相同的特征，或者具有所述第一機電轉換器的根據本發明的對應變型。所述第二曲柄臂也可以與第一曲柄臂對應地具有第二緊固表面，在該第二緊固表面上，布置有與第一平衡配重對應的第二平衡配重。
[0050]特別地，所述往復活塞式發動機包括第二內部磁場單元，所述第二內部磁場單元布置在所述曲軸的第二曲柄臂上，該第二曲柄臂軸向相鄰于所述第一連桿軸承且與第一曲柄臂軸向相反地定位，使得第二內部磁場單元相對于所述曲軸軸線徑向向外指向，并且在所述曲軸的旋轉過程中，在軸向相鄰于所述連桿運動幾何空間的第二圓形幾何路徑上圍繞所述曲軸軸線循環。第二外部磁場單元以靜止方式在所述曲軸箱中布置成與所述第二圓形路徑徑向間隔開，從而使得所述第二外部磁場單元和所述第二內部磁場單元一起形成第二機電轉換器。所述至少一個第一連桿的所述連桿運動幾何空間在所述第一圓形路徑和所述第二圓形路徑之間的軸向中間空間中延伸。所述第二曲柄臂具有位于相對于所述曲軸軸線徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承相反地定位的一側的第二緊固表面。第二平衡配重在徑向方向上以形狀配合方式固定至所述第二緊固表面。所述第二平衡配重由不可磁化材料構成。所述第二內部磁場單元布置在所述第二平衡配重的徑向向外指向的一側。特別地，所述第二內部磁場單元相當于所述第一內部磁場單元。特別地，所述第二外部磁場單元相當于所述第一外部磁場單元。特別地，所述第二平衡配重相當于所述第一平衡配重。
[0051 ]兩個第一連桿還可以布置在所述第一連桿軸承上，這兩個第一連桿彼此相鄰地以可旋轉的方式安裝在所述曲軸的第一連桿軸承中，并且這兩個第一連桿在所述曲軸的旋轉過程中在形成公共連桿運動幾何空間的兩個不同的連桿運動空間中共同進行連桿運動，如特別地在V型發動機的情況中一樣。
[0052]根據本發明，所描述的每個連桿軸承具有一個或兩個機電轉換器并且每個連桿軸承具有一個或兩個連桿的布置可以在直列型、V型、VR型、W型或其他構造類型的任何多缸發動機中使用，其中根據本發明，一個或多個機電轉換器僅布置在一些連桿軸承上或者布置在全部連桿軸承上。特別地，所述多個機電轉換器可以依賴于功率需求的方式單獨地切換。
[0053]本發明的特別的優點在于，所描述的電化往復活塞式發動機可以基于傳統的非電化往復活塞式內燃發動機，也就是說，可以基于沒有裝備集成的電動機或發電機的發動機，特別是奧托循環發動機或柴油內燃機。因而，可以通過在對往復活塞式發動機進行相對較小修改的情況下使用相同基礎的內燃機，而對內燃機驅動的車輛進行純電驅動并且/或者配備有附加發電機。為了集成機電轉換器，只需要對往復活塞式發動機針對其曲軸進行較小修改。根據本發明的曲軸可以基于傳統的曲軸，并且可以特別地通過切割加工過程來制造。
[0054]本發明的進一步優點在于，機電轉換器可以完成集成在往復活塞式發動機的曲軸中，使得能夠省去用于驅動車輛(特別是混合動力車輛)的附加電動機或者用于發電的發電機。此外，可以省去外部交流發電機。
[0055]往復活塞式發動機可以包括將曲軸箱關閉的油底殼，并且所述線圈單元可以被浸入在位于油底殼的潤滑油中，由此實現了通過容納在油底殼中的潤滑油冷卻所述線圈單元并因而實現了冷卻電機轉換器。
[0056]本發明的進一步方面設置成:所述曲軸由可磁化或不可磁化材料構成，第一曲柄臂不具有位于相對于所述曲軸軸線徑向向外直徑且與所述第一連桿軸承相反地定位的一側的第一緊固表面，而是與所述第一平衡配重一體地形成，所述第一平衡配重因而與所述曲軸一樣由可磁化或不可磁化材料構成，或者另選地，所述第一曲柄臂具有所描述的第一緊固表面，但是該平衡配重由可磁化材料構成，其中所述第一內部磁場單元布置在所述第一平衡配重的相對于所述曲軸軸線徑向向外指向的一側，其中所述第一內部磁場單元具有圓弧狀內環區段的形狀，該圓弧狀內環區段圍繞所述第一曲柄臂并且具有基本位于所述曲軸軸線上的第一幾何軸線，并且該圓弧狀內環區段以大于135°，特別地大于180°，特別地大于210°的第一中心角延伸，其中特別地，所述第一中心角比所述平衡配重的圓周范圍的中心角大至少60°，特別地大至少90°，特別地大至少120°，其中特別地，所述圓弧狀內環區段在圓周方向上超過所述第一平衡配重的一側或兩側伸出至少30°，特別地至少60°，特別地至少90°。特別地，所述圓弧狀內環區段以360°的第一中心角延伸，并且所述第一內部磁場單元具有圍繞所述第一曲柄臂的閉合圓形內環的形狀。該往復活塞式發動機的其他特征可以如在【背景技術】中描述的一樣。
[0057]特別地，所述第一內部磁場單元具有由可磁化或不可磁化材料構成的環狀托架，所述材料的比重低于特別是明顯低于第一平衡配重的比重。
[0058]特別地，所述環狀托架的比重大于所述平衡配重的比重的至多80%、60%、40%或20%。所述至少一個永磁體(特別是第一永磁體)或者所述至少一個第一線圈布置在該環狀托架上。例如，所述環狀托架由如下材料中的至少一種構成:塑料、碳纖維、鋁、鎂、金屬合金和/或陶瓷。該環狀托架被設計成用來在往復活塞式發動機的操作轉速范圍內在曲軸旋轉過程中將環狀結構保持靜止(該環狀結構特別地在圓周方向上伸出超過所述平衡配重的圓周范圍)，使得將特別地由于離心力而產生的第一內部磁場單元的彈性或塑性變形防止到在往復活塞式發動機的操作中防止第一內部磁場單元與第一外部磁場單元碰撞所需的程度。
[0059]本發明還涉及一種由如下部分構成的系統:所描述的根據本發明的往復活塞式發動機;可充電和可放電的電能存儲器;電控制單元；以及用于檢測所述曲軸的位置的曲軸傳感器。所述能量存儲器例如可以是可充電和可放電的電池或電容器。特別地，所述電控制單元可以由電子控制器(特別是發動機控制單元)形成。所述曲軸傳感器例如為電子角度傳感器，通過該電子角度傳感器能夠檢測到所述曲軸相對于所述氣缸體的角位置(特別是離散的角位置范圍)，并且特別地以電子信號形式將該角位置供應至所述控制單元。
[0060]所述系統的控制單元與所述電能存儲器、所述第一機電轉換器以及(如果設置的話)所述第二機電轉換器或每個其他的機電轉換器電互連，并且被設計成特別是編程為使得所述往復活塞式發動機能夠在電動機操作模式和發電機操作模式之間切換。
[0061]在所述電動機操作模式中，所述曲軸能夠借助于正在放電的所述電能存儲器利用電動機動作(通過將電壓施加至至少一個機電轉換器更具體地說施加至其至少一個線圈單元，從而所述轉換器用作電動機)來驅動。在所述發電機操作模式中，所述電能存儲器能夠借助于被機械驅動的所述曲軸來充電，特別地借助于通過所述往復活塞式發動機利用內燃機動作而被驅動的曲軸或者借助于通過外部動作(例如通過車輛減速過程中車輛車輪而被驅動的曲軸來充電。所述切換可以以依賴于往復活塞式發動機的操作模式、依賴于其內燃機功率、依賴于電能存儲器的充電狀態和/或外部用戶預設置的方式自動地進行。這種自動切換系統特別地可從混合動力車輛技術領域獲知。
[0062]所述往復活塞式發動機具有用于至少一個第一排氣門的可電致動的可變排氣門驅動器，該至少一個第一排氣門被分配給聯接至所述至少一個第一連桿的第一活塞的第一燃燒室，所述可電致動的可變排氣門驅動器被設計成使得所述至少一個第一排氣門不管所述曲軸的位置如何都能夠被打開。用于打開和關閉往復活塞式發動機的進氣門和/或排氣門的這種可變的且可自由致動的氣門驅動器特別是機電、電磁或氣動氣門驅動器在來自現有技術的各種實施方式中是已知的。
[0063]根據本發明，所述控制單元與所述曲軸傳感器和所述可變排氣門驅動器互連，并且被設計成特別是被編程為使得在所述電動機操作模式中，所述至少一個第一排氣門在所述曲軸的其中所述第一活塞位于壓縮沖程的位置范圍內打開。在針對所述第一活塞的往復運動進行測量時，所述第一排氣門在每種情況下均在所述第一活塞整個壓縮沖程和排氣沖程期間打開，另選地在相應沖程的大部分期間打開，特別地至少在所述沖程的35%、50%、75%或90%期間打開，從而能夠以減小的阻力利用電動機來驅動所述往復活塞式發動機。特別地，所述控制單元被編程為使得所述排氣門在所述曲軸的一角度位置范圍內打開或被打開，該角度位置范圍對應于所述壓縮沖程和排氣沖程。根據本發明，本發明的該方面不僅可以利用根據本發明描述的往復活塞式發動機實現，而且可以一般地與具有機械聯接至任何電機轉換器(特別是電動機或發電機)的任何曲軸的往復活塞式發動機組合使用，其中所述曲軸能夠在電動機操作模式中由所述機電轉換器來驅動。
[0064]壓縮沖程應該被理解為一般是指燃燒室的容積減小的沖程，而膨脹沖程一般是指燃燒室的容積增大的沖程。一般來說，在壓縮沖程過程中，活塞朝向進氣門和排氣門并且遠離曲軸移動，而在膨脹沖程過程中，活塞遠離這些氣門朝向曲軸運動。因而，四沖程發動機的四個沖程包括兩個壓縮沖程和兩個膨脹沖程，而二沖程發動機的兩個沖程包括一個壓縮沖程和一個膨脹沖程。根據本發明的往復活塞式發動機優選為四沖程發動機。
[0065]本發明的改進規定:所述往復活塞式發動機具有用于至少一個第一進氣門的可電致動的可變進氣門驅動器，該進氣門被分配給聯接至至少一個第一連桿的第一活塞的第一燃燒室，所述可電致動的可變進氣門驅動器被設計成使得不管所述曲軸的位置如何所述至少一個進氣門都能夠被打開。所述控制單元與所述曲軸傳感器和所述可變進氣門驅動器互連，并且被設計成特別地編程為使得在所述電動機操作模式中，所述至少一個第一進氣門在所述曲軸的其中所述第一活塞位于膨脹沖程的位置范圍內打開。進氣門控制可以與以上描述的排氣門控制對應。
[0066]所描述的排氣門控制和所描述的進氣門控制優選彼此結合。這意味著，在電動機操作模式中，所述往復活塞式發動機在每個膨脹沖程過程中經由打開的進氣門吸入空氣，并且在每個壓縮沖程過程中經由排氣門將所述空氣排出。因而，在電動機操作模式中，特別地采取四沖程發動機形式的往復活塞式發動機的氣門控制與二沖程發動機對應。換言之，所述控制單元與所述曲軸傳感器和所述可變進氣門驅動器互連，并且被設計成特別是被編程為使得在所述電動機操作模式中，所述至少一個第一進氣門在所述曲軸的其中所述第一活塞位于膨脹沖程的位置范圍內打開，并且在所述電動機操作模式中，所述至少一個第一排氣門在所述曲軸的其中所述第一活塞位于壓縮沖程的位置范圍內打開，換言之，所述進氣門驅動器和所述排氣門驅動器以二沖程操作運行。
[0067]在所述系統的改進中，所述控制單元被設計成特別地在排氣測試循環操作模式中在所述電動機操作模式和所述發電機操作模式之間進行有規律的切換。以依賴于電子加速踏板信號的方式和/或以依賴于曲軸轉速信號的方式或者在依賴于時間的基礎上或在曲軸的一定轉數之后進行所述切換。
[0068]所述排氣測試循環操作模式特別地通過輸入信號來檢測，如下面將更詳細地特別地描述的那樣。
[0069]在所述改進的改進中，該系統包括用于所述往復活塞式發動機的內燃機控制(特別是用于內燃機燃料噴射和/或供應空氣流率和/或點火和/或進氣門和/或排氣門的控制)的內燃機管理單元。換言之，該內燃機管理單元被設計成用于往復活塞式發動機的內燃機控制，并且為此與往復活塞式發動機電互連。所述內燃機管理單元特別為電子發動機控制單元。為了進行內燃機控制，所述內燃機管理單元具有供應給該內燃機管理單元的輸入信號，特別是電子加速踏板信號和/或曲軸轉速信號和/或空氣流率信號和/或至少一個溫度信號和/或車速信號。所述內燃機管理單元被設計成特別是被編程為使得:基于所述輸入信號，檢測或能夠檢測排氣測試循環的執行，在該排氣測試循環中，在已知測試條件下測量所述往復活塞式發動機的內燃機排氣值。換言之，所述內燃機管理單元具有排氣測試循環檢測功能。此外，所述內燃機管理單元被設計成特別被編程為使得，如果檢測到所述排氣測試循環的執行，則以減少的排氣值在內燃機排氣測試循環中(也就是說在排氣測試循環操作模式中)操作所述往復活塞式發動機。這種具有排氣測試循環檢測功能并具有排氣測試循環操作模式的用于往復活塞式發動機的內燃機控制的內燃機管理單元在特別地與往復活塞式發動機(特別是奧托循環發動機或柴油發動機)有關的現有技術中已知。
[0070]在本發明的所述改進的一個【具體實施方式】中，所述內燃機管理單元和所述控制單元被設計特別地被編程和彼此互連成使得在所述排氣測試循環操作模式中在所述電動機操作模式和所述發電機操作模式之間進行有規律的切換，其中在電動機操作模式中，所述曲軸借助于正在放電的所述電能存儲器利用電動機動作來驅動，并且所述機電轉換器用作電動機，從而所述往復活塞式發動機特別地從內燃機動作方面來說被停用，而在發電機操作模式中，所述曲軸通過往復活塞式發動機利用內燃機動作來驅動。優選的情況是，在發電機操作模式中，以依賴于內燃機動作的方式，特別是依賴于曲軸傳感器的信號的方式，特別是根據奧托循環原理或柴油機原理來進行可變排氣門驅動器的致動，如從現有技術已知以及在往復活塞式發動機的傳統內燃機操作中公知的一樣。在電動機操作模式中，根據以上描述的操作，所述至少一個排氣門在所述曲軸的其中所述第一活塞位于壓縮沖程的位置范圍內打開。在多缸發動機的情況下，分配給其他缸的其他氣門與相應的其他活塞的位置對應地進行致動。特別地，在排氣測試循環操作模式中，電動機操作模式和發電機操作之間的切換在依賴于時間的基礎上進行和/或以依賴于輸入信號的方式進行，例如以依賴于電子加速踏板信號和/或曲軸轉速信號的方式進行。特別地，在所述曲軸的一定轉數之后，周期性地，特別地間隔地，特別地以交替方式，進行所述切換。通過這樣描述的操作模式，可以以依賴于其中進行電動機操作模式的比例的方式顯著地減少在排氣測試循環中測量的往復活塞式發動機的內燃機排氣值。
[0071]所述內燃機管理單元和所述控制單元可以由公共單元(特別是包括所描述的兩個單元的邏輯功能的單個電子控制單元)形成。
[0072]此外，本發明包括另一個系統，該另一個系統可以是基于在【背景技術】中描述的系統并具有該系統的特征，但是該另一個系統不是必然基于此，并且也可以作為獨立系統使用。如結合以上的系統描述的那樣，所述另一個系統包括:往復活塞式發動機，該往復活塞式發動機被特別地設計為所描述的根據本發明的往復活塞式發動機;可充電和可放電的電能存儲器;和用于檢測曲軸的位置的曲軸傳感器。另外，該系統包括電功率控制元件。該電功率控制單元例如由電控制單元(特別是由在【背景技術】中提及的電控制單元)或由電子控制器(特別是發動機控制單元)形成。
[0073]所述往復活塞式發動機具有:第一活塞，該第一活塞分配有布置在所述第一連桿軸承的一側的第一機電轉換器以及特別地布置在所述第一連桿軸承的另一側的第二機電轉換器。該第一活塞連接至以可旋轉的方式安裝在所述曲軸的第一連桿軸承中的至少一個第一連桿。此外，該往復活塞發動機具有第二活塞，該第二活塞分配有布置在第二連桿軸承的一側的第三機電轉換器以及特別地布置在所述第二連桿軸承的另一側的第四機電轉換器。所述第二活塞聯接至以可旋轉的方式安裝在所述曲軸的第二連桿軸承中的至少一個第二連桿。特別地，所述第三機電轉換器相當于所述第一機電轉換器，所述第四機電轉換器相當于所述第二機電轉換器。
[0074]所述功率控制元件特別地通過電子信號連接與所述電能存儲器、所述第一機電轉換器和所述第三機電轉換器電互連，特別地還與所述第二機電轉換器和/或所述第四機電轉換器電互連，并且被設計成特別地編程為使得所述往復活塞式發動機能在以電動機操作模式操作。另選地，所述功率控制元件被設計和互連成使得所述往復活塞式發動機能夠以發電機操作模式操作。另選地，所述功率控制單元被設計和互連成使得所述往復活塞式發動機能夠可切換地在電動機操作模式中或在發電機操作模式中進行操作。在電動機操作模式中，所述曲軸能夠借助于正在放電的所述電能存儲器利用電動機動作以可調節功率(借助于從所述電能存儲器供應電流并且以可調節的機械輸出功率作為電動機操作的至少一個機電轉換器)進行驅動。所述功率的調節特別地以連續可變方式進行。在發電機操作模式中，所述電能存儲器能夠借助于被機械驅動的所述曲軸(特別是借助于通過所述往復活塞式發動機利用內燃機動作而被驅動的曲軸)進行充電，或者借助于被外部動作(例如通過車輛減速過程中的車輛車輪)驅動的曲軸進行充電，并且通過至少從一個機電轉換器(所述至少一個機電轉換器以可調節電功率作為發電機操作)拾取的用于給所述電能存儲器充電的電流進行充電。
[0075]所述功率控制元件與所述電能存儲器、所述第一機電轉換器、所述第三機電轉換器和所述曲軸傳感器電互連，并且特別地還與所述第二機電轉換器和/或所述第四機電轉換器電互連，并且被設計成特別是編程為使得:能夠將功率以第一功率分數分配給所述第一機電轉換器，特別地還分配給所述第二機電轉換器，并以第二功率分數分配給所述第三機電轉換器，并且還特別地分配給所述第四機電轉換器。因此，所述第一功率分數被分配給所述第一連桿軸承，所述第二功率分數被分配給所述第二連桿軸承。這兩個功率分數的權重，換言之，由所述第一功率分數和由所述第二功率分數構成的可變功率的分數通過所述功率控制元件因而同樣是可變的。所述功率控制元件被設計成使得以依賴于所述曲軸的位置的方式進行功率到所述第一機電轉換器以及到所述第三機電轉換器的分配。換言之，所述功率控制元件被設計成使得，這兩個功率分數的權重，即由所述第一功率分數和由所述第二功率分數構成的可變功率的分數通過所述功率控制元件以依賴于曲軸的位置的方式實現。
[0076]因而，通過所述機電轉換器在所述第一連桿軸承處和在所述第二連桿軸承處施加或拾取的扭矩和/或由此在垂直于曲軸軸線的方向上施加至曲軸的橫向力可以以依賴于曲軸的位置的方式進行控制。特別地，如果所述機電轉換器被設計成使得相應的磁場在相應的連桿軸承上向曲軸施加橫向力，特別地如果內部和/外部磁場單元沒有完全圍繞所述曲軸而是特別地僅在一側，特別地以小于360°或270°的圍繞角圍繞所述曲軸，則可能出現后者的情況。特別地如果內部磁場單元均具有圍繞相應的曲柄臂的圓弧狀內環區段的形狀且該相應的圓弧狀區段以小于360°或270°的第一中心角延伸，并且/或者如果外部磁場單元均具有以徑向間隔圍繞第一內部磁場單元的第一圓形路徑的圓弧狀外環區段的形狀并且相應的圓弧狀外環區段以小于360°或270°的第二中心角延伸，則就是這種情況。磁場單元的未圍繞區段優選指向相應的活塞或背離所述活塞。
[0077]在所述曲軸這樣被不完全地圍繞的情況下，所述磁場單元在輸出功率或吸收功率時垂直于曲軸軸線在所述曲軸上施加橫向力。所述橫向力可以被用來減小或補償在所述曲軸上產生的較高階(特別是二階)的慣性力和慣性扭矩。特別地，例如在四缸直列發動機的情況下，能夠補償在平行于活塞的往復運動的方向上作用在曲軸上的擺動扭矩。因此，本發明的一個改進設置成:功率的分配以依賴于曲軸位置的方式進行，使得能夠減小或補償由于曲軸、至少一個第一連桿、至少一個第二連桿、第一活塞和/或第二活塞的運動而產生的較高階(特別是二階)的慣性力和慣性扭矩，特別是在垂直于曲軸軸線的方向上的擺動扭矩。
[0078]在上述系統的一個改進中，該系統包括振動傳感器，該振動傳感器聯接至所述往復活塞式發動機，并且該振動傳感器用來檢測所述往復活塞式發動機中(特別是在所述曲軸箱和/或所述曲軸和/或所述連桿軸承中)的振動。特別地，所述振動傳感器可以是聲學傳感器，例如麥克風。這種用于檢測往復活塞式發動機中的振動的傳感器從現有技術中已知，例如采取所謂的爆燃傳感器的形式。所述振動特別地由于相對高階(特別是二階)的不平衡慣性力和慣性扭矩產生。相對高階的不平衡慣性力和慣性扭矩根據往復活塞式發動機的結構、曲軸、至少一個第一連桿、至少一個第二連桿、第一活塞和/或第二活塞的運動引起。所述功率控制元件不僅與電能存儲器、第一機電轉換器、第三機電轉換器和曲軸傳感器電互連，而且還與振動傳感器電互連，并且設計成使得功率到第一機電轉換器和第三機電轉換器的分配也以依賴于所檢測到的振動的方式進行。因而，根據本發明，特別地為了以依賴于通過振動傳感器檢測的振動的方式來減小或補償所產生的相對高階(特別是二階)的慣性力和慣性扭矩，進行功率到第一機電轉換器和第三機電轉換器的分配。例如，通過功率控制元件改變所述分配，直到所檢測的振動減小，優選最小。
[0079]下面將基于在附圖中示意性示出的具體示例性實施方式，僅僅以舉例的方式更詳細地描述根據本發明的往復活塞式發動機和根據本發明的系統。
[0080]詳細地說，在附圖中:
[0081]圖1A以斜視圖示出根據本發明的往復活塞式發動機的第一示例性實施方式，該往復活塞式發動機具有閉合環狀內部永磁體單元和圓弧狀外部線圈單元；
[0082]圖1B從正面以剖視圖示出結合在系統內的第一示例性實施方式；
[0083]圖1C從側面以剖視圖示出第一示例性實施方式，其中活塞位于下止點；
[0084]圖1D從側面以剖視圖示出第一示例性實施方式，其中活塞位于上止點；
[0085]圖1E以斜視圖示出第一示例性實施方式的沒有平衡配重的曲軸；
[0086]圖1F以斜視圖示出第一示例性實施方式的平衡配重；
[0087]圖1G以斜視圖示出第一示例性實施方式的具有平衡配重的曲軸；
[0088]圖1H以斜視圖示出第一示例性實施方式的具有平衡配重和環狀內部永磁體單元的曲軸；
[0089]圖1I以斜視圖示出第一示例性實施方式的環狀內部永磁體單元，該環狀內部永磁體單元具有彼此相鄰地布置的第一永磁體，該第一永磁體具有指向公共圓周方向的北極；
[0090]圖1J以斜視圖示出第一示例性實施方式的具有180°的第二中心角的圓弧狀外部線圈單元，該圓弧狀外部線圈單元具有第二線圈，該第二線圈具有平行于曲軸軸線延伸的第二線圈軸線；
[0091]圖2A以斜視圖示出曲軸的第一另選實施方式，該曲軸具有圓弧狀內部永磁體單元，該圓弧狀內部永磁體單元具有180°的第一中心角；
[0092]圖2B以斜視圖示出曲軸的第一另選實施方式，該曲軸具有圓弧狀內部永磁體單元，該圓弧狀內部永磁體單元具有180°的第一中心角；
[0093]圖3A以斜視圖示出根據本發明的往復活塞式發動機的第二示例性實施方式，該往復活塞式發動機具有閉合環狀內部永磁體和圓弧狀外部線圈單元；
[0094]圖3B以斜視圖示出第二示例性實施方式的具有平衡配重和環狀內部永磁體單元的曲軸；
[0095]圖3C以斜視圖示出第二示例性實施方式的環狀內部永磁體單元，該環狀內部永磁體單元具有相鄰布置的第一永磁體，所述第一永磁體具有指向徑向方向的極性交替取向的磁極；
[0096]圖3D以斜視圖示出第二示例性實施方式的具有180°的第二中心角的圓弧狀外部線圈單元，該圓弧狀外部線圈單元具有第二線圈，該第二線圈具有在圓周方向上延伸的第二線圈軸線。
[0097]圖4A以斜視圖示出根據本發明的往復活塞式發動機的第三示例性實施方式，該往復活塞式發動機具有閉合環狀內部永磁體單元和閉合環狀外部線圈單元；
[0098]圖4B以斜視圖示出第三示例性實施方式的具有平衡配重和環狀內部永磁體單元的曲軸；
[0099]圖4C以斜視圖示出第三示例性實施方式的環狀內部永磁體單元，該環狀內部永磁體單元具有相鄰布置的第一永磁體，該第一永磁體具有指向徑向方向的極性交替取向的磁極；
[0100]圖4D從側面以剖視圖示出第三示例性實施方式的環狀外部線圈單元，該環狀外部線圈單元具有第二線圈，所述第二線圈在圓周方向上彼此成行布置并且具有相對于曲軸軸線徑向延伸的第二線圈軸線；
[0101]圖5A以斜視圖示出根據本發明的往復活塞式發動機的第四示例性實施方式，該往復活塞式發動機具有閉合環狀內部永磁體單元和閉合環狀外部線圈單元；
[0102]圖5B以斜視圖示出第四實施方式的環狀外部線圈單元，該環狀外部線圈單元具有第二線圈，該第二線圈具有平行于曲軸軸線延伸的第二線圈軸線；
[0103]圖6從側面以剖視圖示出第二另選實施方式，該第二另選實施方式具有:環狀內部線圈單元，該環狀內部線圈單元具有在圓周方向上彼此成行布置并且具有相對于曲軸軸線徑向延伸的第一線圈軸線的第一線圈；和環狀外部永磁體單元，該環狀外部永磁體單元具有相鄰布置的第二永磁體，該第二永磁體具有指向徑向方向的極性交替取向的磁極；
[0104]圖7A從側面以剖視圖示出第三另選實施方式，該第三另選實施方式具有:環狀內部線圈單元，該環狀內部線圈單元具有在圓周方向上彼此成行布置并且具有相對于曲軸軸線徑向延伸的第一線圈軸線的第一線圈；和環狀外部線圈單元，該環狀外部線圈單元具有在圓周方向上彼此成行布置并且具有相對于曲軸軸線徑向延伸的第二線圈軸線的第二線圈；以及
[0105]圖7B以來自圖7A的A-A剖切圖示出橫向線圈和連接至內部線圈單元的第一線圈的附加線圈。
[0106]由于這些附圖從不同的視角以不同的詳細程度部分地示出了同一個示例性實施方式，并且這些示例性實施方式僅部分地在某些特征方面不同，因此這些附圖的如下描述將部分地不提供前面已經提及的參考標記和特征的重復說明，并且將部分地僅僅討論各個示例性實施方式之間的不同。
[0107]圖1A至圖1J從不同的視角以不同的詳細程度示出了根據本發明的往復活塞式發動機的第一示例性實施方式。下面將共同地討論所述附圖。
[0108]第一示例性實施方式的往復活塞式發動機是四缸直列式發動機，該發動機根據奧托循環發動機原理操作，如圖1A和圖1B所示。該往復活塞式發動機基本由氣缸體1、部分地形成在氣缸體I中并且在底部由油底殼52限定的曲軸箱2、曲軸3以及通過四個連桿5和32連接至曲軸3的四個活塞27和31組裝而成。下面，為了簡單起見，將僅僅給出第一活塞27和第二活塞31及其周邊的部分描述。
[0109]曲軸3被布置在曲軸箱2內從而可在總共五個主軸承44a和44b中圍繞幾何曲軸軸線4旋轉，并且通過五個軸承蓋49而保持于此，這五個軸承蓋49通過軸承蓋螺栓50固定至氣缸體I，如圖1A中所示。
[0110]曲軸3由可磁化材料一體式形成。
[0111]第一連桿5可旋轉地安裝在曲軸3的第一連桿軸承6中并且在曲軸3的旋轉期間在幾何連桿運動空間7中進行連桿運動。第一活塞27安裝在第一連桿5的連桿頭孔中，如圖1A和圖1B所示。
[0112]第二連桿32可旋轉地安裝在曲軸3的第二連桿軸承33中，并且在曲軸3的旋轉期間，同樣在連桿幾何空間中進行連桿運動。
[0113]這同樣適合于其他連桿、連桿軸承和活塞。下面，將僅僅基于第一連桿5、第一連桿軸承6和第一活塞27來部分地描述它們的布置。
[0114]曲軸3的第一連桿軸承6經由第一曲柄臂9a連接至相鄰的第一主軸承44a并經由第二曲柄臂9b(該第二曲柄臂9b與第一曲柄臂9a相反地定位)連接至第二主軸承44b，其中曲柄臂9a和9b使第一連桿軸承6相對于曲軸軸線4產生徑向偏移，如圖1E所示。
[0115]第一曲柄臂9a具有位于相對于曲軸軸線4徑向向外指向并且與第一連桿軸承6相反地定位的一側的第一緊固表面13a。此外，第二曲柄臂9b具有位于相對于曲軸軸線4徑向向外指向并且與第一連桿軸承6相反地定位的一側的第二緊固表面13b，如圖1E中所示。與第一連桿軸承6相反地定位的緊固表面13a和13b是平坦的并且位于同一平面內。對應地，在每種情況下，兩個緊固表面也與曲軸3的其他連桿軸承相反地定位，諸如，例如，第三緊固表面13c與第二連桿軸承33相反地定位在第三曲柄臂9c上，第四緊固表面13c與第二連桿軸承33相反地定位在第四曲柄臂9d上，這與圖1E對應。
[0116]第一平衡配重14a在徑向方向上以形狀配合方式固定至第一緊固表面13a，第二平衡配重14b在徑向方向上以形狀配合方式固定至第二緊固表面13b，第三平衡配重14c在徑向方向上以形狀配合方式固定至第三緊固表面13c，并且第四平衡配重14d在徑向方向上以形狀配合方式固定至第四緊固表面13d。這同樣適合于其他緊固表面。平衡配重14a、14b、14c、14d到緊固表面13a、13b、13c、13d的形狀配合固定在每種情況下都是通過兩個平衡配重螺栓45實現的，其中相應的平衡配重14a、14b、14c和14d通過定心螺栓46a在相應的緊固表面13a、13b、13c和13d上居中，如圖1F和圖1G所示。與其他平衡配重一樣，平衡配重14a、14b、14(:和14(1由不可磁化材料(例如鑄鐵、高等級鋼、碳纖維、陶瓷材料或鋁)構成。所有平衡配重都彼此相當。
[0117]第一內部磁場單元8a布置在第一平衡配重14a的相對于曲軸軸線4徑向向外指向的一側。因此，第一內部磁場單元8a間接地經由第一平衡配重14a布置在曲軸3的與第一連桿軸承6軸向相鄰的第一曲柄臂9a上，如圖1B和圖1H所示。
[0118]與該布置對應，通過將第二內部磁場單元8b固定至第二平衡配重14b的徑向向外指向的一側而將該第二內部磁場單元Sb布置在曲軸3的與第一連桿軸承6軸向相鄰并且與第一曲柄臂9a相反地軸向定位的第二曲柄臂9b上。
[0119]因而，內部磁場單元(例如第三磁場單元Sc)也布置在其他平衡配重上，如同樣在圖1B和圖1H中所示的那樣。
[0120]內部磁場單元8a、8b和Sc在每種情況下都被分別推動到在相應的平衡配重14a或14b或14c上的在軸向方向上(即平行于曲軸軸線4)延伸的第一線性引導件17a或第二線性引導件17b或第三線性引導件17c中，并且在第一線性引導件17a或第二線性引導件17b或第三線性引導件17c處被軸向地固定，使得所述內部磁場單元不能移位，如圖1B和圖1H所示。線性引導件17a、17b和17c通過底切以形狀配合方式將相應的內部磁場單元8a、8b或Sc相對于曲軸軸線4在徑向方向上(即在離心方向上向外)并且在圓周方向上(即旋轉地)固定。在圖1F、圖1G和圖1I中示出了形成在第一內部磁場單元8a和第一平衡配重14a中的第一線性引導件17a的詳細視圖。圖1G中示出了第二平衡配重14b的第二線性引導件17b。
[0121]第一內部磁場單元8a、8b和8c具有閉合圓形內環的形狀，該閉合圓形內環圍繞相應的曲柄臂9a、9b或9c并且具有位于曲軸軸線4上的第一幾何軸線15。換言之，所述第一內部磁場單元具有圍繞相應的曲柄臂9a、9b或9c并且具有位于曲軸軸線4上的公共第一幾何軸線15的圓弧狀內環區段的形狀，其中該圓弧狀內環區段以360°的第一中心角α延伸，使得相應的圓弧閉合而形成環，如圖1I所示。
[0122]為了更好地穩定所有環狀內部磁場單元8a、8b和Sc，這些單元均通過穩定螺栓47(圖1G)連接至相應的連桿軸承6。
[0123]所有內部磁場單元(在當前示例性實施方式中為八個內部磁場單元)都彼此相當(圖 1H)。
[0124]內部磁場單元8a、8b和8c為永磁的并且均分別采取內部永磁體單元8b、8b和8c的形式。因此，第一內部永磁體單元8a相對于曲軸軸線4具有在圓周方向上相互成行布置的多個第一永磁體16，其中所述第一永磁體16沿著圓形內環彼此相鄰地布置并且具有在公共圓周方向上指向的北極N，使得第一永磁體16的磁極性在圓周方向上交替，從而在曲軸3的旋轉期間產生交變磁場，如圖11所示。換言之，永磁體單元8a、8b和8c由磁體環形成，所述磁體環沿著環圓周具有多個交替的磁北極N和磁南極S，使得北極N和南極S在圓周方向上彼此交替。
[0125]因而，第一內部磁場單元8a、第二內部磁場單元Sb和第三內部磁場單元Sc相對于曲軸軸線4徑向向外指向。此外，在曲軸3的旋轉過程中，所述內部磁場單元在每種情況下都在與連桿運動空間7軸向相鄰的幾何圓形路徑上圍繞曲軸軸線4循環;具體地說，第一內部磁場單元8a在第一圓形路徑1a上循環，第二內部磁場單元Sb在第二圓形路徑1b上循環，如圖1B和圖1H所示。
[0126]第一連桿5的連桿運動空間7位于第一圓形路徑1a和第二圓形路徑1b之間的軸向中間空間內，如圖1B所示。這相應地也適合于其他連桿。
[0127]第一外部磁場單元Ila以靜止方式布置在曲軸箱2中從而與環狀第一內部永磁體單元8a的第一圓形路徑1a徑向間隔開。第二外部磁場單元Ilb同樣以靜止方式設置在曲軸箱2中從而與第一外部磁場單元Ila平行并間隔開，該第二外部磁場單元以徑向間隔圍繞環狀第二內部永磁體單元8b的第二圓形路徑10b，如圖1A、圖1B、圖1C和圖1D中所示。因而，每個內部永磁體單元分配有一個外部磁場單元。
[0128]所有外部磁場單元lla、llb、llc和Ild具有圓弧狀外環區段的形狀，該圓弧狀外環區段圍繞相應的內部磁場單元8a、8b、8c和Sd的相應圓形路徑并且具有位于曲軸軸線4上的第二幾何軸線18(圖1A、圖1C、圖1D和圖1J)。所述相應的圓弧狀外環區段具有180°的第二中心角β，如圖1J所示。
[0129]所有外部磁場單元11a、11b、Ilc和Ild都是電磁的，并且分別采取外部線圈單元Ilaa lb、I Ic和I Id的形式。這些外部線圈單元在每種情況下都具有一個第二線圈19c，該第二線圈19c的第二線圈軸線20c平行于曲軸軸線4延伸(圖1J)。
[0130]第一內部永磁體單元8a和第一外部線圈單元Ila因而被布置并設計成使得它們一起形成第一機電轉換器12a。在曲軸3的旋轉過程中并且因此也在第一內部永磁體單元8a的旋轉過程中，在第一外部線圈單元Ila中產生交變磁場，由此在第二線圈19c中感應出交流電壓。所述電壓可以例如用來對電能存儲器進行充電。第一機電轉換器12a在這種情況下為發電機。
[0131 ]相反，通過給第一外部線圈單元I Ia的第二線圈19c施加交流電壓，能夠在第一內部永磁體單元8a上施加磁力，從而能夠使第一內部永磁體單元8a并因此還使曲軸3旋轉。在這種情況下，第一機電轉換器12a形成電動機。
[0132]對應的情況適合于分別形成第二機電轉換器12b、第三機電轉換器12c和第四機電轉換器12d的第二內部永磁體單元8a和第二外部線圈單元I la、第三內部永磁體單元8a和第三外部線圈單元I Ia以及第四內部永磁體單元8a和第四外部線圈單元I la。
[0133]該往復活塞式發動機具有用于分配給第一活塞27的第一燃燒室26的第一排氣門25以及用于其他活塞的每個另外排氣門的可電致動可變排氣門驅動器24。可變排氣門驅動器24被設計成使得第一排氣門25和每個其他排氣門能夠獨立于曲軸3的位置而打開。
[0134]該往復活塞式發動機被結合至在圖1B中示意性示出的系統內，該系統包括可充電和可放電的電能存儲器21、電控制單元22、電功率控制元件30和用于檢測曲軸3的角位置的曲軸傳感器23。
[0135]控制單元22與電能存儲器21、與第一機電轉換器12a、與第二機電轉換器12b并且與所有其他機電轉換器電互連。此外，控制單元22被設計成使得該往復活塞式發動機能夠在電動機操作模式和發電機操作模式之間切換。在電動機操作模式中，曲軸3通過發電的電能存儲器21利用電動機作用來驅動。在發電機操作模式中，電能存儲器21借助于被機械驅動的曲軸3而充電，例如曲軸3借助于通過往復活塞式發動機進行的內燃機動作而被驅動或者由于曲軸3被外部動作驅動。
[0136]控制單元22與曲軸傳感器23以及可變排氣門驅動器24互連，并且被設計成使得在電動機操作模式中，第一排氣門25在曲軸3的其中第一活塞27位于壓縮沖程29中的位置范圍28內打開，如圖1C中的箭頭28和29所示的。壓縮沖程位于曲軸3的該位置范圍28內，其中第一活塞27在圖1D所示的第一活塞27的上止點的方向上從圖1C所示的第一活塞27的下止點進行運動29。對應的情形適合于其他活塞和分配給這些活塞的排氣門。
[0137]通過所述措施，實現了在電動機操作模式中，相應的燃燒室26中不必發生壓縮，并且能夠減小往復活塞式發動機的阻力距。
[0138]功率控制元件30與電能存儲器21、第一機電轉換器12a、第二機電轉換器12b、第三機電轉換器12c、第四機電轉換器12d以及每個其他機電轉換器電互連。此外，該功率控制單元30被設計成使得在電動機操作模式中，曲軸3能夠借助于正放電的電能存儲器21以可調功率利用電動機動作來驅動，而在發動機操作模式中，電能存儲器21能夠借助于被機械驅動的曲軸3利用可調功率充電。
[0139]功率控制元件30可以是控制單元22的功能組成部分，反之亦然。
[0140]功率控制元件30與電能存儲器21、所有機電轉換器和曲軸傳感器23電互連，并且被設計成使得能夠將功率以不同的功率因數分配給在每種情況下被分配給每個活塞的機電轉換器對12a和12b、12c和12d等等，使得能夠給活塞分配不同水平的電功率。以依賴于曲軸3的位置的方式將功率分配給轉換器對12a和12b、12c和12d等等。具體而言，以依賴于曲軸3的位置的方式進行功率分配，使得能夠減小或補償由于曲軸3、所有連桿和所有活塞的運動而引起的相對高階(特別是二階)的慣性力和慣性扭矩，如在【背景技術】中所述。
[0141]圖2A和圖2B示出了曲軸3的第一另選實施方式。在該另選實施方式中，代替如在圖1A至圖1J的第一實施方式中的圍繞相應曲柄臂9a、9b、9c和9d的閉合圓形內環的形狀，所有內部永磁體單元8a、8b、8c和Sd具有圍繞相應曲柄臂的圓弧狀內環區段。所述開環區段具有半圓形形狀，該半圓形形狀具有位于曲軸軸線4上的第一幾何軸線15。因而，該圓弧狀內環區段具有180°的第一中心角α，如圖2A和圖2B所示。在曲軸3的旋轉期間，內部永磁體單元8a和8b分別在通過圖2A中的虛線示出的第一圓形幾何路徑1a和1b上圍繞曲軸軸線4循環。
[0142]圖3A至圖3D示出了根據本發明的往復活塞式發動機的第二示例性實施方式，該往復活塞式發動機具有閉合環狀內部永磁體單元8a、8b、8c和Sd以及圓弧狀外部線圈單元lla、llb、llc和Ild0
[0143]如在圖1A至圖1J的前述第一示例性實施方式中的情況一樣，內部磁場單元為永磁的，并且采取第一內部永磁體單元8a、8b、8c和Sd的形式。后者均采取圍繞相應的曲柄臂的閉合圓形內環的形狀。
[0144]在該示例性實施方式中，內部永磁體單元8a、8b、8c和Sd也具有相對于曲軸軸線4在圓周方向上彼此成行布置的第一永磁體16，使得第一永磁體16的磁極性在圓周方向上交替，從而在曲軸3的旋轉過程中產生交變磁場。然而，相對于前述示例性實施方式，永磁體16的取向不同。在該示例性實施方式中，第一永磁體16沿著圓形內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向徑向方向的交替的磁北極N和磁南極S，如圖3C所示。
[0145]外部磁場單元為電磁的，并且采取外部線圈單元11a、11b、Ilc和Ild的形式。它們具有以徑向間隔圍繞內部永磁體單元8a和8b的相應圓形路徑1a和1b并且具有位于曲軸軸線4上的第二幾何軸線18的圓弧狀外環區段，其中該圓弧狀外環區段以180°的第二中心角β延伸，如圖3D所示。
[0146]外部線圈單元具有在圓周方向上延伸的第二線圈19b，該第二線圈19b的第二環狀線圈軸線20b在圓周方向上延伸，如圖3D所示。如同樣在圖3D中示出的，在每種情況下，兩個外部線圈單元IIa和IIb被組裝在一個殼體中，其中兩個外部線圈單元I Ia和I Ib的相應第二線圈19b由同一組裝的第二線圈19b形成。
[0147]如圖4A至圖4D所示的根據本發明的往復活塞式發動機的第三示例性實施方式同樣具有閉合環狀內部永磁體單元8a、8b、8c和8d(所述內部永磁體單元具有第一幾何軸線15)，但是具有閉合環狀外部線圈單元lla、llb、llc和lid。
[ΟΙ48] 如在圖3A至圖3D的第二示例性實施方式中一樣，內部永磁體單元8a、8b、8c和8d具有相對于曲軸軸線4在圓周方向上彼此成行布置的第一永磁體16，從而第一永磁體16的磁極性在圓周方向上交替，使得在曲軸3的旋轉過程中產生交變磁場。第一永磁體16沿著圓形內環區段彼此相鄰布置并且具有指向徑向方向的交替的磁北極N和磁南極S，如圖4C所示。
[0149]外部線圈單元Ila、I lb、I Ic和I Id具有以徑向間隔圍繞相應的內部永磁體單元8a、8b、8c和8d的相應圓形路徑1a和1b并且具有位于曲軸軸線4上的第二幾何軸線18的圓弧狀外環區段的形狀，其中該圓弧狀外環區段以360°的第二中心角β延伸，使得外部線圈單元11a、11b、Ilc和Ild具有以徑向間隔圍繞相應的內部磁場單元8a、8b、8c和8d的閉合圓形外環的形狀，如圖4A和圖4D所示。
[0150]圖4D更詳細地示出了第一外部線圈單元11a。第一外部線圈單元Ila具有在圓周方向上彼此成行布置的第二線圈19a，該第二線圈19a的第二線圈軸線20a相對于曲軸軸線4徑向延伸，從而所述第二線圈軸線在位于第二軸線18(其與曲軸軸線4重合)上的公共點處相交。
[0151]圖5A和圖5B示出了根據本發明的往復活塞式發動機的第四示例性實施方式，該往復活塞式發動機具有閉合環狀內部永磁體單元8a、8b、8c和Sd和閉合環狀外部線圈單元lla、llb、llc和Ild0
[0152]如圖5B所示，第四示例性實施方式的環狀第一外部線圈單元Ila具有第二線圈19d，該第二線圈19d具有平行于曲軸軸線4延伸并位于第二軸線18上的第二線圈軸線20d。所述第二線圈19d完成圍繞內部永磁體單元8a。其他內部永磁體單元和外部線圈單元以分別與第一內部永磁體單元8a和第一外部線圈單元I Ia相同的方式構成。
[0153]具有第二線圈19d的環狀第一外部線圈單元Ila具有托架51，通過該托架51將第一外部線圈單元Ila直接保持在軸承蓋49上，該軸承蓋49通過軸承蓋螺栓50固定至氣缸體I，如圖5A和圖5B所示。
[0154]在以上提供的示例性實施方式中，內部磁場單元在每種情況下都由內部永磁體單元形成，而外部磁場單元在每種情況下都由外部線圈單元形成。然而，內部磁場單元也可以是內部線圈單元，外部磁場單元也可以是如圖6所示的外部永磁體單元或與圖7對應的外部線圈單元。
[0155]圖6示出第二另選實施方式，其中具有閉合圓形內環(該閉合圓形內環具有位于曲軸軸線4上的第一軸線15)的第一內部磁場單元是電磁的，并且采取第一內部線圈單元34的形式。第一內部線圈單元34具有相對于曲軸軸線4在圓周方向上彼此成行布置的第一線圈35，該第一線圈35的第一線圈軸線36相對于曲軸軸線4徑向地延伸。
[0156]第一外部磁場單元具有閉合圓形外環的形狀，該閉合圓形外環具有位于曲軸軸線4上的第二軸線18，并且所述第一外部磁場單元為永磁的，并且采取第一外部永磁體單元37的形式。第一外部永磁體單元37具有第二永磁體43，所述第二永磁體43相對于曲軸軸線4在圓周方向上彼此成行布置，從而第二永磁體43的磁極性在圓周方向上交替，使得在曲軸3的旋轉過程中產生交變磁場。為此，第二永磁體43沿著圓弧狀內環區段彼此相鄰布置，并且具有指向徑向方向上的極性取向交替的北極N和南極S。
[0157]圖7A和圖7B示出了內部和外部磁場單元的第三另選實施方式。盡管之前的情況是內部或外部磁場單元由永磁體單元形成，但是第三另選實施方式規定兩個單元都是線圈單元。這樣，可以完全省去永磁體的使用。
[0158]與在圖6的實施方式中的情況同樣，該第一內部磁場單元具有閉合圓形內環的形狀，該閉合環形內環具有位于曲軸軸線4上的第一軸線15。此外，第一內部磁場單元是電磁的，并且采取第一內部線圈單元34的形式。第一內部線圈單元34具有相對于曲軸軸線4在圓周方向上彼此成行布置的第一線圈35，該第一線圈35的第一線圈軸線36相對于曲軸軸線4徑向延伸并且在第一軸線15處相交。
[0159]第一線圈35被布置和互連成使得第一線圈35的磁極性(S卩北極N和南極S)在圓周方向上交替，從而在曲軸3的旋轉過程中產生交變磁場。
[0160]第一外部線圈單元Ila具有圓形外環的形狀，該圓形外環以徑向間隔圍繞第一內部線圈單元34并且具有位于曲軸軸線4上的第二幾何軸線18。
[0161]第一外部線圈單元Ila具有在圓周方向上彼此成行布置的第二線圈19a，該第二線圈19a的第二線圈軸線20a相對于曲軸軸線4徑向延伸，從而所述線圈軸線在位于第二軸線18(該第二軸線與曲軸軸線4重合)上的公共點處相交。
[0162]為了向第一內部線圈單元34供應電壓從而使得在曲軸3的旋轉過程中在圓周方向上產生交變磁場，第一內部線圈單元34具有電連接至第一線圈35的附加線圈38。這里，每個第一線圈35被分配一附加線圈38。在圓周方向上彼此成行布置的附加線圈38具有平行于曲軸軸線4延伸的附加線圈軸線40，如圖7A和圖7B所示。
[0163]電磁橫向磁場單元39以靜止方式與第一內部線圈單元34的第一圓形路徑1a軸向相鄰地布置在曲軸箱2中，其中每個附加線圈38被分配一電磁橫向磁場單元39 ο曲軸箱2中的布置在圖5A中由附圖標記39示意性表示。在圓周方向上彼此成行布置的橫向線圈41具有平行于曲軸軸線4延伸的橫向線圈軸線42。附加線圈38和橫向磁場單元39相對于曲軸軸線4相對于彼此布置在軸向相對位置，并且被設計成使得在曲軸3圍繞曲軸軸線4旋轉的過程，所述附加線圈和橫向磁場單元一起形成用于向第一線圈35供應電壓的發電機。因而，第一內部線圈單元34在其旋轉時形成了用于在第一外部線圈單元Ila中產生感應電壓的磁場。
[0164]根據本發明，所示出的示例性實施方式的各個特征和實施方式可以自由地進行組入口 ο
【主權項】
1.一種往復活塞式發動機，該往復活塞式發動機具有: ?氣缸體(I); ?曲軸箱(2)，該曲軸箱(2)至少部分地形成在所述氣缸體(I)中； ?曲軸(3)，該曲軸(3)布置在所述曲軸箱⑵內從而能圍繞曲軸幾何軸線(4)旋轉； ?至少一個第一連桿(5)，該至少一個第一連桿(5)以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的第一連桿軸承(6)中，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在連桿運動幾何空間(7)中進行連桿運動； ?第一內部磁場單元(8a; 34)，所述第一內部磁場單元布置在所述曲軸(3)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)與所述第一連桿軸承(6)軸向相鄰的第一曲柄臂(9a)上，使得所述第一內部磁場單元(8a;34)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在與所述連桿運動幾何空間(7)軸向相鄰的第一圓形幾何路徑(1a)上圍繞所述曲軸幾何軸線(4)循環；以及 ?第一外部磁場單元(I Ia; 37)，該第一外部磁場單元(I Ia; 37)以靜止方式布置在所述曲軸箱(2)中，從而與所述第一圓形幾何路徑(1a)徑向間隔開， 其中，所述第一內部磁場單元(8a;34)和所述第一外部磁場單元(lla;37)被布置和設計成使得所述第一內部磁場單元(8a; 34)和所述第一外部磁場單元(I Ia; 37)—起形成第一機電轉換器(12a)，特別是電動機或發電機， 其特征在于， ?所述第一曲柄臂(9a)具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第一平衡配重(14a); ?所述第一平衡配重(14a)由不可磁化材料構成;并且 ?所述第一內部磁場單元(8a;34)布置在所述第一平衡配重(14a)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向的一側。2.根據權利要求1所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述第一曲柄臂(9a)與所述第一平衡配重(14a) —體地形成;并且 ?所述第一平衡配重(14a)和所述曲軸(3)由所述不可磁化材料構成。3.根據權利要求1所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一曲柄臂(9a)具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第一緊固表面(13a)，其中第一平衡配重(14a)在徑向方向上以形狀配合方式固定至所述第一緊固表面(13a)。4.根據權利要求1至3中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部磁場單元(8a;34)被推動到所述第一平衡配重(14a)上的第一線性引導件(17a)中并在所述第一線性引導件處軸向固定，該第一線性引導件(17a)在軸向方向上延伸并且相對于所述曲軸幾何軸線(4)在徑向方向和圓周方向上以形狀配合方式將所述第一內部磁場單元(8a; 34)固定。5.根據權利要求1至4中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一平衡配重(14a)由如下不可磁化材料中的至少一者或組合構成或組成: ?鑄鐵，特別是奧氏體鑄鐵、特別是灰口鑄鐵； ?尚等級鋼； ?碳纖維，特別是燒結碳纖維； ?陶瓷材料； 魯招。6.根據權利要求1至5中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述第一內部磁場單元(8a;34)具有圓弧狀內環區段的形狀，該圓弧狀內環區段圍繞所述第一曲柄臂(9a)并且具有位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第一幾何軸線(15);并且?特別是，所述圓弧狀內環區段以大于135°的第一中心角(α)延伸。7.根據權利要求6所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述圓弧狀內環區段以360°的第一中心角(α)延伸;并且 ?所述第一內部磁場單元(8a;34)具有圍繞所述第一曲柄臂(9a)的閉合圓形內環的形狀。8.根據權利要求1至7中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述第一外部磁場單元(lla;37)具有圓弧狀外環區段的形狀，該圓弧狀外環區段以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元(8a;34)的第一圓形幾何路徑(1a)并且具有位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第二幾何軸線(18);并且 ?特別是，所述圓弧狀外環區段以大于135°的第二中心角(β)延伸。9.根據權利要求8所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述圓弧狀外環區段以360°的第二中心角(β)延伸;并且 ?所述第一外部磁場單元(IIa; 37)具有以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元(8a;34)的第一圓形幾何路徑(1a)的閉合圓形外環的形狀。10.根據權利要求1至9中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部磁場單元 ?為永磁的；并且 ?采取第一內部永磁體單元(8a)的形式。11.根據權利要求10所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部永磁體單元(Sa)具有第一永磁體(16)，所述第一永磁體(16)相對于所述曲軸幾何軸線(4)在圓周方向上彼此成行布置，使得所述第一永磁體(16)的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸(3)的旋轉過程中產生交變磁場，其中特別地: ?所述第一永磁體(16)特別地沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向公共圓周方向的北極(N);或者 ?所述第一永磁體(16)特別地沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向徑向方向的極性取向交替的磁極(N，S)。12.根據權利要求1至9中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部磁場單元 ?為電磁的；并且 ?采取第一內部線圈單元(34)的形式。13.根據權利要求12所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部線圈單元(34)具有: ?第一線圈(35)，所述第一線圈(35)相對于所述曲軸幾何軸線(4)在圓周方向上彼此成行布置，所述第一線圈(35)的第一線圈軸線(36)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向延伸，其中特別地，所述第一線圈(35)被布置和/或互連成使得所述第一線圈(35)的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸(3)的旋轉過程中產生交變磁場;或者 ?至少一個第一線圈，該至少一個第一線圈在圓周方向上延伸，并且該至少一個第一線圈的第一線圈軸線在所述圓周方向上延伸;或者 ?至少一個第一線圈，該至少一個第一線圈的第一線圈軸線平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸。14.根據權利要求13所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述第一內部線圈單元(34)具有電連接至所述至少一個第一線圈(35)的至少一個附加線圈(38); ?永磁或電磁的橫向磁場單元(39)以靜止方式與所述第一內部線圈單元(34)的第一圓形幾何路徑(I Oa)軸向相鄰地布置在所述曲軸箱(2)中；并且 ?所述至少一個附加線圈(38)和所述橫向磁場單元(39)相對于彼此布置，特別地布置在關于所述曲軸幾何軸線(4)相對于彼此軸向相對的位置，并且被設計成使得在所述曲軸(3)圍繞所述曲軸幾何軸線(4)旋轉的過程中，所述至少一個附加線圈和所述橫向磁場單元一起形成用于向所述至少一個第一線圈(35)供應電壓的發電機。15.根據權利要求14所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述至少一個附加線圈(38)具有平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸的附加線圈軸線(40);或者 ?所述至少一個附加線圈(38)由在圓周方向上彼此成行布置的多個附加線圈(38)形成，特別地，所述多個附加線圈具有平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸的附加線圈軸線(40); 其中特別地，所述橫向磁場單元(39)為電磁的，并且由在圓周方向上彼此成行布置的多個橫向線圈(41)形成，特別地，所述多個橫向線圈具有平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸的橫向線圈軸線(42)。16.根據權利要求1至15中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一外部磁場單元 ?為電磁的；并且 ?采取第一外部線圈單元(Ila)的形式。17.根據權利要求16所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一外部線圈單元(Ila)具有 ?第二線圈(19a)，所述第二線圈(19a)在圓周方向上彼此成行布置，并且所述第二線圈(19a)的第二線圈軸線(20a)相對于所述曲軸幾何軸線⑷徑向延伸;或者 ?至少一個第二線圈(19b)，該至少一個第二線圈(19b)在圓周方向上延伸，并且該至少一個第二線圈(19b)的第二線圈軸線(20b)在所述圓周方向上延伸;或者 ?至少一個第二線圈(19c ; 19d)，該至少一個第二線圈(19c;19d)的第二線圈軸線(20c，20d)平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸。18.根據權利要求12或13所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一外部磁場單元 ?為永磁的；并且 ?采取第一外部永磁體單元(37)的形式。19.根據權利要求18所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一外部永磁體單元(37)具有第二永磁體(43)，所述第二永磁體(43)相對于所述曲軸幾何軸線(4)在圓周方向上彼此成行布置，使得所述第二永磁體(43)的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸(3)的旋轉過程中產生交變磁場，其中特別地: ?所述第二永磁體(43)沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向公共圓周方向的北極(N);或者 ?所述第二永磁體(43)沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向徑向方向的極性取向交替的磁極(N，S)。20.根據權利要求1至19中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?第二內部磁場單元(Sb)，所述第二內部磁場單元布置在所述曲軸(3)的軸向相鄰于所述第一連桿軸承(6)并且與所述第一曲柄臂(9a)軸向相反地定位的第二曲柄臂(9b)上，使得所述第二內部磁場單元(Sb)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在軸向相鄰于所述連桿運動幾何空間(7)的第二圓形幾何路徑(1b)上圍繞所述曲軸幾何軸線(4)循環；以及 ?第二外部磁場單元(11b)，該第二外部磁場單元(Ilb)以靜止方式布置在所述曲軸箱(2)中從而與所述第二圓形幾何路徑(1b)徑向間隔開，使得所述第二外部磁場單元(Ilb)和所述第二內部磁場單元(Sb)—起形成第二機電轉換器(12b)， 其中 ?所述至少一個第一連桿(5)的所述連桿運動幾何空間(7)在所述第一圓形幾何路徑(10)和所述第二圓形幾何路徑(1b)之間的軸向中間空間中延伸； ?所述第二曲柄臂(9b)具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第二平衡配重(14b); ?所述第二平衡配重(14b)由不可磁化材料構成;并且 ?所述第二內部磁場單元(Sb)布置在所述第二平衡配重(14b)的徑向向外指向的一側， 其中特別地 ?所述第二內部磁場單元(Sb)相當于所述第一內部磁場單元(8a);并且/或者 ?所述第二外部磁場單元(Ilb)相當于所述第一外部磁場單元(Ila);并且/或者 ?所述第二平衡配重(14b)相當于所述第一平衡配重(14a)。21.一種系統，該系統由如下部分構成: ?根據權利要求1至20中任一項所述的往復活塞式發動機； ?可充電和可放電的電能存儲器(21); ?電控制單元(22);以及 ?用于檢測所述曲軸(3)的位置的曲軸傳感器(23); 其中 所述電控制單元(22)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)以及特別地與所述第二機電轉換器(12b)電互連，并且所述電控制單元(22)被設計成使得所述往復活塞式發動機能夠在電動機操作模式和發電機操作模式之間切換: -在所述電動機操作模式中，所述曲軸(3)能夠借助于正在放電的所述電能存儲器(21)利用電動機動作來驅動;并且 -在所述發電機操作模式中，所述電能存儲器(21)能夠借助于被機械驅動的所述曲軸(3)來充電，特別地借助于通過所述往復活塞式發動機利用內燃機動作而被驅動的所述曲軸(3)來充電， 并且 ?所述往復活塞式發動機具有用于至少一個第一排氣門(25)的可電致動的可變排氣門驅動器(24)，該至少一個第一排氣門(25)被分配給聯接至所述至少一個第一連桿(5)的第一活塞(27)的第一燃燒室(26)，所述可電致動的可變排氣門驅動器被設計成使得所述至少一個第一排氣門(25)不管所述曲軸(3)的位置如何都能夠被打開， 其特征在于， ?所述電控制單元(22)與所述曲軸傳感器(23)和所述可電致動的可變排氣門驅動器(24)互連，并且所述電控制單元(22)被設計成使得在所述電動機操作模式中，所述至少一個排氣門(25)在所述曲軸(3)的其中所述第一活塞(27)位于壓縮沖程(29)的位置范圍(28)內打開。22.一種系統，特別是根據權利要求21所述的系統，該系統由如下部分構成: ?根據權利要求1至20中任一項所述的往復活塞式發動機； ?可充電或可放電的電能存儲器(21); ?電功率控制元件(30);以及 ?用于檢測所述曲軸(3)的位置的曲軸傳感器(23); 其中 ?所述往復活塞式發動機具有: -第一活塞(27)，該第一活塞(27)被分配給所述第一機電轉換器(12a)并且特別地分配給所述第二機電轉換器(12b)，并且該第一活塞(27)連接至所述至少一個第一連桿(5);以及 -第二活塞(31)，該第二活塞(31)被分配給第三機電轉換器(12c)，該第三機電轉換器(12c)特別地相當于所述第一機電轉換器(12a)，該第二活塞(31)聯接至以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的第二連桿軸承(33)中的至少一個第二連桿(32)， 并且 ?所述功率控制元件(30)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)和所述第三機電轉換器(12c)電互連，并且被設計成使得: -在電動機操作模式中，所述曲軸(3)能夠借助于正在放電的所述電能存儲器(21)利用電動機動作以可調節功率來驅動;或者 -在發電機操作模式中，所述電能存儲器(21)能夠借助于被機械驅動的所述曲軸(3)以可調節功率來充電，特別是借助于通過所述往復活塞式發動機利用內燃機動作而被驅動的所述曲軸(3)以可調節功率來充電， 其特征在于， 所述功率控制元件(30)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)、所述第三機電轉換器(12c)和所述曲軸傳感器(23)電互連，并且被設計成使得: ?將功率以第一功率分數分配給所述第一機電轉換器(12a)，并以第二功率分數分配給所述第三機電轉換器(12c); ?以依賴于所述曲軸(3)的位置的方式將功率分配到所述第一機電轉換器(12a)以及所述第三機電轉換器(12c);并且 ?特別地，以依賴于所述曲軸(3)的位置的方式分配功率，使得減小或補償由于所述曲軸(3)、所述至少一個第一連桿(5)、所述至少一個第二連桿(32)、所述第一活塞(27)和/或所述第二活塞(31)的運動而產生的相對較高階特別是二階的慣性力和慣性扭矩。23.一種往復活塞式發動機，該往復活塞式發動機具有: ?氣缸體(I); ?曲軸箱(2)，該曲軸箱(2)至少部分地形成在所述氣缸體(I)中； ?曲軸(3)，該曲軸(3)由可磁化或不可磁化材料構成并且被布置在所述曲軸箱(2)內從而能圍繞曲軸幾何軸線(4)旋轉； ?至少一個第一連桿(5)，該至少一個第一連桿(5)以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的第一連桿軸承(6)中，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在連桿運動幾何空間(7)中進行連桿運動； ?第一內部磁場單元(8a; 34)，所述第一內部磁場單元布置在所述曲軸(3)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)與所述第一連桿軸承(6)軸向相鄰的第一曲柄臂(9a)上，使得所述第一內部磁場單元(8a;34)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在與所述連桿運動幾何空間(7)軸向相鄰的第一圓形幾何路徑(1a)上圍繞所述曲軸幾何軸線(4)循環；以及 ?第一外部磁場單元(I Ia; 37)，該第一外部磁場單元(I Ia; 37)以靜止方式布置在所述曲軸箱(2)中從而與所述第一圓形幾何路徑(1a)徑向間隔開， 其中，所述第一內部磁場單元(8a;34)和所述第一外部磁場單元(lla;37)被布置和設計成使得所述第一內部磁場單元(8a; 34)和所述第一外部磁場單元(I Ia; 37)—起形成第一機電轉換器(12a)，特別是電動機或發電機， 其特征在于， ?所述第一曲柄臂(9a): -與第一平衡配重(14a)—體地形成;或者 -具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第一緊固表面(13a)，其中第一平衡配重(14a)在徑向方向上以形狀配合方式固定至所述第一緊固表面(13a)，并且所述第一平衡配重(14a)由可磁化或不可磁化材料構成； ?所述第一內部磁場單元(8a;34)布置在所述第一平衡配重(14a)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向的一側； ?所述第一內部磁場單元(8a;34)具有圓弧狀內環區段的形狀，該圓弧狀內環區段圍繞所述第一曲柄臂(9a)并且具有基本位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第一幾何軸線(15);并且 ?所述圓弧狀內環區段以大于135°的第一中心角(α)延伸。24.根據權利要求23所述的往復活塞式發動機，其特征在于，所述圓弧狀內環區段以大于180°特別是大于210°的第一中心角(α)延伸。25.根據權利要求23或24所述的往復活塞式發動機，其特征在于，所述第一中心角(α)比所述平衡配重(14a)的圓周范圍的中心角大至少60°，特別地大至少90°，特別地大至少120。。26.根據權利要求23至25中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于，所述圓弧狀內環區段在圓周方向上超過所述第一平衡配重(14a)的一側或兩側伸出至少30°，特別地至少60°，特別地至少90°。27.根據權利要求23至26中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于，所述第一內部磁場單元(8a;34)被推動到所述第一平衡配重(14a)上的第一線性引導件(17a)中并在所述第一線性引導件處軸向固定，該第一線性引導件(17a)在軸向方向上延伸并且相對于所述曲軸幾何軸線(4)在徑向方向和圓周方向上以形狀配合方式將所述第一內部磁場單元(8a;34)固定。28.根據權利要求23至27中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述圓弧狀內環區段以360°的第一中心角(α)延伸;并且 ?所述第一內部磁場單元(8a;34)具有圍繞所述第一曲柄臂(9a)的閉合圓形內環的形狀。29.根據權利要求23至28中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述第一外部磁場單元(lla;37)具有圓弧狀外環區段的形狀，該圓弧狀外環區段以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元(8a;34)的第一圓形幾何路徑(1a)并且具有位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第二幾何軸線(18);并且 ?特別是，所述圓弧狀外環區段以大于135°的第二中心角(β)延伸。30.根據權利要求29所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述圓弧狀外環區段以360°的第二中心角(β)延伸;并且 ?所述第一外部磁場單元(IIa; 37)具有以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元(8a;34)的第一圓形幾何路徑(1a)的閉合圓形外環的形狀。31.根據權利要求23至30中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部磁場單元 ?為永磁的；并且 ?采取第一內部永磁體單元(8a)的形式。32.根據權利要求31所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部永磁體單元(Sa)具有第一永磁體(16)，所述第一永磁體(16)相對于所述曲軸幾何軸線(4)在圓周方向上彼此成行布置，使得所述第一永磁體(16)的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸(3)的旋轉過程中產生交變磁場，其中特別地: ?所述第一永磁體(16)特別地沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向公共圓周方向的北極(N);或者 ?所述第一永磁體(16)特別地沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向徑向方向的極性取向交替的磁極(N，S)。33.根據權利要求23至30中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部磁場單元 ?為電磁的；并且 ?采取第一內部線圈單元(34)的形式。34.根據權利要求33所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一內部線圈單元(34)具有: ?第一線圈(35)，所述第一線圈(35)相對于所述曲軸幾何軸線(4)在圓周方向上彼此成行布置，并且所述第一線圈(35)的第一線圈軸線(36)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向延伸，其中特別地，所述第一線圈(35)被布置和/或互連成使得所述第一線圈(35)的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸(3)的旋轉過程中產生交變磁場;或者 ?至少一個第一線圈，該至少一個第一線圈在圓周方向上延伸，并且該至少一個第一線圈的第一線圈軸線在所述圓周方向上延伸;或者 ?至少一個第一線圈，該至少一個第一線圈的第一線圈軸線平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸。35.根據權利要求34所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述第一內部線圈單元(34)具有電連接至所述至少一個第一線圈(35)的至少一個附加線圈(38); ?永磁或電磁的橫向磁場單元(39)以靜止方式與所述第一內部線圈單元(34)的第一圓形幾何路徑(I Oa)軸向相鄰地布置在所述曲軸箱(2)中；并且 ?所述至少一個附加線圈(38)和所述橫向磁場單元(39)相對于彼此布置，特別地布置在關于所述曲軸幾何軸線(4)相對于彼此軸向相對的位置，并且被設計成使得在所述曲軸(3)圍繞所述曲軸幾何軸線(4)旋轉的過程中，所述至少一個附加線圈和所述橫向磁場單元一起形成用于向所述至少一個第一線圈(35)供應電壓的發電機。36.根據權利要求35所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?所述至少一個附加線圈(38)具有平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸的附加線圈軸線(40);或者 ?所述至少一個附加線圈(38)由在圓周方向上彼此成行布置的多個附加線圈(38)形成，特別地，所述多個附加線圈具有平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸的附加線圈軸線(40); 其中特別地，所述橫向磁場單元(39)為電磁的，并且由在圓周方向上彼此成行布置的多個橫向線圈形成，特別地，所述多個橫向線圈具有平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸的橫向線圈軸線(42)。37.根據權利要求23至26中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一外部磁場單元 ?為電磁的；并且 ?采取第一外部線圈單元(Ila)的形式。38.根據權利要求37所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一外部線圈單元(Ila)具有 ?第二線圈(19a)，所述第二線圈(19a)在圓周方向上彼此成行布置，并且所述第二線圈(19a)的第二線圈軸線(20a)相對于所述曲軸幾何軸線⑷徑向延伸;或者 ?至少一個第二線圈(19b)，該至少一個第二線圈(19b)在圓周方向上延伸，并且該至少一個第二線圈(19b)的第二線圈軸線(20b)在所述圓周方向上延伸;或者 ?至少一個第二線圈(19c ; 19d)，該至少一個第二線圈(19c;19d)的第二線圈軸線(20c，20d)平行于所述曲軸幾何軸線(4)延伸。39.根據權利要求33或34所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一外部磁場單元 ?為永磁的；并且 ?采取第一外部永磁體單元(37)的形式。40.根據權利要求39所述的往復活塞式發動機，其特征在于， 所述第一外部永磁體單元(37)具有第二永磁體(43)，所述第二永磁體(43)相對于所述曲軸幾何軸線(4)在圓周方向上彼此成行布置，使得所述第二永磁體(43)的磁極性在所述圓周方向上交替，從而在所述曲軸(3)的旋轉過程中產生交變磁場，其中特別地: ?所述第二永磁體(43)沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向公共圓周方向的北極(N);或者 ?所述第二永磁體(43)沿著所述圓弧狀內環區段彼此相鄰地布置，并且具有指向徑向方向的極性取向交替的磁極(N，S)。41.根據權利要求23至40中任一項所述的往復活塞式發動機，其特征在于， ?第二內部磁場單元(Sb)，所述第二內部磁場單元布置在所述曲軸(3)的軸向相鄰于所述第一連桿軸承(6)并且與所述第一曲柄臂(9a)軸向相反地定位的第二曲柄臂(9b)上，使得所述第二內部磁場單元(Sb)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在軸向相鄰于所述連桿運動幾何空間(7)的第二圓形幾何路徑(1b)上圍繞所述曲軸幾何軸線(4)循環；以及 ?第二外部磁場單元(11b)，該第二外部磁場單元(Ilb)以靜止方式布置在所述曲軸箱(2)中從而與所述第二圓形幾何路徑(1b)徑向間隔開，使得所述第二外部磁場單元(Ilb)和所述第二內部磁場單元(Sb)—起形成第二機電轉換器(12b)， 其中 ?所述至少一個第一連桿(5)的所述連桿運動幾何空間(7)在所述第一圓形幾何路徑(10)和所述第二圓形幾何路徑(1b)之間的軸向中間空間中延伸； ?所述第二曲柄臂(9b) -與第二平衡配重(14b) —體地形成;或者 -具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第二緊固表面(13b)，其中所述第二平衡配重(14b)在徑向方向上以形狀配合方式固定至所述第二緊固表面(13b)，并且所述第二平衡配重(14b)由可磁化材料或不可磁化材料構成； ?所述第二內部磁場單元(8b)布置在所述第二平衡配重(14b)的徑向向外指向的一側； ?所述第二內部磁場單元(8b)具有圓弧狀內環區段的形狀，該圓弧狀內環區段圍繞所述第一曲柄臂(9a)并且具有基本位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第一幾何軸線(15);并且?所述圓弧狀內環區段以大于135°的第一中心角(α)延伸； 其中特別地 ?所述第二內部磁場單元(8b)相當于所述第一內部磁場單元(8a);并且/或者 ?所述第二外部磁場單元(Ilb)相當于所述第一外部磁場單元(Ila);并且/或者 ?所述第二平衡配重(14b)相當于所述第一平衡配重(14a)。42.—種系統，該系統由如下部分構成: ?根據權利要求23至41中任一項所述的往復活塞式發動機； ?可充電和可放電的電能存儲器(21); ?電控制單元(22);以及 ?用于檢測所述曲軸(3)的位置的曲軸傳感器(23); 其中 所述電控制單元(22)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)以及特別地與所述第二機電轉換器(12b)電互連，并且被設計成使得所述往復活塞式發動機能夠在電動機操作模式和發電機操作模式之間切換: -在所述電動機操作模式中，所述曲軸(3)能夠借助于正在放電的所述電能存儲器(21)利用電動機動作來驅動;而 -在所述發電機操作模式中，所述電能存儲器(21)能夠借助于被機械驅動的所述曲軸(3)來充電，特別地借助于通過所述往復活塞式發動機利用內燃機動作而被驅動的所述曲軸(3)來充電， 并且 ?所述往復活塞式發動機具有用于至少一個第一排氣門(25)的可電致動的可變排氣門驅動器(24)，該至少一個第一排氣門(25)被分配給聯接至所述至少一個第一連桿(5)的第一活塞(27)的第一燃燒室(26)，所述可電致動的可變排氣門驅動器被設計成使得所述至少一個第一排氣門(25)不管所述曲軸(3)的位置如何都能夠被打開， 其特征在于， ?所述電控制單元(22)與所述曲軸傳感器(23)和所述可電致動的可變排氣門驅動器(24)互連，并且所述電控制單元(22)被設計成使得在所述電動機操作模式中，所述至少一個第一排氣門(25)在所述曲軸(3)的其中所述第一活塞(27)位于壓縮沖程(29)的位置范圍(28)內打開。43.一種系統，特別是根據權利要求42所述的系統，該系統由如下部分構成: ?根據權利要求23至41中任一項所述的往復活塞式發動機； ?可充電或可放電的電能存儲器(21); ?電功率控制元件(30);以及 ?用于檢測所述曲軸(3)的位置的曲軸傳感器(23); 其中 ?所述往復活塞式發動機具有: -第一活塞(27)，該第一活塞(27)被分配給所述第一機電轉換器(12a)并且特別地分配給所述第二機電轉換器(12b)，并且該第一活塞(27)連接至所述至少一個第一連桿(5);以及 -第二活塞(31)，該第二活塞(31)被分配給第三機電轉換器(12c)，該第三機電轉換器(12c)特別地相當于所述第一機電轉換器(12a)，該第二活塞(31)聯接至以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的第二連桿軸承(33)中的至少一個第二連桿(32)， 并且 ?所述功率控制元件(30)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)和所述第三機電轉換器(12c)電互連，并且被設計成使得: -在電動機操作模式中，所述曲軸(3)能夠借助于正在放電的所述電能存儲器(21)利用電動機動作以可調節功率來驅動;或者 -在發電機操作模式中，所述電能存儲器(21)能夠借助于被機械驅動的所述曲軸(3)以可調節功率來充電，特別是借助于通過所述往復活塞式發動機利用內燃機動作而被驅動的所述曲軸(3)以可調節功率來充電， 其特征在于， 所述功率控制元件(30)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)、所述第三機電轉換器(12c)和所述曲軸傳感器(23)電互連，并且被設計成使得: ?將功率以第一功率分數分配給所述第一機電轉換器(12a)，并以第二功率分數分配給所述第三機電轉換器(12c); ?以依賴于所述曲軸(3)的位置的方式將功率分配到所述第一機電轉換器(12a)以及所述第三機電轉換器(12c);并且 ?特別地，以依賴于所述曲軸(3)的位置的方式分配功率，使得減小或補償由于所述曲軸(3)、所述至少一個第一連桿(5)、所述至少一個第二連桿(32)、所述第一活塞(27)和/或所述第二活塞(31)的運動而產生的相對較高階特別是二階的慣性力和慣性扭矩。44.一種系統，該系統由如下部分構成: ?往復活塞式發動機，該往復活塞式發動機具有機械地聯接至第一機電轉換器(12a)以及特別地機械聯接至第二機電轉換器(12b)的曲軸(3)，其中，在電動機操作模式中，所述曲軸(3)能夠由所述第一機電轉換器(12a)并且特別地由所述第二機電轉換器(12b)驅動； ?可充電和可放電的電能存儲器(21); ?電控制單元(22);以及 ?用于檢測所述曲軸(3)的位置的曲軸傳感器(23); 其中 所述電控制單元(22)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)以及特別地與所述第二機電轉換器(12b)電互連，并且所述電控制單元(22)被設計成使得所述往復活塞式發動機能夠在電動機操作模式和發電機操作模式之間切換: -在所述電動機操作模式中，所述曲軸(3)能夠借助于正在放電的所述電能存儲器(21)利用電動機動作來驅動，并且所述機電轉換器(12a; 12b)用作電動機;而 -在所述發電機操作模式中，所述電能存儲器(21)能夠借助于被機械驅動的所述曲軸(3)來充電，特別地借助于通過所述往復活塞式發動機利用內燃機動作而被驅動的所述曲軸(3)來充電， 并且 ?所述往復活塞式發動機具有用于至少一個第一排氣門(25)的可電致動的可變排氣門驅動器(24)，該至少一個第一排氣門(25)被分配給聯接至所述至少一個第一連桿(5)的第一活塞(27)的第一燃燒室(26)，所述可電致動的可變排氣門驅動器被設計成使得所述至少一個第一排氣門(25)不管所述曲軸(3)的位置如何都能夠被打開， 其特征在于， ?所述電控制單元(22)與所述曲軸傳感器(23)和所述可電致動的可變排氣門驅動器(24)互連，并且所述電控制單元(22)被設計成使得在所述電動機操作模式中，所述至少一個第一排氣門(25)在所述曲軸(3)的其中所述第一活塞(27)位于壓縮沖程(29)的位置范圍(28)內打開。45.根據權利要求44所述的系統，其特征在于，所述第一排氣門(25)在所述第一活塞(27)的整個壓縮沖程(29)和排氣沖程期間都打開。46.根據權利要求44所述的系統，其特征在于， 在關于所述第一活塞(27)的往復運動進行測量時，所述第一排氣門(25)在每種情況下均在所述第一活塞(27)的至少35%、50%、75%或90%的壓縮沖程(29)和排氣沖程期間打開。47.根據權利要求44所述的系統，其特征在于， 所述電控制單元(22)被編程為使得所述第一排氣門(25)在所述曲軸(3)的對應于所述壓縮沖程(29)和排氣沖程的角度位置范圍內打開或被打開。48.根據權利要求44至47中任一項所述的系統，其特征在于，所述往復活塞式發動機具有: ?氣缸體(I); ?曲軸箱(2)，該曲軸箱(2)至少部分地形成在所述氣缸體(I)中； ?所述曲軸(3)，所述曲軸(3)由可磁化材料構成并且被布置在所述曲軸箱(2)中從而能夠圍繞曲軸幾何軸線(4)旋轉； ?所述至少一個第一連桿(5)，所述至少一個第一連桿(5)以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的第一連桿軸承(6)中，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在連桿運動幾何空間(7)中進行連桿運動； ?第一內部磁場單元(8a; 34)，所述第一內部磁場單元布置在所述曲軸(3)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)與所述第一連桿軸承(6)軸向相鄰的第一曲柄臂(9a)上，使得所述第一內部磁場單元(8a;34)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在與所述連桿運動幾何空間(7)軸向相鄰的第一圓形幾何路徑(1a)上圍繞所述曲軸幾何軸線(4)循環；以及 ?第一外部磁場單元(I Ia; 37)，該第一外部磁場單元(I Ia; 37)以靜止方式布置在所述曲軸箱(2)中從而與所述第一圓形幾何路徑(1a)徑向間隔開， 其中，所述第一內部磁場單元(8a;34)和所述第一外部磁場單元(lla;37)被布置和設計成使得所述第一內部磁場單元(8a; 34)和所述第一外部磁場單元(I Ia; 37)—起形成所述第一機電轉換器(12a)，特別是電動機或發電機， 其中， ?所述第一曲柄臂(9a)具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第一緊固表面(13a); ?第一平衡配重(14a)在徑向方向上以形狀配合方式固定至所述第一緊固表面(13a); ?所述第一平衡配重(14a)由不可磁化材料構成;并且 ?所述第一內部磁場單元(8a;34)布置在所述第一平衡配重(14a)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向的一側。49.根據權利要求44至47中任一項所述的系統，其特征在于，所述往復活塞式發動機具有: ?氣缸體(I); ?曲軸箱(2)，該曲軸箱(2)至少部分地形成在所述氣缸體(I)中； ?所述曲軸(3)，所述曲軸(3)由可磁化或不可磁化材料構成并且被布置在所述曲軸箱(2)內從而能夠圍繞曲軸幾何軸線(4)旋轉； ?所述至少一個第一連桿(5)，所述至少一個第一連桿(5)以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的第一連桿軸承(6)中，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在連桿運動幾何空間(7)中進行連桿運動； ?第一內部磁場單元(8a; 34)，所述第一內部磁場單元布置在所述曲軸(3)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)與所述第一連桿軸承(6)軸向相鄰的第一曲柄臂(9a)上，使得所述第一內部磁場單元(8a;34)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在與所述連桿運動幾何空間(7)軸向相鄰的第一圓形幾何路徑(1a)上圍繞所述曲軸幾何軸線(4)循環；以及 ?第一外部磁場單元(I Ia; 37)，該第一外部磁場單元(I Ia; 37)以靜止方式布置在所述曲軸箱(2)中從而與所述第一圓形幾何路徑(1a)徑向間隔開， 其中，所述第一內部磁場單元(8a;34)和所述第一外部磁場單元(lla;37)被布置和設計成使得所述第一內部磁場單元(8a; 34)和所述第一外部磁場單元(I Ia; 37)—起形成所述第一機電轉換器(12a)，特別是電動機或發電機， 其中， ?所述第一曲柄臂(9a): -與第一平衡配重(14a)—體地形成;或者 -具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第一緊固表面(13a)，其中第一平衡配重(14a)在徑向方向上以形狀配合方式固定至所述第一緊固表面(13a)，并且所述第一平衡配重(14a)由可磁化或不可磁化材料構成， ?所述第一內部磁場單元(8a;34)布置在所述第一平衡配重(14a)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向的一側； ?所述第一內部磁場單元(8a;34)具有圓弧狀內環區段的形狀，該圓弧狀內環區段圍繞所述第一曲柄臂(9a)并且具有基本位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第一幾何軸線(15);并且 ?所述圓弧狀內環區段以大于135°的第一中心角(α)延伸。50.根據權利要求49所述的系統，其特征在于，所述圓弧狀內環區段以大于180°特別是大于210°的第一中心角(α)延伸。51.根據權利要求49或50所述的系統，其特征在于， ?所述第一中心角(α)比所述平衡配重(14a)的圓周范圍的中心角大至少60°，特別地大至少90°，特別地大至少120° ； ?特別地，所述圓弧狀內環區段在圓周方向上超過所述第一平衡配重(14a)的一側或兩側伸出至少30°，特別地至少60°，特別地至少90°。52.根據權利要求48至51中任一項所述的系統，其特征在于，所述第一內部磁場單元(8a;34)被推動到所述第一平衡配重(14a)上的第一線性引導件(17a)中并在所述第一線性引導件處軸向固定，該第一線性引導件(17a)在軸向方向上延伸并且相對于所述曲軸幾何軸線(4)在徑向方向和圓周方向上以形狀配合方式將所述第一內部磁場單元(8a;34)固定。53.根據權利要求48至52中任一項所述的系統，其特征在于， ?所述第一外部磁場單元(lla;37)具有圓弧狀外環區段的形狀，該圓弧狀外環區段以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元(8a;34)的第一圓形幾何路徑(1a)并且具有位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第二幾何軸線(18);以及 ?特別地，所述圓弧狀外環區段以大于135°的第二中心角(β)延伸； ?特別地，所述圓弧狀外環區段以360°的第二中心角(β)延伸;并且?特別地，所述第一外部磁場單元(lla;37)具有以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元(8a;34)的第一圓形幾何路徑(1a)的閉合圓形外環的形狀。54.根據權利要求44至53中任一項所述的系統，其特征在于，所述電控制單元(22)被設計成使得，特別在排氣測試循環操作模式中，在所述電動機操作模式和所述發電機操作模式之間進行有規律的切換。55.根據權利要求54所述的系統，其特征在于， ?該系統具有用于所述往復活塞式發動機的內燃機控制的內燃機管理單元(22)， ?所述內燃機管理單元(22)具有供應給其自身的輸入信號，以用于所述往復活塞式發動機的內燃機控制； ?所述內燃機管理單元(22)被設計成使得: -基于所述輸入信號，能夠檢測到排氣測試循環的執行，在該排氣測試循環中，在已知測試條件下測量所述往復活塞式發動機的內燃機排氣值； -如果檢測到所述排氣測試循環的執行，則在內燃機排氣測試循環模式中以減少的排氣值操作所述往復活塞式發動機； ?所述內燃機管理單元(22)和所述電控制單元(22)被設計和彼此互連成使得在所述內燃機排氣測試循環操作模式中在所述電動機操作模式和所述發電機操作模式之間進行有規律的切換。56.根據權利要求54或55所述的系統，其特征在于，以依賴于電子加速踏板信號的方式和/或以依賴于曲軸轉速信號的方式在所述電動機操作模式和所述發電機操作模式之間進行有規律的切換。57.根據權利要求54或55所述的系統，其特征在于，在依賴于時間的基礎上在所述電動機操作模式和所述發電機操作模式之間進行有規律的切換。58.根據權利要求54或55所述的系統，其特征在于，在所述曲軸旋轉一定圈數之后在所述電動機操作模式和所述發電機操作模式之間進行切換。59.—種系統，該系統由如下部分構成: ?往復活塞式發動機； ?可充電或可放電的電能存儲器(21); ?電功率控制單元(30);以及 ?用于檢測所述曲軸(3)的位置的曲軸傳感器(23); 其中 ?所述往復活塞式發動機具有: -第一活塞(27)，該第一活塞(27)被分配給布置在所述第一連桿軸承(6)的一側的第一機電轉換器(12a)，并且該第一活塞(27)聯接至以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的所述第一連桿軸承(6)中的至少一個第一連桿(5);以及 -第二活塞(31)，該第二活塞(31)被分配給布置在第二連桿軸承(33)的一側的第三機電轉換器(12c)，并且該第二活塞(31)聯接至以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的所述第二連桿軸承(33)中的至少一個第二連桿(32)， ?所述功率控制元件(30)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)和所述第三機電轉換器(12c)電互連，并且被設計成使得所述往復活塞式發動機能夠在電動機操作模式中和/或發電機操作模式中操作； ?在所述電動機操作模式中，所述曲軸(3)能夠借助于正在放電的所述電能存儲器(21)利用電動機動作以可調節功率來驅動;并且 ?在所述發電機操作模式中，所述電能存儲器(21)能夠借助于被機械驅動的所述曲軸(3)以可調節功率來充電，特別是借助于通過所述往復活塞式發動機利用內燃機動作而被驅動的所述曲軸(3)以可調節功率來充電， 其特征在于， 所述功率控制元件(30)與所述電能存儲器(21)、所述第一機電轉換器(12a)、所述第三機電轉換器(12c)和所述曲軸傳感器(23)電互連，并且被設計成使得: ?將功率以第一功率分數分配給所述第一機電轉換器(12a)，并以第二功率分數分配給所述第三機電轉換器(12c); ?以依賴于所述曲軸(3)的位置的方式將功率分配到所述第一機電轉換器(12a)以及所述第三機電轉換器(12c)。60.根據權利要求59所述的系統，其特征在于，以依賴于所述曲軸(3)的位置的方式分配功率，使得減小或補償由于所述曲軸(3)、所述至少一個第一連桿(5)、所述至少一個第二連桿(32)、所述第一活塞(27)和/或所述第二活塞(31)的運動而產生的相對較高階特別是二階的慣性力和慣性扭矩。61.根據權利要求59或60所述的系統，其特征在于，所述功率控制元件(30)被設計和互連成使得所述往復活塞式發動機能夠可切換地在所述電動機操作模式中或者在所述發電機操作模式中進行操作。62.根據權利要求59至61中任一項所述的系統，其特征在于， ?所述第一活塞(27)被分配給第二機電轉換器(12b)，該第二機電轉換器(12b)布置在所述第一連桿軸承(6)的另一側； ?所述第二活塞(31)被分配給第四機電轉換器(12d)，該第四機電轉換器(12d)布置在所述第二連桿軸承(33)的另一側;并且 ?所述功率控制元件(30)與所述第二機電轉換器(12b)和所述第四機電轉換器(12d)電互連。63.根據權利要求62所述的系統，其特征在于， ?所述第三機電轉換器(12c)相當于所述第一機電轉換器(12a);并且 ?所述第四機電轉換器(12d)相當于所述第二機電轉換器(12b)。64.根據權利要求59至63中任一項所述的系統，其特征在于，所述機電轉換器(12a，12b，12c，12d)被設計成使得相應的磁場在相應的連桿軸承(6，33)處在所述曲軸(3)上施加橫向力。65.根據權利要求64所述的系統，其特征在于，所述機電轉換器(12a，12b、12c、12d)的內部磁場單元(8a; 34; 8b)和/或外部磁場單元(11a，I lb)不完全圍繞所述曲軸(3)，特別地僅在一側圍繞所述曲軸(3)，特別地以小于360°或270°的包角圍繞所述曲軸(3)。66.根據權利要求65所述的系統，其特征在于，所述內部磁場單元(8a;34; 8b)均具有圍繞相應的曲柄臂(9a，9b)的圓弧狀內環區段的形狀，并且相應的圓弧狀內環區段以小于360°或270°的第一中心角(α)延伸。67.根據權利要求65或66所述的系統，其特征在于，所述外部磁場單元(11a，Ilb)均具有以徑向間隔圍繞相應的內部磁場單元(8a;34)的圓形幾何路徑的圓弧狀外環區段的形狀，并且相應的圓弧狀外環區段以小于360°或270°的第二中心角(β)延伸。68.根據權利要求59到67中任一項所述的系統，其特征在于， ?該系統具有振動傳感器，該振動傳感器聯接至所述往復活塞式發動機并且與所述功率控制元件互連，該振動傳感器用來檢測所述往復活塞式發動機中的由于相對高階特別是二階的不平衡慣性力和慣性扭矩而引起的振動，該慣性力和慣性扭矩是由所述曲軸(3)、所述至少一個第一連桿(5)、所述至少一個第二連桿(32)、所述第一活塞(27)和/或所述第二活塞(31)的運動而產生的;并且 ?所述功率控制元件(30)被互連并設計成使得以依賴于通過所述振動傳感器檢測到的振動的方式進行功率的分配，特別地以便減小或補償所產生的相對高階特別是二階的慣性力和慣性扭矩。69.根據權利要求59至68中任一項所述的系統，其特征在于， 所述往復活塞式發動機具有: ?氣缸體(I); ?曲軸箱(2)，該曲軸箱(2)至少部分地形成在所述氣缸體(I)中； ?所述曲軸(3)，所述曲軸(3)由可磁化材料構成并且被布置在所述曲軸箱(2)內從而能夠圍繞曲軸幾何軸線(4)旋轉； ?所述至少一個第一連桿(5)，所述至少一個第一連桿(5)以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的第一連桿軸承(6)中，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在連桿運動幾何空間(7)中進行連桿運動； ?第一內部磁場單元(8a; 34)，所述第一內部磁場單元布置在所述曲軸(3)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)與所述第一連桿軸承(6)軸向相鄰的第一曲柄臂(9a)上，使得所述第一內部磁場單元(8a;34)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在與所述連桿運動幾何空間(7)軸向相鄰的第一圓形幾何路徑(1a)上圍繞所述曲軸幾何軸線(4)循環；以及 ?第一外部磁場單元(I Ia; 37)，該第一外部磁場單元(I Ia; 37)以靜止方式布置在所述曲軸箱(2)中從而與所述第一圓形幾何路徑(1a)徑向間隔開， 其中，所述第一內部磁場單元(8a;34)和所述第一外部磁場單元(lla;37)被布置和設計成使得所述第一內部磁場單元(8a; 34)和所述第一外部磁場單元(I Ia; 37)—起形成第一機電轉換器(12a)，特別是電動機或發電機， 其中， ?所述第一曲柄臂(9a)具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第一緊固表面(13a); ?第一平衡配重(14a)在徑向方向上以形狀配合方式固定至所述第一緊固表面(13a); ?所述第一平衡配重(14a)由不可磁化材料構成;并且 ?所述第一內部磁場單元(8a;34)布置在所述第一平衡配重(14a)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向的一側。70.根據權利要求69所述的系統，其特征在于， ?所述第一內部磁場單元(8a;34)具有圓弧狀內環區段的形狀，該圓弧狀內環區段圍繞所述第一曲柄臂(9a)并且具有位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第一幾何軸線(15);并且 ?特別地，所述圓弧狀內環區段以大于135°的第一中心角(α)延伸。71.根據權利要求70所述的系統，其特征在于， ?所述第一外部磁場單元(lla;37)具有圓弧狀外環區段的形狀，該圓弧狀外環區段以徑向間隔圍繞所述第一內部磁場單元(8a;34)的第一圓形幾何路徑(1a)并且具有位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第二幾何軸線(18);并且 ?特別地，所述圓弧狀外環區段以大于135°的第二中心角(β)延伸。72.根據權利要求59至68中任一項所述的系統，其特征在于， 所述往復活塞式發動機具有: ?氣缸體(I); ?曲軸箱(2)，該曲軸箱(2)至少部分地形成在所述氣缸體(I)中； ?所述曲軸(3)，所述曲軸(3)由可磁化或不可磁化材料構成并且被布置在所述曲軸箱(2)內從而能夠圍繞曲軸幾何軸線(4)旋轉； ?所述至少一個第一連桿(5)，所述至少一個第一連桿(5)以可旋轉的方式安裝在所述曲軸(3)的第一連桿軸承(6)中，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在連桿運動幾何空間(7)中進行連桿運動； ?第一內部磁場單元(8a; 34)，所述第一內部磁場單元布置在所述曲軸(3)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)與所述第一連桿軸承(6)軸向相鄰的第一曲柄臂(9a)上，使得所述第一內部磁場單元(8a;34)相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向，并且在所述曲軸(3)的旋轉過程中在與所述連桿運動幾何空間(7)軸向相鄰的第一圓形幾何路徑(1a)上圍繞所述曲軸幾何軸線(4)循環；以及 ?第一外部磁場單元(I Ia; 37)，該第一外部磁場單元(I Ia; 37)以靜止方式布置在所述曲軸箱(2)中從而與所述第一圓形幾何路徑(1a)徑向間隔開， 其中，所述第一內部磁場單元(8a;34)和所述第一外部磁場單元(lla;37)被布置和設計成使得所述第一內部磁場單元(8a; 34)和所述第一外部磁場單元(I Ia; 37)—起形成第一機電轉換器(12a)，特別是電動機或發電機， 其中， ?所述第一曲柄臂(9a): -與第一平衡配重(14a)—體地形成;或者 -具有位于相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向并且與所述第一連桿軸承(6)相反地定位的一側的第一緊固表面(13a)，其中第一平衡配重(14a)在徑向方向上以形狀配合方式固定至所述第一緊固表面(13a)，并且所述第一平衡配重(14a)由可磁化或不可磁化材料構成； ?所述第一內部磁場單元(8a;34)布置在所述第一平衡配重(14a)的相對于所述曲軸幾何軸線(4)徑向向外指向的一側； ?所述第一內部磁場單元(8a;34)具有圓弧狀內環區段的形狀，該圓弧狀內環區段圍繞所述第一曲柄臂(9a)并且具有基本位于所述曲軸幾何軸線(4)上的第一幾何軸線(15);并且 ?所述圓弧狀內環區段以大于135°的第一中心角(α)延伸。73.根據權利要求69至72中任一項所述的系統，其特征在于， 所述第一內部磁場單元(8a;34)被推動到所述第一平衡配重(14a)上的第一線性引導件(17a)中并在所述第一線性引導件處軸向固定，該第一線性引導件(17a)在軸向方向上延伸并且相對于所述曲軸幾何軸線(4)在徑向方向和圓周方向上以形狀配合方式將所述第一內部磁場單元(8a; 34)固定。
【文檔編號】B60K6/485GK106030072SQ201480075874
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年12月19日
【發明人】A·舒藤巴赫·馮, K-H·格拉布赫爾
【申請人】Hvd公司