Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при конструировании и разработке одноцилиндровых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Технический результат заключается в упрощении конструкции и уменьшении габаритов двигателя при обеспечении допустимой степени неуравновешенности. ДВС содержит цилиндр (1), коленчатый вал (2) с противовесами (3). Уравновешивающий вал с противовесом (3) выполнены за одно целое в виде ступенчатого полуцилиндра (4). Две ступени меньшего диаметра расположены напротив щек коленчатого вала (2), а ступень большого диаметра размещена между щек коленчатого вала (2) и снабжена срезами (8) и (9), подключенными к диаметральной плоскости (10) полуцилиндра (4) под углом =40...50° и проходящими через линии (11)и(12) пересечения диаметральной плоскости (10) с цилиндрическими поверхностями ступеней меньшего диаметра. Полуцилиндр (4) установлен в картере двигателя таким образом, что его ось (15) симметрии параллельна оси (16) цилиндра двигателя при положении поршня в верхней мертвой точке. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано при конструировании и разработке одноцилиндровых двигателей внутреннего сгорания.

Известна система уравновешивания сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс одноцилиндрового ДВС (см.заявку Великобритании N 2172662, F 16 F 15/26, опубл. 24.09.86). Эта система содержит противовесы, установленные на продолжении щек коленчатого вала, два противовеса, вращающиеся на подшипниках относительно оси коленчатого вала в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала с его скоростью, и два уравновешивающих вала, вращающихся в противоположных направлениях с удвоенной скоростью вращения коленчатого вала.

Система противовесов коленчатого вала и противовесов, вращающихся со скоростью коленчатого вала, уравновешивает силы инерции первого порядка, а уравновешивающие валы, вращающиеся с удвоенной скоростью - силы инерции второго порядка.

Недостаток этой системы заключается в том, что она значительно усложняет конструкцию двигателя и увеличивает его габаритные размеры, поэтому силы инерции второго порядка, как правило, не уравновешивают.

Известен также одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (см. заявку N 63-19740 Японии F 16 F 15/26, опубл. 25.04.88). Этот двигатель содержит коленчатый вал с противовесом и отдельный уравновешивающий вал с противовесом, ось вращения которого параллельна оси коленчатого вала. Валы вращаются с одинаковой частотой в противоположных направлениях, благодаря чему уравновешиваются силы инерции первого порядка.

Для гашения моментов, создаваемых относительно оси коленчатого вала силами инерции возвратно-поступательно движущихся масс и противовесом уравновешивающего вала, ось цилиндра смещена от оси коленчатого вала в направлении оси уравновешивающего вала.

Этому двигателю, принятому за прототип, присущи все недостатки, свойственные двигателю с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом: большие силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, различная скорость поршня при его прямом и обратном ходе, неодинаковые углы отклонения шатуна в разные стороны от оси цилиндра и др.

Задачей, решаемой изобретением, является упрощение конструкции и уменьшение габаритов двигателя при обеспечении допустимой степени неуравновешенности.

Поставленная задача решается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, коленчатый вал с противовесами, размещенными на продолжении его щек, расположенный параллельно оси коленчатого вала уравновешивающий вал с противовесом, выполненные за одно целое в виде ступенчатого полуцилиндра, образованного полуцилиндрами различных диаметров, причем две ступени полуцилиндра меньшего диаметра расположены напротив щек, а ступень полуцилиндра большего диаметра - между щек коленчатого вала и снабжена боковыми срезами, наклоненными к диаметральной плоскости полуцилиндра под углом 40... 50o и проходящими через линии пересечения диаметральной плоскости с цилиндрическими поверхностями ступеней полуцилиндра меньшего диаметра.

Выполнение уравновешивающего вала с противовесом в форме ступенчатого полуцилиндра обеспечивает уменьшение габаритов и упрощает конструкцию. Размещение ступени полуцилиндра большего диаметра между щек коленчатого вала позволяет приблизить уравновешивающий вал с противовесом к оси коленчатого вала, а следовательно, уменьшить габаритные размеры двигателя и уменьшить моменты, создаваемые относительно оси коленчатого вала силами инерции возвратно-поступательно движущихся масс и центробежными силами инерции от уравновешивающего вала совместно с противовесом. Боковые срезы на ступени полуцилиндра, расположенной между щек коленчатого вала, позволяют дополнительно приблизить уравновешивающий вал к оси коленчатого вала вследствие устранения встречи нижней головки шатуна с полуцилиндром и, таким образом, дополнительно уменьшить габаритные размеры двигателя.

На фиг. 1 дано схематичное выполнение уравновешивающего вала в двигателе.

На фиг 2 - ступенчатый полуцилиндр.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, коленчатый вал 2 с противовесами 3, уравновешивающий вал с противовесом, выполненные в виде ступенчатого полуцилиндра 4, причем две ступени 5 и 6 меньшего диаметра расположены напротив щек коленчатого вала, а ступень 7 полуцилиндра большего диаметра - между щек коленчатого вала и снабжена срезами 8 и 9, наклоненными к диаметральной плоскости 10 полуцилиндра под углом и проходящими через линии 11 и 12 пересечения диаметральной плоскости 10 с цилиндрическими поверхностями 13 и 14 ступеней 5 и 6 меньшего диаметра. Полуцилиндр 4 установлен в картере двигателя таким образом, что его ось 15 симметрии параллельна оси 16 цилиндра двигателя при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ).

Двигатель работает следующим образом. При вращении коленчатого вала 2 в одну сторону (например, по часовой стрелке) ступенчатый полуцилиндр 4 с помощью шестеренчатой передачи вращается в другую сторону (в данном случае против часовой стрелки). Противовесы 3 коленчатого вала и ступенчатый полуцилиндр 4 сориентированы таким образом, что при положении поршня в ВМТ их центробежные силы направлены вниз от цилиндра параллельно его оси и поэтому их сумма полностью уравновешивает силу инерции первого порядка (при положении поршня в ВМТ она направлена вверх по оси цилиндра).

При этом вследствие смещения оси ступенчатого полуцилиндра 4 от оси коленчатого вала суммарная центробежная сила противовесов 3 коленчатого вала 2 и полуцилиндра 4 также смещена от оси коленчатого вала в сторону полуцилиндра 4, в результате чего возникает незначительный опрокидывающий момент, передающийся на опоры двигателя.

При других углах поворота коленчатого вала центробежные силы инерции от противовесов 3 и полуцилиндра 4 не параллельны оси цилиндра и поэтому их можно разложить на вертикальные и горизонтальные составляющие. При этом горизонтальные составляющие центробежных сил противовесов 3 и полуцилиндра 4 взаимно уравновешиваются, но дают небольшой опрокидывающий момент, так как они расположены не в одной горизонтальной плоскости, а вертикальные составляющие уравновешивают силы инерции первого порядка.

Наименьшие габаритные размеры двигателя достигаются при минимальном расстоянии между осями коленчатого вала 2 и ступенчатого полуцилиндра 4, для чего боковые срезы 8 и 9 на ступени 7 полуцилиндра 4, расположенной между щек коленчатого вала, выполнены под углом в пределах = 40...50o, а уменьшение центробежной силы полуцилиндра 4 из-за боковых срезов компенсировано увеличением диаметра полуцилиндра. При углах < 40o расстояние между осями коленчатого вала и полуцилиндра увеличивается для устранения встречи нижней головки шатуна с боковым срезом полуцилиндра, а при углах наклона > 50o расстояние между осями коленчатого вала и полуцилиндра увеличивается для устранения встречи нижней головки шатуна с цилиндрической поверхностью полуцилиндра, так как в этом случае для сохранения статического момента полуцилиндра требуется увеличение его наружного диаметра.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, коленчатый вал с противовесами, размещенными на продолжении его щек, расположенный параллельно оси коленчатого вала, уравновешивающий вал с противовесом, отличающийся тем, что уравновешивающий вал с противовесом выполнены за одно целое в виде ступенчатого полуцилиндра, образованного полуцилиндрами различных диаметров, две ступени полуцилиндра меньшего диаметра расположены напротив щек коленчатого вала, а ступень полуцилиндра большего диаметра размещена между щек коленчатого вала и снабжена боковыми срезами, выполненными под углом 40 ... 50o к диаметральной плоскости полуцилиндра и проходящими через линии пересечения диаметральной плоскости с цилиндрическими поверхностями ступеней полуцилиндра меньшего диаметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.08.2005        БИ: 24/2005



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к уравновешиванию машин, а более точно к устройствам уравновешивания сил инерции поступательно движущихся масс в поршневых машинах, и может быть использовано для уменьшения колебаний поршневых машин, преимущественно двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с шатунно-кривошипными механизмами преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатых валов, и наоборот

Изобретение относится к уравновешиванию машин, а именно к устройствам уравновешивания моментов сил инерции поступательно движущихся масс в поршневых машинах, и может быть использовано для уменьшения колебаний поршневых машин, преимущественно двигателей внутреннего сгорания, с шатунно-кривошипными механизмами преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатых валов

Изобретение относится к уравновешиванию машин, а более точно к механизмам уравновешивания сил инерции и моментов сил инерции в машинах, и может быть использовано для уменьшения колебаний поршневых машин, преимущественно двигателей внутреннего сгорания, с шатунно-кривошипными механизмами преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатых валов

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при уравновешивании подвижных масс станов холодной прокатки труб с подвижной и стационарной клетью для уравновешивания динамического момента на валу привода

Изобретение относится к кривошипно-ползунным преобразователям нращателыюго движения в вознратно-поступательное и найдет применение в частности в поршневых машинах

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания моментов сил инерции в машинах с рычажными преобразующими механизмами

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания кривошипно-шатунного механизма, в частности двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано как стационарный двигатель для дизель-электрической станции и как энергетическая установка для судна

Изобретение относится к поршневым двигателям, в частности к двигателям внутреннего сгорания

Изобретение относится к поршневым двигателям, в частности к балансировочному валу поршневого двигателя. Уравновешивающий вал (1) включает опорную шейку (2), на которой уравновешивающий вал (1) установлен в подшипнике, участок (10), на котором зубчатое колесо (5) соединено с уравновешивающим валом без возможности проворота или на котором уравновешивающий вал (1) и зубчатое колесо (5) выполнены монолитно, и участок (8) дисбаланса, на котором расположен дисбаланс, причем зубчатое колесо выполнено из чугуна с шаровидным графитом с незакаленными зубьями (11). Изобретение также относится к зубчатому колесу для уравновешивающего вала и поршневому двигателю с установленным в нем уравновешивающим валом (1). В случае установки через подшипники скольжения уравновешивающий вал (1) может быть выполнен из стали или чугуна, а его опорные шейки (2) могут быть выполнены закаленными или незакаленными. Если уравновешивающий вал (1) устанавливается в подшипниках качения с прямым контактом тел качения с рабочей поверхностью подшипника, то его выполняют из стали, а опорную шейку закаливают. Изобретение направлено на повышение эксплуатационной стойкости. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

Система (131) масс противоположного вращения предназначена для использования с рядным четырехцилиндровым двигателем внутреннего сгорания, содержащим масляный поддон (134) и имеющим последовательность работы цилиндров 1-3-4-2 (4.1, 4.3, 4.4, 4.2), для уравновешивания знакопеременных усилий второго порядка, образуемых на ведущем валу двигателя. Система размещена в масляном поддоне и содержит центральную опору (21) и две пары эксцентриковых масс (22, 23, 24, 25) противоположного вращения, выступающие с двух противоположных сторон опоры, и два зубчатых колеса (28, 29), каждое из которых размещено соосно с соответствующей парой эксцентриковых масс противоположного вращения. Каждое зубчатое колесо размещено между двумя соответствующими эксцентриковыми массами и остается с одной стороны центральной опоры. Зубчатые колеса зацепляются друг с другом. Одно из зубчатых колес выполнено с возможностью приведения во вращение соответствующей шестерни приводного вала. Уменьшаются габариты системы. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение может быть использовано в рядных двигателях внутреннего сгорания, применяемых для моторных транспортных средств. Многоцилиндровый рядный двигатель внутреннего сгорания для моторного транспортного средства содержит коленчатый вал (10), выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси (15) во время работы двигателя, совокупность колен (11, 12, 13) кривошипа, расположенных друг за другом вдоль оси коленчатого вала. Каждое колено (11, 12, 13) кривошипа связано с поршнями соответствующего цилиндра (1, 2, 3) двигателя. Двигатель снабжен компенсирующим устройством для по меньшей мере частичной компенсации инерционных сил, образуемых на коленчатом валу (10) вращающимися массами. Компенсирующее устройство содержит по меньшей мере две уравновешивающих массы (31, 32). Имеется устройство для изменения положения по меньшей мере одной уравновешивающей массы (31) относительно коленчатого вала (10) в зависимости от частоты вращения двигателя. Раскрыт способ эксплуатации в транспортном средстве многоцилиндрового рядного двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в уменьшении частоты колебаний жесткого корпуса трансмиссии в направлении вдоль транспортного средства при изменении частот вращения двигателя. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к многоцилиндровому рядному двигателю внутреннего сгорания для моторного транспортного средства, содержащему коленчатый вал (10), вращающийся вокруг оси (15) коленчатого вала во время работы двигателя внутреннего сгорания, и множество колен (11, 12, 13) кривошипа, следующих друг за другом по оси коленчатого вала, причем каждое колено (11, 12, 13) кривошипа связано с соответствующим цилиндром (1, 2, 3) в двигателе внутреннего сгорания, и компенсирующее устройство для по меньшей мере частичной компенсации инерционных сил, образуемых на коленчатом валу (10) вращающимися массами. Компенсирующее устройство содержит по меньшей мере две уравновешивающие массы (31,32), причем они расположены с учетом тензора инерции таким образом, что возникающий во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания вектор колебания трансмиссии проходит под углом γ≠0 относительно вертикали, причем результирующее колебание тангажа трансмиссии меньше, чем в варианте с вертикально направленным вектором колебания. Техническим результатом является улучшение устойчивости к вибрациям транспортного средства. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при конструировании и разработке одноцилиндровых двигателей внутреннего сгорания

Наверх