Четырехцилиндровый рядный двигатель внутреннего сгорания
Патент 1786312
Авторы
Классы МПК
Четырехцилиндровый рядный двигатель внутреннего сгорания
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании двигателей внутреннего сгорания, Цель изобретения - повышение качества уравновешивания. Цель достигается за счет выполнения коленчатого вала с кривошипами, расположенными под углом 120°, одинаковым направлением крайних кривошипов и удвоением массы поступательно движущихся частей крайнего цилиндра по сравнению с аналогичными массами средних цилиндров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4799364/28 (22) 06.03,90 (46) 07.01,93. Бюл. !ч. 1 (71) Ставропольский политехнический институт (72) Н.И.Бородастов (56) Попык .К.Г. Динамика автомоби!альных и тракторных двигателей. M.: Машиностроение, 1965, с,85, фиг,1,.
Патент ФРГ N 3447048, кл. F 16 F 15/24, 1986. (54) ЧЕТЫРЕХЦИЛИНДРОВЫЙ РЯДНЫЙ
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для уравновешивания четырехцилиндроаых рядных автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
Цель изобретения — повышение динамической уравновешенности.
На фиг.1 и 2 приведена схема кривошипно-шатунного механизма четырехцилиндрового рядного двигателя внутреннего сгорания.
Двигатель имеет цилиндры (на фиг, не показаны), коленчатый вал, содержащий кривошипы 1-4, с которыми связаны шатуны 5 и поршни 6 крайних цилиндров и шатуны 7 и поршни 8 средних цилиндров, Кривошипы вала размещены так, что в каждой паре смежных кривошипов угол между кривошипами равен 120О. а t:ðèâoøèïû крайних цилиндров совпадают по направлению. На продолжение щек вала размещены противовесы 9 и 10 одинаковой массы, отношение приведеннт2й массы М1, поступательно движущейся в крайнем цилиндре, к
„„SU ÄÄ 1786312А1 (я)5 F 16 F t5/22; 1= 02 В 75/06 (57) Изобретейие относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании двигателей внутреннего сгорания, Цель изобретения — повышение качества уравновешивания. Цель достигается за счет выполнения коленчатого вала с кривошипами, расположенными под углом
120О, одинаковым направлением крайних кривошипов и удвоением массы поступательно движущихся частей крайнего цилиндра по сравнению с аналогичными массами средних цилиндров. 1 з,п, ф-лы, 2 ил. аналогичной массе Mz в среднем цилиндре равно 1:2. Одноименные элементы шатунно-поршневых групп имеют одинаковые размеры и материал, двигатель имеет три внешних опоры, из которых две передние по бокам — в средней части двигателя, а задняя — сзади коробки передач автомобиля, авек
Двигатель работает следующим абра- ( зом.
Противовесы 9 и 10 обеспечивают динамическую уравновешенность двигателя по центробежным силам от масс каждого из кривошипов 1-4 и частей масс шатунов 5 и 7, приведенных к шейке соответствующего кри- . ЬЭ вошипа, при этом неуравновешенных моментов от центробежных сил не возникает, сила
° авей инерции РК1 первого порядка для крайнего цилиндра находится из выражения
Р 1=С cos (F), где F — угол поворота первого кривошипа от начала отсчета;
С вЂ” параметр двигателя, определяемым массой М1, радиусом кривошипа и угловой скоростью вэлэ.
1786312
Аналогично сила инерции Рс1 первого порядка средних цилиндров
Рс =2. С" cos (F+120), Pc1=2-С cos (F+240), поскольку Мг=2 М1 и имеется угловой сдвиг кривошипов.
Сумма сил инерции первого порядка
Р1=С.cos(F)+2 С cos (F+120)+2 С cos (F+240)+C cos (F)=0.
Аналогично сумма сил инерции второго порядка равна нулю.
Момент сил инерции первого порядка относительно точки пересеченйя осей вала и четвертого цилиндра равен
Т1=3 А С. cos (F)+2 А.2 С-cos (F+120) +А 2
С cos (F+240)=1,732. А С.cos (F), где А — расстояние между осями цилиндров.
Аналогично момент сил инерции второго порядка
T2=-1,732 А С Y sin (2 F), где Y — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.
Суммарный момент, который действует в плоскости осей цилиндров, равен
T= Tl+T2=1,732 А С ((cos(F) — Y. sin (2 F)), Максимальное значение этого неуравновешенного момента при F=O
Тм=1,732 А С, Максимальная реакция на передней опоре получается из соотношений:
2 R В =1,732 А С, R — — 0,866 А С/В, где  — расстояние между задней и передними опорами.
Принимая В=10 А, получаем R=0,0866 С, У двигателя-прототипа с плоской схемой коленчатою вала аналогичная реакция равна, половине неуравновешенной суммарной силы инерции второго порядка:
RA=2 С У, Отношение сопоставляемых реакций при Y=0,28 представим таким образом:
R/Яд=1/6,47, Как видно, уменьшение максимального значения реакции происходит более чем в 6 раз.
В варианте двигатель имеет следующее соотношение параметров;
Rc Bk+k — =2—
Rk Bc+k где Rc, Rk — радиусы кривошипов среднвго и крайнего;
Вс, Вк — плотность материала поршня, соответственно, среднего и крайнего цилиндров;
k М/Ч вЂ” параметр конструкции;
М, Ч вЂ” масса поршневой головки шатуна и обьем материала поршня, соответственно одинаковые для всех цилиндров двигателя.
Массы противовесов 9 и 10 в этом варианте не одинаковы. Двигатель работает аналогично рассмотренному с той особенностью, что укаэанный эффект по повышению динамической уравновешенности достигают при использовании для поршней материалов с различной плотностью при одинаковых размерах однойменных элементов шатунно-поршневых групп, что служит упрощению технологии, и разных противовесах, в примере приняты: для крайнего поршня — силумин (Bk=2700 кг/м, для з среднего — сталь (Bc=7700 кг/мз), k = 1000 кг/мз получим — = 0.85, Rk
Это значит, что радиусы кривошипов 2 и 3 меньше, чем у кривошипов 1 и 4 на 15 ф анализ уравновешенности, выполненный
20 на основе результатов более точных расчетов на ЭВМ с учетом опрокидывающих моментов, показал, что максимальная реакция на опоре от суммы моментов уменьшается в
3 2 раза, это свидетельствует о значитель25 ном уменьшении вибраций и расхода топлива по сравнению с аналогами и приближении двигателя к более дорогому шестицилиндровому варианту по уровню обеспечиваемой комфортабельности авто30 мобиля. Двигатель рекомендуется применять вместо аналогичных четырехцилиндровьгх рядных двигателей с плоской и крестообразной схемами коленчатого вала.
35 Формула изобретения
1.Четырехцилиндровый рядный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, связанные с ним шатуны, поршни и цилиндры, отличающийся
40 тем, что, с целью уравновешивания, коленчатый вал выполнен с кривошипами, три из которых расположены под углом 120, а первый и четвертый совпадают по направлению и m>=2m .
45 2, Двигательпоп.1,от л ича ю щи йся тем, что шатунно-поршневые группы всех цилиндров выполнены одинаковыми по размерам, поршни крайних и средних цилиндров выполнены из разных материалов, а отно50 шение радиусов кривошипав крайних и средних цилиндров находится из условия йс 8k+k
Rk Bc+k где m> — поступательно движущаяся масса
55 среднего цилиндра, состоящая из массы поршневого комплекта и массы шатуна, статически приведенной к поршню;
mg — поступательно движущаяся масса крайнего цилиндра;
1786312 о
5 Составитель Н.Бородастов
Техред M.Ìoðãåíòàë
Корректор Л,Ливринц
Редактор
Заказ 239 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101
Rc, Як- радиусы кривошипов соответственно средних и крайних цилиндров;
Вс, Вк — плотности материалов поршней среднего и крайнего цилиндров;
k = — — параметр конструкции;
M I/ — объем поршня, одинаковый для средних и крайних цилиндров;
М- масса поршневых головок шатунов, одинаковая для средних и крайних цилинд5 ров.