Коленчатый вал
Реферат
Использование: в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), цилиндры которых образуют пары. Сущность изобретения: каждая шатунная шейка коленчатого вала выполнена ступенчатой, из двух жестко соединенных между собой полушеек, которые расположены с угловым смещением относительно друг друга на 10-30o. Изобретение обеспечивает работу ДВС в так называемом "дуплетном" режиме, при котором поршни пары цилиндров перемещаются с небольшим фазовым сдвигом, и позволяет повысить экономичность ДВС. 4 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к коленчатым валам двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известны коленчатые валы [1] шатунные шейки которых расположены с угловым сдвигом относительно друг друга. Однако такие коленчатые валы непригодны для так называемых "дуплетных" ДВС, в которых цилиндры образуют пары и поршни каждой пары цилиндров перемещаются с небольшим фазовым сдвигом. Известен коленчатый вал [2] содержащий щеки и шатунные шейки, выполненные ступенчато из двух жестко соединенных полушеек. Однако такой коленчатый вал не обеспечивает необходимого для работы дуплетного ДВС фазового сдвига, так как полушейки расположены в одной плоскости, проходящей через ось коленчатого вала. Задача изобретения создание коленчатого вала, обеспечивающего работу цилиндров ДВС в дуплетном режиме. Эта задача решается за счет того, что у коленчатого вала, содержащего щеки и шатунные шейки, выполненные ступенчато из двух жестко соединенных полушеек, последние расположены с угловым смещением относительно друг друга на 10-30o. На фиг. 1 изображена часть вала с шатунной шейкой, выполненной согласно изобретению; на фиг. 2 коленчатый вал, установленный в дуплетном ДВС; на фиг. 3 зависимость объема камеры сгорания ДВС от угла поворота предлагаемого коленчатого вала; на фиг. 4 то же для ДВС с обычным коленчатым валом. Предлагаемый коленчатый вал содержит щеки 1, между которыми расположены шатунные шейки. Каждая из шеек состоит из двух жестко соединенных друг с другом полушеек 2, на которых установлены шатуны 3 с поршнями 4, перемещающимися в цилиндрах 5, образующих друг с другом пару. Полушейки 2 шейки смещены относительно друг друга на угол 10-30o. Цилиндры 5 образуют пару с общей камерой сгорания 6, снабженной клапанами 7 и свечой зажигания 8. При вращении коленчатого вала 1 поршни 4 перемещаются с небольшим сдвигом по фазе, определяемым угловым смещением полушеек 2 относительно друг друга. Например, левый поршень ( фиг. 1) движется с опережением на некоторую величину по сравнению с правым поршнем. В результате перемещения поршней по синусоидальному закону, а также благодаря фазовому сдвигу между ними зависимость объема V общей камеры сгорания от угла поворота коленчатого вала принимает вид, представленный на фиг. 3 (для сравнения на фиг. 4 приведена аналогичная зависимость для ДВС с обычным коленчатым валом). При наличии общей камеры сгорания 6 рабочие такты в обоих цилиндрах 5 происходят одновременно дуплетом. При сравнении зависимостей, показанных на фиг. 3 и 4, видно, что в ДВС с предлагаемым коленчатым валом процесс "а" нарастания объема V камеры сгорания происходит быстрее, чем в ДВС с обычным коленчатым валом. Следовательно скорость всасывания воздуха через карбюратор выше, что улучшает качество горючей смеси (повышается степень распыления топлива). Далее следует более быстрое сжатие ("б" по сравнению с "б") рабочей смеси и более длительная выдержка ("в" по сравнению с "в"). Это способствует лучшему подогреву и испарению топлива, что увеличивает КПД. Следующий такт (рабочий) происходит с большей скоростью нарастания ("г" по сравнению с "г") объема камеры сгорания, что лучше согласуется с коротким временем горения топливной смеси. При угле смещения менее 10o характеристика отношения объема камеры сгорания к углу поворота коленчатого вала приближается к синусоиде и теряет свое преимущество. При угле смещения более 30o, как показали эксперименты, происходит падение мощности ДВС в связи с недостаточной степенью сжатия горючей смеси. Таким образом угловое смещение полушеек шейки на 10-30o и, следовательно, соответствующий фазовый сдвиг при перемещении поршней позволяет увеличить время подготовки рабочей смеси и повысить ее качество перед воспламенением, а также увеличить эффективный рабочий ход коленчатого вала, что приводит к повышению экономичности ДВС.Формула изобретения
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, содержащий щеки с размещенными между ними шатунными шейками, каждая из которых выполнена ступенчатой, в виде двух жестко соединенных между собой полушеек для установки шатунов, отличающийся тем, что полушейки шатунных шеек расположены с угловым смещением относительно друг друга на 10 30o.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4