Четырехцилиндровый рядный двигатель внутреннего сгорания

(9) (1) А 1 ЕСПУБЛИ Р 02 В 75/06 1)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВ ий инсл. М 1кий политехни тов Динам ателе фиг,1, М 344 иьных и ностроеавтомоМ.; Маш8. кл. Р 6 Р 15/ ИЛИНДРОВЫЙ УТРЕННЕГО СГ ЯДНЫЙАНИЯ аналог равно но-пор размер внешн бокам- сзади Дви зом.едующим обрапечивают динадвигателя покаждого из кришатунов 5 и 7, ствующего кри- .шенных момен- возникает, сила а для крайнего кения(54) ЧЕТЫРЕХЦДВИГАТЕЛЬ ВН 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 четырехци линдрового 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 120 О. а кривошипы крайних цилиндров совпадают по направлению. На продолжение щек вала размещены противовесы 9 и 10 одинаковой массы, отношение приведеннт)й массь М 1, поступательно движущейся в крайнем цилиндре, к(57) 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 О, 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. чной массе М 2 в среднем цилиндре:2, Одноименные элементы шатуншневых групп имеют одинаковыеы и материал, двигатель имеет три ах опоры, из которых две передние пов средней части двигателя, а задняякоробки передач автомобиля, ааввйгатель работает сл Противовесы 9 и 10 обесмическую уравновешенностьцентробежным силам от массвошипов 1-4 и частей массприведенных к шейке соответвошипа, при этом неуравноветов от центробежных сил неинерции РК 1 первого порядкцилиндра находится из выраРи=С сов (Е),где Р - угол поворота первого кривошипа отначала отсчета;С - параметр двигателя, определяемыммассой М), радиусом кривошипа и угловойскоростью вдлэ.Аналогично сила инерции Рс 1 первогопорядка средних цилиндровРс=г С соз (Е+120),Рс 1=2.С соз (Е+240),поскольку М 2=2 М 1 и имеется угловойсдвиг кривошипов.Сумма сил инерции первого порядкаР 1=С соз(Е)+2 С соз (Е+120)+2 С соз(Е+240)+С соз (Е)=0,Аналогично сумма сил инерции второгопорядка равна нулю.Момент сил инерции первого порядкаотносительно точки пересеченйя осей валаи четвертого цилиндра равенТ 1=3 А С соз (Е)+2 А 2 С сов (Е+120) +А 2С соз (Е+240)=1;732 А Ссоз (Е),где А - расстояние между осями цилиндров.Аналогично момент сил инерции второго порядкаТ 2=-1,732 АС У зп (2 Е),где У - отношение радиуса кривошипа кдлине шатуна.Суммарный момент, который действуетв плоскости осей цилиндров, равенТ=Т 1+Т 2=1,732 А С соз(Е)-У за (2 Е,Максимальное значение этого неуравновешенного момента при Е=ОТм=1,732 А С;Максимальная реакция на переднейопоре получается из соотношений:2 ВВ =1,732 АС,В -- 0,866 АС/В,где В - расстояние между задней и передними опорами,Принимая В=10 А, получаем В=0,0866 С,У двигателя-прототипа с плоской схемой коленчатою вала аналогичная реакцияравна, половине неуравновешенной суммарной силы инерции второго порядка:ВА=2 фСУ,Отношение сопоставляемых реакцийпри У=0,28 представим таким образом:В/ВА=1/6,47,Как видно, уменьшение максимальногозначения реакции происходит более чем в 6раз.В варианте двигатель имеет следующеесоотношение параметров;Вс . Вк+- =2 -- ,В Вс+Кгде Вс, В - радиусы кривошипов среднегои крайнего;Вс, Вк - плотность материала поршня,соответственно, среднего и крайнего цилиндров;1 М/Ч - параметр конструкции;М, Ч - масса поршневой головки шатунаи обьем материала поршня, соответственноодинаковые для всех цилиндров двигателя, 10 Массы противовесов 9 и 10 в этом варианте не одинаковы. Двигатель работает аналогично рассмотренному с тойособенностью, что укаэанный эффект по повышению динамической уравновешенности достигают при использовании для поршнейматериалов 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 (Вк=2700 кг/м, длязсреднего - сталь (Вс=7700 кг/мз), К = 1000кг/м получим- с =0,85,ВЭто значит, что радиусы кривошипов 2и 3 меньше, чем у кривошипов 1 и 4 на 150анализ уравновешенности, выполненный20 на основе результатов более точных расчетов на ЭВМ с учетом опрокидывающих моментов, показал, что максимальная реакцияна опоре от суммы моментов уменьшается в3,2 раза, это свидетельствует о значитель 25 ном уменьшении вибраций и расхода топлива по сравнению с аналогами иприближении двигателя к более дорогомушестицилиндровому варианту по уровнюобеспечиваемой комфортабельности авто 30 мобиля,Двигатель рекомендуется применятьвместо аналогичных четырехцилиндровьгхрядных двигателей с плоской и крестообразной схемами коленчатого вала.35 Формула изобретения1.Четырехцилиндровый рядный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, связанные с ним шатуны,поршни и цилиндры, о т л и ч а ю щ и й с я40 тем, что, с целью уравновешивания, коленчатый вал выполнен с кривошипами, три изкоторых расположены под углом 120, апервый и четвертый совпадают по направлению и гл 1=2 а 2.45 2, Двигатель по п.1, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что шатунно-поршневые группы всех цилиндров выполнены одинаковыми по размерам, поршни крайних и средних цилиндроввыполнены из разных материалов, а отно 50 шение радиусов кривошипав крайних исредних цилиндров находится из условияВс Вк+% . Вс+Мгде в 1 - поступательно движущаяся масса55среднего цилиндра, состоящая из массы поршневого комплекта и массы шатуна, статически приведенной к поршню;а 2 - поступательно движущаяся массакрайнего цилиндра;178 б 312Составитель Н.Бородастов Техред М.Моргентал орректор Л,Ливрин еда кто Заказ 239 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина Вс, Вк- радиусы кривошипов соответственно средних и крайних цилиндров;Вс, Вк - плотности материалов поршней среднего и крайнего цилиндров;К = -- параметр конструкции;М Ч - обьем поршня, одинаковый для средних и крайних цилиндров; М- масса поршневых головок шатунов,одинаковая для средних и крайних цилинд 5 ров.