CN1435560A - 多气缸内燃机的曲轴配置角的确定方法以及多气缸内燃机 - Google Patents

多气缸内燃机的曲轴配置角的确定方法以及多气缸内燃机 Download PDF

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Abstract

一种确定降低多气缸的往复式内燃机中产生的起振力的最合适的曲轴配置角方法。该方法在直角座标系中求出使|fk|的偶数次方最小化的曲轴行程配置角αj(j＝1、2…n)。其中，|fk|＝abs{[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t}是M(k)＝FkL[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t＝FkL·fk，除FkL后的不平衡力偶的无量纲的系数的绝对值，M(k)是在使曲轴行程数n的多气缸往复式内燃机中的作为起振力作用m次的不平衡力的和F(m)＝Fm[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t＝Fm·gm的无量纲系数的绝对值|gm|＝abs{[1 1…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t}无限接近0的条件下，把各曲轴行程的k次不平衡力以各气缸间的距离L加权的形式表示的不平衡力偶。

Description

多气缸内燃机的曲轴配置角的确定 方法以及多气缸内燃机
技术领域
本发明涉及确定多气缸往复式内燃机中对其振动影响最大的各气缸的曲轴行程配置角(点火间隔)的方法，该方法使作为起振力作用的不平衡力偶最小；并涉及已确定不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角的4冲程单列7气缸或者V型14气缸内燃机，单列9气缸或者V型18气缸内燃机，以及2冲程单列8气缸内燃机。
背景技术
作为在往复式内燃机内产生的振动源的起振力，包括不平衡力、外部力偶、内部力偶、转矩变动等，振动包括机器主体振动、曲轴扭转振动等多种。
在多气缸往复式内燃机中，起振力产生的主要原因是该内燃机中的运动部分的惯性力和气缸内的爆发力，但是由于改变各气缸的曲轴行程的配置角，各气缸的起振力的方向就改变，因此，内燃机整体的起振力，受曲轴行程配置角的影响很大。
本发明者们，首先提供了在多气缸往复式内燃机中，在许可范围内，抑制由于不等间隔地形成曲轴行程配置角产生的不平衡力，不论其气缸数的多少可能谋求把成为问题的起振力降到必要的程度的最合适的曲轴行程配置角的确定曲轴行程配置角的方法。(特开2001-65443号)。
即，其曲轴行程配置角的确定方法是求使fk最小化的曲轴配置角αj。(αj是各气缸间相对的配置角度，其中1个固定)
其中，fk＝{[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn))]t}，是在使gm控制在容许值内这样的制约条件下，下述的不平衡力偶M(m)的无量纲系数；
其中，gm＝{[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn))]t}，是相对于不平衡力偶M(k)的、m次的不平衡力
F(m)＝Fm[11…1][exp(im·α1)exp(ik·α2)…exp(im·αn))]t＝Fm·gm(这里，m是想收容在容许内的不平衡力的次数(可以是多个)例如1以及2、Sj是第j个曲轴行程的曲轴方向的无量纲座标、座标从基准曲轴行程以正负值表现、Sj＜0也可以。当第j个为基准曲轴行程的时候Sj＝0、t表示行列转置的参数)的无量纲系数；
其中，M(k)＝FkL[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn))]t＝FkL·fk是将在多气缸往复式内机(气缸数、即曲轴行程数n)中的各气缸的k次的不平衡力Fj，Fj＝Fk·exp(ik·αi)
(这里Fk是k次的不平衡的大小，i＝(-1)1/2、αj是第j个曲轴行程的配置角j＝1、2、…n)以各气缸间的距离L加权、再用加法的形式表示，作为起振力作用k次的不平衡力偶。
另一方面，到目前为止，因为担心7气缸、9气缸的内燃机由不平衡力产生振动、而尽量不用，所以采用8气缸代替7气缸、10气缸代替9气缸，这样不经济的方式。另外，即使8、10气缸等是相对地振动小的机器，但是在更进一步要求低振动化的场合，必须通过平衡器等附加装置降低振动。
另外，在客船等为降低振动在相对船体弹性(防振)支撑内燃机的场合，由于不平衡力引发的力偶的影响作用大，内燃机的振动加大，与该内燃机连接的配置管等容易受损伤，因此，盼望提供具有适合上述的非线性最适化条件的振动少的曲轴行程配置角的内燃机。
但是，提供具有适合上述非线形最适化条件的不等间隔曲轴配置的内燃机并非容易。
发明内容
本发明以下述内容为课题，即提供通过找出使M(k)中的无量纲系数fk，fk＝{[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t}最小化的曲轴行程配置触点间隔、能使作为起振力作用的不平衡力偶最小化的曲轴行程配置角的实用的确定方法。其中，M(k)是用多气缸往复式内燃机中的各气缸的不平衡力对各气缸的距离加权的方式再相加表示的k次的不平衡力偶，
M(k)＝FkL[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t＝FkL·fk，
以及提供具有这样获得的曲轴行程配置角的4冲程单列7气缸内燃机和单列9气缸内燃机、在V型地配置气缸的14、18气缸内燃机中、在一个曲轴行程中安装，互相对向的V排列的气缸的两侧的活塞/连杆、可以表记和各个单列7、9气缸内燃机相同的起振力的内燃机、以及2冲程单列8气缸内燃机。
本发明为解决上述的课题，提供以用直角座标系求出使|fk|的偶次方最小化的曲轴行程配置角αj为特征的多气缸往复式内燃机的曲轴配置角的确定方法。
其中，|fk|是M(k)＝FkL[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t＝FkL·fk，除去FkL的不平衡力偶的无量纲的系数的绝对值，(这里，Sj是第j个的曲轴行程的曲轴方向的无量纲座标，座标从基准曲轴行程，用正负值表示，也可以有Sj＜0，第j个为基准曲轴行程时，Sj＝0)
其中，|fk|＝abs[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t
M(k)是在将多气缸往复式内燃机(曲轴行程数n)中作为起振力作用m次的不平衡力的和F(m)＝Fm[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t＝Fm·gm(这里m是想收在容许范围内的不平衡力的次数(可以是复数)例如1以及2·i＝(-1)1/2，αj是第j个曲轴行程的配置角j＝1、2…，n)除去Fm的不平衡力的无量纲的系数的绝对值|gm|的m＝1，m＝2的双方为零、或者使双方无限接近于0、或者在设置内燃机的周围环境容许的有限值以下的约束条件下，用各曲轴行程的k次不平衡力乘对各气缸间的距离(气缸间隔)L加权方式表现的不平衡力偶，
其中，|gm|＝abs{[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t}。
在通过本发明的曲轴行程配置角的确定方法中，关于首先提出的作为起振力作用的不平衡力的无量纲的系数fk，在实用上可以只以f1作为对象。原因是若f2也同时地最小化则限制过于严格，会失去解的自由度的方向。另外，关于f2，如以后叙述的实施方式中所示比等点火间隔的场合也减少或者既便增加也很少，几乎没有影响，因而，和等间隔点火相比如果不是大增，就可以留在作为可以检查项目中。另外，关于内部力偶也同样。
另外，在考虑不平衡力和不平衡偶力方面，一般地3次以上非常小，可以不考虑。
另外，上述目的函数f1在照原样求解方面，不适当，因而将其置换成|f1|2，如上所述，通过SQP法或者Newton-Raphson法等的非线性计算法的逐次求解程序用上述的确定方法可以得出解。
另一方面，用exp(ik·αj)的复数矢量的极座标系，为得到使|f1|2最小化的αj的连立方程式的定式化非常地困难，并且大多反复计算求解不能完结，往往求不出解。
于是，通过转换成所谓的求出使β|f1|2p+γ|f2|2q(这里，β是在使上式最小化最适化时的|f1|2p的加权系数(＞0)，γ是使上式最小化最适化时的|f2|2q的加权系数(＞0)p、q是整数)最小最适化的曲轴行程配置角的直角座标系，并定式化可以求出最小化的αj。另外，|f1|2也可以用|f1|4或|f1|6等的偶次方，另外，在上式，在考虑3次以上的系数的场合，可以将上式写成 Σ k β k | f k | ^ ( 2 P k ) (“^”表示幂。βk乘在|fk|^(2Pk)上的系数。Pk是整数、
Figure A0310355500092
表示加到k次的和)
另外，本方法不仅在使外部力偶最小化的场合，也能适用在使同样的表记可能的起振力(内部力偶、H、X型振动起振力等)最小化的场合。
根据本发明，提供具有如下的曲轴配置角的作为起振力作用的不平衡力偶最小化的4冲程7气缸或者V型14气缸内燃机以及2冲程单列8气缸内燃机。另外，如下的数值给出了在β|f1|2p+γ|f2|2q中所谓的β＝1、P＝1、γ＝0最正统的例子。另外，关于S1、S2…Sn，作为以S1＝1、到Sn的等差数列。这可以根据1次、2次的不平衡力几乎为0设定，然而如果在将1次或者2次的不平衡力作为设置内燃机的周围环境容许的有限值的条件下，使上式最小化的场合就不限于此。
相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程配置角是+100.26°±0.5°、-166.09°±0.5°、-112.16°±0.5°、-72.98°±0.5°、+132.89°±0.5°、+23.96°±0.5°的4冲程7气缸内燃机。
同样地相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程配置角是+99.52°±0.5°、-154.44°±0.5°、-96.46°±0.5°、+166.30°±0.5°、-44.28°±0.5°、+64.18°±0.5°的4冲程7气缸内燃机。
另外，这些曲轴配置角，对于在V型地配置气缸的14气缸内燃机中，在一个曲轴行程中安装互相对向的V排列的气缸的两侧的活塞/连杆的内燃机也提供同样的起振力降低的效果。
另外，根据本发明，提供具有如下的曲轴配置角的作为起振力作用的不平衡力偶最小化的4冲程9气缸内燃机。
相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程配置角，配置在+119.71°±0.5°、-158.45°±0.5°、-118.35°±0.5°、+83.19°±0.5°、-78.36°±0.5°、-36.42°±0.5°、+42.67°±0.5°、+163.67°±0.5°的4冲程9气缸内燃机。
同样地，相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程配置角，配置为+80.87°±2°、-80.73°±2°、154.77°±2°、-155.08°±2°、-123.36°±2°、+121.73°±2°、-39.13°±2°、+37.62°±2°的4冲程7气缸内燃机。
进一步，相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程的配置角，配置为-117.69°±3°、+82.24°±3°、+163.15°±3°、+126.45°±3°、-74.85°±3°、-31.61°±3°、-152.00°±3°、+49.40°±3°的4冲程9气缸内燃机。
更进一步地，相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程配置角，配置为-117.16°±0.5°、+83.11°±0.5°、+165.20°±0.5°、+120.44°±0.5°、-77.68°±0.5°、-35.46°±0.5°、-158.64°±0.5°、+44.46°±0.5°的4冲程7气缸内燃机。
另外，这些曲轴配置角，对于在V型地配置气缸的18气缸内燃机中，在一个曲轴行程中安装互相对向的V排列的气缸两侧的活塞/连杆的内燃机也提供同样的降低起振力的效果。
另外，根据本发明，提供具有如下的曲轴的配置角的、作为起振力作用的不平衡力偶最小化的2冲程8气缸内燃机。
相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程配置角，配置为-144.71°±0.5°、+92.74°±0.5°、+129.03°±0.5°、-84.22°±0.5°、-47.94°±0.5°、-1 70.49°±0.5°、+44.81°±0.5°的2冲程8气缸内燃机。
同样地，相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程的配置角，配置为+87.67°±0.5°、-95.70°±0.5°、+172.35°±0.5°、-132.50°±0.5°、+135.55°±0.5°、-47.82°±0.5°、+39.85°±0.5°的2冲程8气缸的内燃机。
再有，相对基准曲轴行程，把其他的曲轴行程的配置角，配置为+92.80°±0.5°、-140.66°±0.5°、-83.55°±0.5°、+133.09°±0.5°、-169.79°±0.5°、-43.25°±0.5°、+49.54°±0.5°的2冲程8气缸内燃机。
其中，在上述的各配置中，相对各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0。
根据本发明的多气缸内燃机，在弹性支撑的场合，在降低由于其不平衡力发生的力偶的影响方面可以发挥出色的效果。
具体实施方式
以下，具体地说明根据本发明的曲轴行程配置角的确定方法的实施例。
(实施例1)
关于使点火顺序为1-2-3-5-7-6-4的4冲程7气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力，同时，使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例，在和等间隔配置的场合的比较结果在表1中表示。
如表1所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次不平衡力偶的不等间隔配置。
                       [表1]
(实施例2)
关于使点火顺序为1-2-3-6-7-5-4的4冲程7气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力，同时，使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例在和等间隔配置的场合的比较结果在表2中表示。
如表2所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次不平衡力偶的不等间隔配置。
                        [表2]
Figure A0310355500121
(实施例3)
其次，关于使点火顺序为1-5-9-4-7-8-2-3-6的4冲程9气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力，同时，使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例在和等间隔配置的场合的比较结果在表3中表示。
如表3所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次不平衡力偶的不等间隔配置。
                        [表3]
Figure A0310355500131
(实施例4)
关于使点火顺序为1-2-4-6-8-9-7-5-3的4冲程9气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力，同时使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例在和等间隔配置的场合的比较结果在表4中表示。
如表4所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次的不平衡力偶的不等间隔配置。
                        [表4]
Figure A0310355500141
(实施例5)
关于使点火顺序为1-3-4-2-7-9-5-8-6的4冲程9气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力，同时，使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例在和等间隔配置的场合比较结果在表5中表示。
如表5所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次的不平衡力偶的不等间隔配置。
                        [表5]
(实施例6)
关于使点火顺序为1-3-4-2-7-9-5-8-6的4冲程9气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力，同时，使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例在和等间隔配置的场合的比较结果在表6中表示。
如表6所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次的不平衡力偶的不等间隔配置。
                            [表6]
Figure A0310355500161
(实施例7)
关于使点火顺序为1-8-3-4-7-2-5-6的2冲程8气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力，同时，使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例在和等间隔配置的场合的比较结果在表7中表示。
如表7所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次的不平衡力偶的不等间隔配置。
                        [表7]
(实施例8)
关于使点火顺序为1-8-2-6-4-5-3-7的2冲程8气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力，同时使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例在和等间隔配置的场合的比较结果在表8中表示。
如表8所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次的不平衡力偶的不等间隔配置。
                        [表8]
Figure A0310355500181
(实施例9)
关于使点火顺序为1-8-2-5-6-3-4-7的2冲程8气缸内燃机，求出了微少地控制着不平衡力的同时使1次的不平衡力偶为最小的曲轴行程配置角。其结果的例在和等间隔配置的场合的比较结果在表9中表示。
如表9所示，虽然和等间隔配置的场合同程度地控制内部力偶的系数，但是获得了显著地降低1次和2次的不平衡力偶的不等间隔配置。
                            [表9]
以上，具体地表示了本发明的实施例，本发明不只限定于这个实施例，涉及在实施例1～3以及6～9中获得的角度，如果是在±0.5°的范围，就会成为大体可以满足的程度地降低作为起振力作用的不平衡力偶的多气缸内燃机。
另外，对在实施例4获得的角度，如果是在±2°的范围，就会成为大体可以满足的程度地降低作为起振力作用的不平衡力偶的多气缸内燃机、对在实施例5中获得的角度，如果是在±3°的范围，就会成为大体可以满足的程度地降低作为起振力作用的不平衡力偶的多气缸内燃机。
综上所述，本发明提供以用直角座标系求出使|fk|的偶次方及其偶次方加权的和最小化的曲轴行程配置角αj的多气缸往复式内燃机的曲轴配置角的确定方法。
其中，|fk|＝abs{[S1 S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t}，是M(k)＝FkL[S1 S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t＝FkL·fk除FkL的不平衡力偶的无量纲的系数的绝对值(这里Sj是第j个的曲轴行程的曲轴方向的无量纲座标，第j个为基准曲轴行程时Sj＝0)；
其中，M(k)是
|gm|＝abs{[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t}为零，或者使|gm|无限地接近于0、或者在设置内燃机的周围环境容许的有限值以下的约束条件下，用各曲轴行程的k次的不平衡力对各气缸间的距离L加权的形式表现的不平衡力偶；
其中，|gm|是F(m)＝Fm[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t＝Fm·gm
(这里m是想收容在容许内的不平衡力的次数(可以是多个)例如1以及2，t是表示行列转量的参数)，除Fm的不平衡力的无量纲系数的绝对值；其中，F(m)是在将多气缸往复式内燃机(曲轴行程数n)中的各气缸的m次的不平衡力Fj＝Fm·exp(imαj)(这里Fm是m次的不平衡力的大小，i＝(-1)1/2，αj是第j个曲轴行程的配置角，j＝1、2…n)以加法的形式表示，作为起振力作用m次的不平衡力。
本发明是在不平衡力Fm(矢量)一般不会为0的不等间隔曲轴配置中，将其不平衡力和内部力偶收容在机器的使用环境的容许值以内这样的条件下，将由机器规格不能控制的不平衡力偶的系数(无量纲)的绝对值：
|fk|＝abs{[S1 S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t}的偶次方及其加权的偶次方的和作为最小化的非线性最适化的问题、定式化通过用直角座标系求其解，获得最适当的曲轴配置角，进行降低作为起振力作用的不平衡力偶。因此，针对多气缸求解上述的非线性最适化问题，可以得到最合适的解。
根据本发明，提供具有使作为起振力作用的不平衡力偶最小化的曲轴配置角的多气缸内燃机。另外，本方法不仅在使外部力偶最小化的场合，在使可能同样的表记的起振力(内部力偶、H、X型振动起振力等)最小化的场合也能适用。

Claims (14)

1.一种多气缸往复式内燃机的曲轴配置角的确定方法，其确定在多气缸的往复式内燃机中的各气缸的曲轴行程的配置角(点火间隔)，以使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，其特征在于，用直角座标系求出使|fk|的偶次方最小化的曲轴行程配置角αj，其中，
|fk|＝abs{[S1 S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t}，
|fk|是M(k)＝FkL[S1 S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t＝FkL·fk(这里Sj是第j个的曲轴行程的曲轴方向的无量纲座标)，除FkL的不平衡力偶的无量纲的系数的绝对值，
M(k)是在将多气缸往复式内燃机(曲轴行程数n)中的各气缸的m次的不平衡力Fj以加法的形式表示作为对于机器整体的起振力作用m次的不平衡力的和F(m)＝Fm·gm除Fm的不平衡力的无量纲系数的绝对值|gm|为零、或者无限地接近于0、或者在设置内燃机的周围环境容许的有限值以下作为约束条件下，把各曲轴行程的k次的不平衡力用各气缸间的距离L加权的形式表现的不平衡力偶；其中，F(m)＝Fm[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t
(这里，m是要收容在容许内的不平衡力的次数(可以是多个)例如1以及2，t表示行列转置)
Fj＝Fm·exp(imα)(这里Fm是m次的不平衡力的大小、i＝(-1)1/2、aj是第j个曲轴行程的配置角i＝1，2，…，n)
|gm|＝abs{[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t}。
2.一种多气缸往复式内燃机的曲轴配置角的确定方法，其确定在多气缸的往复式内燃机中的各气缸的曲轴行程的配置角(点火间隔)，以使作为起振力作用的不平衡力偶为最小。其特征在于，用直角座标系求出使 Σ k β k | f k | ^ ( 2 p k ) (这里“^”表示幂，βk是k次加权的系数，pk是k次幂的整数)最小化的曲轴行程的配置角aj，
其中， Σ k β k | f k | ^ ( 2 P k ) 是|fk|＝abs{[S1 S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t}的偶数方的加权之和，
|fk|是M(k)＝FkL[S1S2…Sn][exp(ik·α1)exp(ik·α2)…exp(ik·αn)]t＝FkL·fk，除FkL的不平衡力偶的无量纲的系数的绝对值，(这里，Sj是第j个的曲轴行程的曲轴方向的无量纲座标)，
M(k)是在将多气缸往复式内燃机(曲轴行程数n)中的各气缸的m次的不平衡力Fj＝Fm·exp(imαj)(这里Fm是m次的不平衡力的大小、i＝(-1)1/2、αj是第j个曲轴行程的配置角j＝1，2，…，n)以加算的形式表示、作为对于机器整体的起振力作用m次的不平衡力的和F(m)除Fm的不平衡力的无量纲系数的绝对值|gm|为零、或者无限接近于0、或者在设置内燃机的周围的环境容许的有限值以下的约束条件下，用各曲轴行程的k次的不平衡力乘以各气缸间的距离的形式表现的不平衡力偶，
其中，F(m)＝Fm[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t＝Fm·gm(这里m是想收容在容许内的不平衡力的次数(可以是复数)例如1以及2，t表示行列转置)
其中，|gm|＝abs{[11…1][exp(im·α1)exp(im·α2)…exp(im·αn)]t}。
3.一种4冲程单列7气缸或者V型14气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
其特征在于，以曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从基准曲轴行程按顺序配置如下：
+100.26°±1°、-166.09°±0.5°、-112.16°±0.5°、-72.98°±0.5°、+132.89°±0.5°、+23.96°±0.5°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
4.一种4冲程单列7气缸或者V型14气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
以其特征在于，曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从其准曲轴行程按顺序配置如下：
+99.52°±0.5°、-154.44°±0.5°、-96.46°±0.5°、+166.30°±0.5°、-44.28°±0.5°、+64.18°±0.5°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
5.一种4冲程单列9气缸或者V型18气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
其特征在于，以曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从其准曲轴行程按顺序配置如下：
+119.71°±0.5°、-158.45°±0.5°、-118.35°±0.5°、+83.19°±0.5°、-78.36°±0.5°、-36.42°±0.5°、+42.67°±0.5°、+163.67°±0.5°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
6.一种4冲程单列9气缸或者V型18气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
其特征在于，以曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从其准曲轴行程按顺序配置如下：
+80.87°±2°、-80.73°±2°、154.77°±2°、-155.08°±2°、-123.36°±2°、+121.73°±2°、-39.13°±2°、+37.62°±2°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
7.一种4冲程单列9气缸或者V型18气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
其特征在于，以曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从其准曲轴行程按顺序配置如下：
-117.69°±3°、+82.24°±3°、+163.15°±3°、+126.45°±3°、-74.55°±3°、-31.61°±3°、-152.00°±3°、+49.40°±3°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
8.一种4冲程单列9气缸或者V型18气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
其特征在于，以曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从其准曲轴行程按顺序配置如下：
-117.16°±0.5°、+83.11°±0.5°、+165.20°±0.5°、+120.44°±0.5°、-77.68°±0.5°、-35.46°±0.5°、-158.64°±0.5°、+44.46°±0.5°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
9.一种2冲程单列8气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
其特征在于，以曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从其准曲轴行程按顺序配置如下：
-144.71°±0.5°、+92.74°±0.5°、+129.03°±0.5°、-84.22°±0.5°、-47.94°±0.5°、-170.49°±0.5°、+44.81°±0.5°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
10.一种2冲程单列8气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
其特征在于，以曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从其准曲轴行程按顺序配置如下：
+87.67°±0.5°、-95.70°±0.5°、+172.35°±0.5°、-132.50°±0.5°、+135.55°±0.5°、-47.82°±0.5°、+39.85°±0.5°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
11.一种2冲程单列8气缸内燃机，其多气缸的往复式内燃机中的各气缸曲轴行程配置角(点火间隔)已确定，使作为起振力作用的不平衡力偶为最小，
其特征在于，以曲轴的前端侧或者后端侧的曲轴行程为基准，使相对基准曲轴行程的其他的曲轴行程配置角，从其准曲轴行程按顺序配置如下：
+92.80°±0.5°、-140.66°±0.5°、-83.55°±0.5°、+133.09°±0.5°、-169.79°±0.5°、-43.25°±0.5°、+49.54°±0.5°(其中，相对于各曲轴行程的目标角度的偏移的总和为0)。
12.如权利要求3或4所述的4冲程单列7气缸或者V型14气缸内燃机，其特征在于，支撑结构为弹性支撑。
13.如权利要求5～8中的任意一项要求所述4冲程单列9气缸或者V型18气缸内燃机，其特征在于，支撑结构为弹性支撑。
14.如权利要求9～11中的任意一项要求所述2冲程单列8气缸内燃机，其特征在于，支撑结构为弹性支撑。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1313715C (zh) * 2003-12-17 2007-05-02 曼B与W狄赛尔公司 恒压型涡轮增压的二冲程直列十三缸内燃机
CN100346065C (zh) * 2004-01-28 2007-10-31 曼B与W狄赛尔公司 涡轮增压的直列十四缸二冲程内燃机
CN102635442A (zh) * 2011-02-09 2012-08-15 福特环球技术公司 用于机动车辆的多缸直列内燃发动机及其运行方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235575A1 (de) * 2002-08-03 2004-02-19 Bayerische Motoren Werke Ag 10-Zylinder-Verbrennungsmotor
JP4599301B2 (ja) * 2006-01-16 2010-12-15 三菱重工業株式会社 設計支援装置及びコンピュータプログラム
DE102013203560B4 (de) * 2013-03-01 2020-06-18 Ford Global Technologies, Llc Brennkraftmaschine mit auf der Kurbelwelle angeordnetem und als Unwucht dienendem Ausgleichsgewicht und Verfahren zur Herstellung der Kurbelwelle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR826173A (fr) * 1937-09-01 1938-03-24 Armstrong Siddeley Motors Ltd Perfectionnements aux moteurs à combustion interne à refroidissement par air
JPS5837342A (ja) * 1981-08-31 1983-03-04 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd デイ−ゼル主機の不平衡モ−メント減少法
JP2001065443A (ja) * 1999-08-30 2001-03-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 多気筒内燃機関における着火間隔の決定方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1313715C (zh) * 2003-12-17 2007-05-02 曼B与W狄赛尔公司 恒压型涡轮增压的二冲程直列十三缸内燃机
CN100346065C (zh) * 2004-01-28 2007-10-31 曼B与W狄赛尔公司 涡轮增压的直列十四缸二冲程内燃机
CN102635442A (zh) * 2011-02-09 2012-08-15 福特环球技术公司 用于机动车辆的多缸直列内燃发动机及其运行方法

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