CS232893B1

CS232893B1 - Big-end bearing of internal combustion engine's propeller shaft

Info

Publication number: CS232893B1
Application number: CS205483A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Jonas
Original assignee: Vaclav Jonas
Priority date: 1983-03-25
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1985-02-14

Abstract

Účelem vynálezu je zlepšení přívodu sil, působících v době expanze na píst spalovacího motoru, na jeho klikový hřídel, zlepšení průběhu točivého momentu a současně odstranění nebezpečí poškozováni mechanických částí motoru při klepání a samozápalech, případně snížení nároků na antidetonační vlastnosti paliva. Uvedeného účelu se dosáhne vestavěním excentrické pánevní vložky opatřené odstředivým protizávažím, na ojniční čep klikového hřídele. Poloha excentrické vložky vzhledem ke klikovému hřídeli je řízena odstředivými a setrvačnými silami, které působí na dolní hlavu ojnice, odstředivé protizávaží, na ojnici i píst V závislosti na okamžité hodnotě tlaku plynů nad pístem, režimu motoru, počtu otáček apod. Excentrická pánevní vložka může být na vnější i vnitřní kluzné ploše opatřena jehlovými ložiskovými elementy. Zařízení funguje tak, že po vzplanutí - hořlavé směsi se pootočí tlakem ojnice excentrická pánevní vložka spolu s protizávažím přibližně o 180° před dosažením horního kulminačního bodu ojničniho čepu. / V qkamžiku zastavení pohybu excentrické yložky vůči ojničnímu čepu, ovlivněném trvajícím tlakem ojnice, působí celý systém momentem síly tangenciálně po obvodu opisovaném ojničním čepem, čímž zlepšuje točivÝ moment motoru.The purpose of the invention is to improve the feed forces acting at the time of expansion on the piston engine, on its crankshaft, improving torque performance a at the same time eliminating the risk of damage mechanical engine parts when knocking a self-igniting, possibly reducing claims on anti-knock properties of fuel. This purpose is achieved by incorporation eccentric pelvic inserts provided with a centrifugal counterweight, to the connecting rod crankshaft. Position eccentric the insert relative to the crankshaft is driven by centrifugal and inertia forces that act on the connecting rod lower head, centrifugal counterweight, the connecting rod and piston Depending on the instantaneous pressure value gas over piston, engine mode, number eccentric pelvic insert it can be on both outer and inner sliding surfaces bearing roller bearing elements. The device works by flashing - the flammable mixture is rotated by the connecting rod pressure eccentric pelvic liner with counterweight approximately 180 ° before reaching the top culmination point of the connecting rod. / V q stop motion eccentric component to the connecting rod pin affected the pressure of the connecting rod, the entire system acts moment of force tangentially around the circumference pinned, thus improving torque of the motor.

Description

(54) Ojniční ložisko klikového hřídele spalovacího motoru(54) Connecting rod bearing of an internal combustion engine

Účelem vynálezu je zlepšení přívodu sil, působících v době expanze na píst spalov_acího motoru, na jeho klikový hřídel, zlepšení průběhu točivého momentu a současně odstranění nebezpečí poškozováni mechanických částí motoru při klepání a samozápalech, případně snížení nároků na antidetonační vlastnosti paliva.The purpose of the invention to improve the flow of forces acting during the expansion piston to combustion _and to the motor itself, to the crankshaft, the improvement of the course of torque and simultaneously eliminate the danger of being harmed mechanical parts of the engine when knocking and auto-ignition or reduce the demands on the antiknock properties of the fuel.

Uvedeného účelu se dosáhne vestavěním excentrické pánevní vložky opatřené odstředivým protizávažím, na ojniční čep klikového hřídele. Poloha excentrické vložky vzhledem ke klikovému hřídeli je řízena odstředivými a setrvačnými silami, které působí na dolní hlavu ojnice, odstředivé protizávaží, na ojnici i píst V závislosti na okamžité hodnotě tlaku plynů nad pístem, režimu motoru, počtu otáček apod. Excentrická pánevní vložka může být na vnější i vnitřní kluzné ploše opatřena jehlovými ložiskovými elementy. Zařízení funguje tak, že po vzplanutíThis is accomplished by incorporating an eccentric pan liner fitted with a centrifugal counterweight on the crankshaft connecting rod. The position of the eccentric liner relative to the crankshaft is controlled by centrifugal and inertial forces acting on the lower connecting rod head, centrifugal counterweight, on the connecting rod and piston depending on the instantaneous gas pressure above the piston, engine mode, rotational speed etc. provided with needle bearing elements on the outer and inner sliding surface. The device works so that after flash

- hořlavé směsi se pootočí tlakem ojnice excentrická pánevní vložka spolu s protizávažím přibližně o 180° před dosažením horního kulminačního bodu ojničniho čepu.- the flammable mixture is rotated by the connecting rod pressure of the eccentric pan liner together with the counterweight approximately 180 ° before reaching the upper culmination point of the connecting rod pin.

/ V qkamžiku zastavení pohybu excentrické yložky vůči ojničnímu čepu, ovlivněném trvajícím tlakem ojnice, působí celý systém momentem síly tangenciálně po obvodu opisovaném ojničním čepem, čímž zlepšuje točivÝ moment motoru./ At the moment of stopping the movement of the eccentric bush against the connecting rod pin, influenced by the continuous pressure of the connecting rod, the whole system applies a moment of force tangentially around the circumference described by the connecting rod pin, thus improving the engine torque.

- 4 232 893- 4,232,893

Vynález se týká klikového hřídele spalovacího motoru, do jehož ojničního ložiska je vestavěna excentrická pánevní vložka, přičemž její poloha vzhledem k pistu je řízena systémem odstředivého protizávaží upraveného na pánevní vložce.The present invention relates to a crankshaft of an internal combustion engine in which a connecting rod bearing is provided with an eccentric pan liner, its position relative to the piston being controlled by a centrifugal counterweight system provided on the pan liner.

Běžně vyráběné spalovací motory používají klikové hřídele s jednoduchým ojničním ložiskem, kde spodní hlava ojnice je klikovým hřídelem unášena po kruhové dráze. Při tomto uspořádání směřuje vektor maximálního tlaku v okamžiku zapálení pohonné směsi a urč.itý časový úsek po tomto zapáleni téměř přímo proti ose klikového hřídele, takže ke skutečnému využití pracovního tlaku nad pístem dochází až po přechodu pístu horní úvrati, a to postupně se zvětšováním úhlové odchylky svislé osy ojnice od osy válce a pístu. Kritickým faktorem je zde také přesné stanovení předstihu zápalu, kdy relativně pozdější zapálení snižuje výkon a hospodárnost provozu motoru, na druhé straně příliš vysoká hodnota předstihu způsobuje klepáni motory a tím i mechanické poškozováni, vibrace apod. K omezení vzniku klepání se používá chemických antidetonačních přísad do paliva, z nichž většina odchází s výfukovými plyny do ovzdu ši, kde zejména přísady olova mají škodlivý vliv na životni prostředí.Conventionally manufactured internal combustion engines use a single connecting rod bearing shaft, where the lower connecting rod head is carried by the crankshaft along a circular path. With this arrangement, the maximum pressure vector at the moment of ignition of the fuel mixture and a certain period of time after this ignition is almost directly opposite the crankshaft axis, so that the actual utilization of the working pressure above the piston occurs only after the piston passes the top dead center. deviation of the connecting rod vertical axis from the cylinder and piston axes. Critical factor here is also accurate determination of ignition timing, when relatively later ignition reduces power and economy of engine operation, on the other hand too high value of timing causes engine knocking and thus mechanical damage, vibrations, etc. fuels, most of which are discharged into the atmosphere with exhaust gases, where lead additives in particular have a harmful effect on the environment.

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny ojničním ložiskem podle vynálezu, jehož podstatou je válcová pánevní vložka, excentricky uložená na čepu ojničního ložiska a udržovaná ve výchozí poloze pouze odstředivým protizávažím. Výchozí polohou, jak je patrné z výkresu, se rozumí takové ppstaveni excentrické vložky, kdy její těžiště je nejvíce vzdáleno od osy hlavních čepů klikového hřídele.The above drawbacks are largely eliminated by the connecting rod bearing according to the invention, which is based on a cylindrical shim, eccentrically mounted on the connecting rod bearing pin and held in the starting position by a centrifugal counterweight only. Initial position, as shown in the drawing, is understood to be such an eccentric insert exposure where its center of gravity is furthest from the axis of the crankshaft main journals.

Vestavěním excentrické pánevní vložky na čep ojničního ložiska se docílí toho, že po vzplanuti hořlavé směsi nad pístem na počátku expanze se tlakem ojnice vychýlí odstředivé protizávaží, upravené na pánevní vložce a tlačené odstředivou silou od osy klikového hřídele směrem k ose tohoto klikového hřídele. Odstředivá sila, jejíž hodnota vzrůstá s počtem otáček klikového hřídele.By mounting the eccentric liner on the connecting rod bearing pin, after ignition of the combustible mixture above the piston at the start of expansion, the connecting rod pressure deflects a centrifugal counterweight provided on the liner and pushed by centrifugal force from the axis of the crankshaft towards the axis of the crankshaft. Centrifugal force, the value of which increases with the crankshaft speed.

232 893 je překonávána expanzním t lakem, působícim prostřednictvím pístu a ojnice na excentrickou pánevní vložku. Protizávaží dosáhne krajní polohy v okamžiku, kdy se excentrická vložka dostane do své dolní úvrati. Spodní hlava ojnice se přitom pohybuje po půlkruhové dráze kolem osy čepu ojničního Ložiska a zastaví se po pootočeni přibližně o 180°. Dále působí ojnice tlakem na klikový hřídel jakou klasického uspořádání, přičemž pánevní vložka postupně dokonči jednu otáčku kolem ojničního čepu a vrátí se do výchozí polohy.232 893 is overcome by the expansion pressure applied by the piston and the connecting rod to the eccentric pan liner. The counterweight reaches the extreme position when the eccentric insert reaches its dead center. The lower connecting rod head moves along a semicircular path around the connecting rod bearing pin axis and stops after rotation by approximately 180 °. Furthermore, the connecting rod exerts a pressure on the crankshaft of a conventional arrangement, with the pan insert gradually completing one revolution around the connecting rod and returning to its starting position.

Tímto uspořádáním je umožněno nastavení podstatně většího předstihu zápalu bez nebezpečí klepáni a mechanického poškozeni motoru, nebot dochází k značnému změkčení chodu motoru v počáteční fázi spalováni hořlavé směsí. Je také možno použít stejného nebo vyššího kompresního poměru bez použití antidetonačních přísad paliva, což značně zlepšuje poměr škodlivin exhalovaných spalovacími motory do ovzduší. Současně se tímto dosáhne vyššího točivého momentu motoru, nebot po zapáleni směsi nad pístem působí spodní hlava ojnice při pootočení kolem čepu ojničního ložiska momentem síly také tangenciálně po obvodu otáčeni zmíněného čepu a nikoliv pouze v radiálním směri^ jak je tomu u stávajících motorů. Tento silový moment je přímo úměrný hmotnosti ojnicové hlavy, ojnice, pístu, expanznímu tlaku, hmotnosti protizávaží a současně také stupni excentricity pánevní vložky.With this arrangement, it is possible to set a significantly greater ignition timing without the risk of knocking and mechanical damage to the engine, since the engine runs considerably in the initial phase of combustion of the combustible mixture. It is also possible to use the same or higher compression ratio without the use of anti-knock additives, which greatly improves the ratio of pollutants exhaled by internal combustion engines to the atmosphere. At the same time, this results in a higher engine torque, since when the mixture is ignited above the piston, the lower connecting rod head, when rotated around the connecting rod journal, also acts tangentially along the circumference of rotation of said journal and not only in the radial direction. This torque is proportional to the weight of the connecting rod head, connecting rod, piston, expansion pressure, counterweight weight, and also the degree of eccentricity of the shim.

Provedeni spalovacího motoru podle vynálezu zmenšuje nadměrné zatížení klikového hřídele^ k němuž normálně dochází v počátcích expanze. Tím se umožňuje snížení nároků na pevnost a hmotnost celého klikového mechanismu, zejména u vznětových motorů. U dvoutaktních motorů lze vhodnou volbou protizávaží dosáhnout toho, že systém se vrací do výchozí polohy přibližně v době, kdy píst je v dolní úvrati, přičemž dojde k výraznému zpomalení pohybu pístu a při otevřeni výfukového a přefukovaciho kanálu je k dispozici delší časový úsek pro vypláchnutí prostoru nad pístem a nasáti čerstvé směsi.The embodiment of the internal combustion engine of the invention reduces the excessive crankshaft load normally occurring at the beginning of expansion. This makes it possible to reduce the strength and weight requirements of the entire crank mechanism, especially in compression ignition engines. With two-stroke engines, a suitable counterweight option can result in the system returning to its home position approximately when the piston is at the bottom dead center, significantly slowing the piston movement and allowing a longer flushing time when the exhaust and blow-off ducts are opened. space above the piston and suck fresh mixture.

Na připojených výkresech je znázorněno vestavěni excentrické pánevní vložky na klikový hřídel spalovacího motoru s odstředivým proti závažím, upraveným na pánevní vložce. Na obr.1 je toto provedeni znázorněná z pohledu v ose klikového hřidele v okamžiku počátku expanze, na obr.2 je totéž provedení z bočního pohledu.The attached drawings show the installation of an eccentric pan insert on a crankshaft of an internal combustion engine with a centrifugal counterweight provided on the pan insert. Fig. 1 shows this embodiment as viewed from the crankshaft axis at the time of start of expansion; Fig. 2 shows the same embodiment from the side view.

232 893232 893

Excentrická pánevní vložka 1, opatřená na stranách dvojitým odstředivým protizávažím je uložena na ojničním čepu 2 klikového hřídele 3^ spalovacího motoru tak, že ve výchozí poloze je osa pánevní vložky 1 systémem odstředivého protizávaží 4 udržována vé vzdálenější poloze od osy hlavních čepů klikového hřídele, než je poloha osy ojničního čepu 2.The eccentric pan liner 1, provided with a double centrifugal counterweight on the sides, is mounted on the crankshaft journal 3 of the internal combustion engine such that in its starting position the axis of the pelvis liner 1 is maintained more distant from the axis of the crankshaft journal than is the position of the connecting rod pin axis 2.

Funkce zařízení je patrna zejména z obr.1. Po vzplanutí hořlavé směsi ve válci překoná ojnice působením expanžni ho, 11aku odstředivou sílu, působící na odstředivé protizávaží 4 a pootočí excentrickou pánevní vložkou přibližně o 180°, dříve než ojniční čep _2 klikového hřídele dosáhne horního kulminačního bodu. V okamžiku zastavení pohybu excentrické vložky vůči ojničnímu čepu 2, ovlivněném trvajícím tlakem ojnice, působí celý systém momentem síly tangenciálně po obvodu opisovaném ojničním čepem, a napomáhá tak překonat horní kulminační bod ojničního čepu a současně zvyšu je točivý moment motoru. V další fázi působí ojnice expanzním tla kem na klikový hřídel podobně jako u klasického uspořádání s tím, že v průběhu snižování tlaku nad pístem a postupu ojničního čepu k dolní úvrati, systém excentrické pánevní vložky 1 působením odstředivé síly na odstředivé protizávaží 4 dokonči otáčku kolem ojničního čepu 2_ a vrátí se do výchozí polohy přičemž odevzdá kli kovému hřídeli polohovou energii, kterou získal v počátku expanzeThe function of the device is particularly evident from Fig. 1. After ignition of the flammable mixture in the cylinder, the connecting rod, by the action of an expansion valve, overcomes the centrifugal force acting on the centrifugal counterweight 4 and rotates the eccentric shim by approximately 180 ° before the crankshaft connecting rod 2 reaches the upper culmination point. At the moment of stopping the movement of the eccentric liner relative to the connecting rod pin 2, influenced by the continuous pressure of the connecting rod, the entire system applies a moment of force tangentially around the circumference described by the connecting rod pin, helping to overcome the upper culminating point of the connecting rod. In the next phase, the connecting rod exerts expansion pressure on the crankshaft in a similar way to the conventional arrangement, but with the centrifugal force on the centrifugal counterweight 4 completing the revolution around the connecting rod during the reduction of the piston pressure and the connecting rod pin to lower dead center. 2 and returns to the starting position, delivering to the crankshaft the positional energy it gained at the beginning of the expansion

Konstrukce ojničního ložiska klikového hřídele podle tohoto vynálezu umožňuje zvýšení jmenovitého výkonu a točivého momentu spalovacího motory případně při stejných parametrech sni žení měrné spotřeby paliva, snížení nároků na antidetonační vlastnosti paliva a snížení obsahu škodlivin ve výfukových plynech spalovacích motorů.The design of the connecting rod bearing of the crankshaft according to the invention allows increasing the rated power and torque of the internal combustion engine, possibly with the same parameters of reducing specific fuel consumption, reducing the demands on the anti-knock properties of the fuel and reducing pollutants in the exhaust gases of internal combustion engines.

Předmět vynálezu 232 893Subject of the invention 232 893

Claims

1 _and A crankshaft connecting rod bearing of an internal combustion engine, characterized in that an eccentric pan liner (14) provided with a centrifugal counterweight (44) is provided on the outer side of the crankshaft pin (2) and rotatable around the connecting rod (1). pin / 2 / _o

1 drawing