DK171687B1 - Fremgangsmåde til tilvejebringelse af en rækkemotor med optimerede tændingsvinkler samt en sådan motor. - Google Patents

Description

DK 171687 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til tilvejebringelse af en rækkemotor med optimerede tændings-vinkler, navnlig en hovedmotor i et skib, med flere cylindre med hvert sit stempel forbundet med en til-5 hørende bugt i en for cylindrene fælles krumtapaksel, hvis krumtapbugte står i forudbestemte vinkelstillinger svarende til cylindrenes tændingsvinkler, hvor mindst to af vinkelforskellene mellem tændingsvinklerne for efter hinanden tændende cylindre har forskellig stør-10 relse, og hvor hver cylinder er tilknyttet frem- og tilbagegående motorelementer med en tilhørende frem- og tilbagegående masse, der i det mindste omfatter massen af stemplet og af en del af plej Istangen.

Hvis der ses på kraftforholdene ved en enkelt 15 cylinder i en sådan motor, er 1. ordens inertikraften væsentlig større end inertikræfterne af højere orden.

For motoren som helhed, anses det normalt for et krav, at 1. og 2. ordens inertikræfterne frembragt af alle cylindrenes frem- og tilbagegående masser er i kraft-20 ligevægt, dvs. at en summation af disse lodretvirkende kræfter giver nul.

Inertikræfterne virker ved hver cylinder og ligger derfor adskilt i krumtapakslens længderetning. Mens det normalt er muligt at opnå kraft1igevægt, kan samtidig 25 moment ligevægt kun opnås i specialtilfælde ved mangecy-lindrede motorer. Der må derfor accepteres frie (eller ydre) momenter af størrelser, som kan nødvendiggøre anvendelse af separate momentkompensatorer, der kan være monteret på motoren eller som separate enheder i 30 afstand fra denne, eller af specielle akselsystemer med vibrationsdæmpning. De mange kendte metoder og apparater til afbødning af de uheldige virkninger af motorens frie momenter er alle omkostningskrævende og komplicerer udformningen af motoren og de tilknyttede systemer.

35 Størrelsen af de frie kræfter og momenter i en DK 171687 B1 2 totakts rækkemotor afhænger af tændingsvinklerne, der sædvanligvis er valgt således, at forskellen mellem tændingsvinklerne for efter hinanden tændende cylindre er fastlagt til 360°/cylinderantallet, idet denne jævne 5 tænding kan give kraftligevægt for cylindrenes inertikræfter af 1. og 2. orden.

Fra lærebogen "The Internal-Combustion Engine in Theory and Practice" af C. F. Taylor, M.I.T. Press, USA

2. udgave 1985, Volume 2, p. 304-305 kendes en seks og 10 en otte cylindret rækkemotor, hvor tændingsvinklerne er ujævne på en sådan måde, at forskellen mellem tændingsvinklerne for efter hinanden tændende cylindre skiftevis veksler mellem to forskellige værdier, der ligger symmetrisk om middelværdien på 360°/cylinderantallet.

15 For motoren med seks cylindre er de to vinkelforskelle 30° og 90°, og for de otte cylindre 36,8° og 53,2°. Det lige cylinderantal kombineret med den symmetriske beliggenhed om middelværdien har til følge, at kraft-ligevægten for inertikræfterne af 1. og 2. orden 20 opretholdes. De ujævne tændingsvinkler giver større 1. ordens frit moment, men mindre 2. ordens moment for motoren med seks cylindre, og mindre 1. ordens moment for motoren med otte cylindre.

Fra Japansk patentansøgning nr. 56-136811 offent-25 liggjort under nr. 58-37342 kendes en sekscylindret motor med de ujævne tændingsvinkler 0 - 263 - 134 - 177 - 53 - 313, hvor cylindrenes frem- og tilbagegående masser er ens. Disse vinkler giver en mindskning af det frie 2. ordens lodrette moment, men et større 1. ordens 30 moment, hvilket udbalanceres af en kontravægt. De frie kræfter af 1. og 2. orden er i betydelig uligevægt, hvilket øger vibrationsniveauet.

Fra japansk patentansøgning nr. 4-173884 offentliggjort under nr. 5-340264 kendes en fircylindret V-35 motor med en vinkel Θ mellem cylinderrækkerne og en DK 171687 B1 3 vinkel π - 2Θ mellem krumtapbugtene for de to rækker, dvs. krumtapbugtene danner i en stilling alle vinklen Θ med vandret. Masserne for et par af diagonalt beliggende cylindre kan afvige fra masserne af de to 5 cylindre i det andet diagonalt beliggende par for at mindske det 1. ordens moment. Den valgte geometri for disse tændingsvinkler sikrer, at inertikræfterne altid er udbalancerede, og ændringen af masserne af cylindrene i et diagonalt beliggende par påvirker ikke inerti-10 kræfterne, men kun inertimomenterne.

Fra EP offentliggørelsesskrift nr. 0 501 096 kendes en femcylindret rækkemotor, hvor 1. ordens inertimomentet kan mindskes ved at ændre tændings-vinklerne for to symmetrisk beliggende cylindre på ens 15 måde, så at symmetrien opretholdes, hvorved 1. ordens inertikræfterne holdes udbalancerede.

Formålet for opfindelsen er at anvise en fremgangsmåde til tilvejebringelse af en rækkemotor med optimerede tændingsvinkler, som giver mulighed for 20 væsentlig mindskning af en eller flere udvalgte vibrationsparametre samtidig med, at kraftligevægten for inertikræfterne af 1. og 2. orden opretholdes.

Med henblik herpå er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at motorens tændingsvinkler 25 er optimeret på en sådan måde uden hensyntagen til inertikræfterne af 1. og 2. orden, at mindst en udvalgt vibrationsparameter for motoren er mindsket, hvilket for ens frem- og tilbagegående masser af cylindrene giver kraftuligevægt for inertikræfterne af 1. og 2.

30 orden, og at motorens frem- og tilbagegående masser for i det mindste to af cylindrene udformes til at afvige således fra de frem- og tilbagegående masser for de øvrige cylindre, at de ved drift af motoren forekommende inertikræfter af 1. og 2. orden er i kraftligevægt.

35 Ved at se bort fra kraft ligevægten for inerti- DK 171687 B1 4 kræfterne af 1. og 2. orden ved optimeringen af tændingsvinklerne, kan disse vælges med væsentlig større frihed end ved de kendte motorer, hvor der ved fastlæggelsen af tændingsvinklerne skal tages afgørende 5 hensyn til disse kræfter. Med opfindelsen kan mindst en udvalgt vibrationsparameter, såsom et frit 1. eller 2. ordens moment, et H- og/eller X-type guidetryksmoment af udvalgt orden eller en aksial- og/eller torsionsakselsvingning af udvalgt orden, minimeres til uskade-10 ligt niveau ved hjælp af tændingsvinklerne, så de tidligere påkrævede kompensatorer mv. kan udelades. Når tændingsvinklerne er fastlagte på denne måde, og krumtapakslens geometri dermed er bestemt, anviser fremgangsmåden, at de frem- og tilbagegående masser for 15 cylindrene afstemmes, så inertikræfterne af 1. og 2. orden er i kraftligevægt.

Opfindelsen angår også totakts rækkemotorer, navnlig en hovedmotor i et skib, med flere cylindre med hvert sit stempel forbundet med en tilhørende bugt i en 20 for cylindrene fælles krumtapaksel, hvis krumtapbugte står i forudbestemte vinkelstillinger svarende til cylindrenes tændingsvinkler, hvor mindst to af vinkelforskellene mellem tændingsvinklerne for efter hinanden tændende cylindre har forskellig størrelse, og hvor 25 hver cylinder er tilknyttet frem- og tilbagegående motorelementer med en tilhørende frem- og tilbagegående masse, der i det mindste omfatter massen af stemplet og af en del af plejIstangen.

En sådan motor med seks cylindre er ifølge op-30 findelsen ejendommelig ved, at tændingsvinklerne for cylindrene 1-6 ligger i intervallerne hhv. 356-4°, 233-241°, 106-114°, 143-151°, 266-274° og 16-24° eller i de hermed symmetriske intervaller hhv. 356-4°, 246-254°, 123-131°, 86-94°, 213-221° og 336-344°, og at for 35 mindst to af cylindrene afviger de frem- og tilbage- DK 171687 B1 5 gående masser således fra de frem- og tilbagegående masser for de øvrige cylindre, at inertikræfterne af 1. og 2. orden i det væsentlige er i kraft ligevægt. Det ses, at det andet sæt intervaller er spejlsymmetrisk 5 med det første sæt intervaller om aksen 0-180°, hvilket svarer til en endevending af krumtapakslen.

De nævnte tændingsvinkler giver mærkbart mindre 1. ordens ydre moment samtidig med en meget væsentlig mindskning af det 2. ordens ydre moment, hvorved den 10 tidligere anvendte 2. ordens momentkompenstor kan undværes, samt for krydshovedmotorer en frekvensmæssigt mere optimal fordeling af H-type guidetryksmomenterne, så den tidligere anvendte tværgående topafstivning for den sekscylindrede motor også kan undværes.

15 Kraft ligevægten for inertikræfterne af 1. og 2.

orden kan for et sæt valgte tændingsvinkler opnås med flere forskellige massefordelinger. Det er velkendt, at inertikræfterne kan repræsenteres ved vektorer i et vektordiagram, hvor hver cylinders vektor afsættes i en 20 vinkelstilling svarende til cylinderens tændingsvinkel for 1. ordens kræfterne og til det dobbelte af cylinderens tændingsvinkel for 2. ordens kræfterne. Ved kraftligevægt kan vektorerne adderes til en nulvektor.

Med udgangspunkt i en situation, hvor alle vektorerne 25 har ens længde svarende til, at alle cylindrene har ens masser, kan længden af en eller flere af vektorerne ændres, indtil kraftligevægt fremkommer for 1. og fortrinsvis også 2. ordens kræfterne. Da der for seks cylindre er seks vektorer, der peger i hver sin ret-30 ning, er det klart, at kraftligevægt kan opnås med forskellige kombinationer af vektorlængder svarende til forskellige fordelinger af cylindrenes masser. Vektorlængden er ligefrem proportional med den frem- og tilbagegående masse for en cylinder .

35 I en foretrukket udførelsesform er tændingsvink- DK 171687 B1 6 lerne for cylindrene 1-6 hhv. 0°, 237°, 110°, 147°, 270° og 20°, og for cylindrene 2, 4 og 6 er de frem- og tilbagegående masser hhv. 12%, 16% og 1% større end de øvrige cylindres frem- og tilbagegående masser. Med 5 disse tændingsvinkler, ligesom for den tilsvarende udformning angivet i krav 4, er 1. ordens momentet mindsket til 90% og 2. ordens momentet til 50% af de kendte niveauer, og desuden exciteres 1-knude akseltorsionssvingningsformen af motorens 3. ordens kræfter og 10 momenter og ikke af 6. ordens kræfter og momenter, hvilket betyder, at den sekscylindrede motor med de optimerede tændingsvinkler ikke behøver at have noget spærret omdrejningstalsområde, hvori kontinuert motordrift ikke er tilladelig.

15 En motor af ovennævnte type med syv cylindre er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at tændingsvinklerne for cylindrene 1-7 ligger i intervallerne hhv. 356-4°, 98-106°, 248-256°, 205-213°, 139-147°, 299-307° og 36-44° eller i de hermed symmetriske intervaller 20 hhv. 356-4°, 259-267°, 99-107°, 165-174°, 208-216°, 58-66° og 316-324°, og at for mindst to af cylindrene afviger de frem- og tilbagegående masser således fra de frem- og tilbagegående masser for de øvrige cylindre, at inertikræfterne af 1. og 2. orden i det væsentlige 25 er i kraftligevægt.

I forhold til den kendte syvcylindrede motor med tændingsvinklerne 0 - 102,9 - 257,1 - 205,7 - 154,3 - 308,6 og 51,4 opnås med de nævnte tændingsvinkler en væsentlig mindskning af såvel det 1. som det 2. ordens 30 ydre moment. I den foretrukne udførelsesform, hvor tændingsvinklerne for cylindrene 1-7 er hhv. 0°, 102°, 252°, 209°, 143°, 303° og 40°, og de frem- og tilbagegående masser for cylindrene 1, 4, 5 og 6 er i det væsentlige hhv. 7%, 6%, 17% og 3% større end de øvrige 35 cylindres frem- og tilbagegående masser, samt i den DK 171687 B1 7 tilsvarende udførelsesform angivet i krav 7, er det 1. og 2. ordens ydre moment reduceret med hhv. 39% og 64%.

De uens frem- og tilbagegående masser kan tilvejebringes ved på de tungere cylindre at placere den 5 ekstra masse på stemplet og/eller ved plej Istangens øvre ende. På stemplet kan massen eksempelvis placeres på stempelskørtets inderside.

Ved krydshovedmotorer er der en yderligere eller alternativ mulighed for at variere masserne, idet for-10 skellene i cylindrenes frem- og tilbagegående masser hensigtsmæsigt kan tilvejebringes ved udboring i krydshovedpinden eller i stempelstangen på de lettere cylindre og/eller ved placering af ekstra masse i forbindelse med krydshovedarrangementet på de tungere 15 cylindre. Udboringen i krydshovedpinden og/eller stempelstangen giver den fordel, at de frem- og tilbagegående masser for cylindrene bliver fordelagtigt små.

Eksempler på udførelsesformer for opfindelsen forklares herefter nærmere med henvisning til den meget 20 skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et tværsnit gennem en cylinder i en totakts krydshovedmotor, fig. 2 i perspektivbillede vinkelstillingerne for bugtene i motorens krumtapaksel, og 25 fig. 3 og 4 vektordiagrammer for inertikræfterne af henholdsvis 1. og 2. orden.

En i fig. 1 antydet stor totakts krydshovedmotor 1 omfatter en bundramme 2, hvorpå et motorstativ 3 og et cylinderparti 4 er monteret. I stativet er fikseret 30 lodretgående styreplaner 5 for et krydshoved 6 for at styre dette i tværretningen. Et stempel 7 er monteret i en cylinderforing 8 og er via en stempelstang 9 forbundet med krydshovedet, hvis krydshovedpind er fikseret til en plejlstang 10, der er drejeligt lejret 35 på en tilhørende plejlstangssøle 11 i en bugt i en DK 171687 B1 8 krumtapaksel 12.

Centerafstanden mellem krumtapakslens hovedlejesø-le og plejlstangssølen (krumtapradius) er betegnet R, og plej Istangens længde er betegnet L. Krydshovedet 5 ligger i den lodrette afstand S fra hovedlejesølen. Størrelsen af S ændres i takt med stemplets frem- og tilbagegående bevægelse i lodret retning, og stempels acceleration kan som beskrevet i Taylors ovennævnte lærebog bestemmes som den anden tidsafledede d S/dt af 10 S.

Accelerationen påvirker den frem- og tilbagegående masse Mr med en inertikraft Fp, der via plej Istangen og krumtapbugten fremkalder en modsatrettet reaktionskraft -Fp på bundrammen 2. Kraftoverførslen gennem den 15 vinkelstillede plejIstang bevirker, at styreplanerne påføres en vandret kraft F^.

Cylinderens frem- og tilbagegående masse Mr omfatter massen af stemplet med tilhørende stempelringe mv, stempelstangen, krydshovedarrangementet og en del 20 af plejlstangen. Derudover har cylinderen en roterende masse, som indbefatter den resterende del af plejlstangen, krumtapbugten og en del af de to tilhørende hovedlej esøler.

Motoren kan anvendes som fremdrivningsmotor i et 25 skib og er i så fald forbundet med propelleren gennem et akselsystem, der drives af krumtapakslen 12 og påføres aksial- og torsionssvingninger fra motoren. Alternativt kan motoren være en stationær kraftproducerende motor, hvor krumtapakslen er forbundet med en 30 elektrisk generator. MotorstørreIsen kan variere fra en nominel maksimal ydelse fra 2000 kW til 70000 kW eller mere.

I en typisk motor er cylinderboringen 60 cm og motorydelsen er for en sekscylindret udgave omtrent 35 12250 kW. Denne motor kan eksempelvis have en frem- og DK 171687 B1 9 tilbagegående masse for en cylinder uden ekstramasse på omtrent Mr = 5560 kg, en krumtapradius på R * 1,15 meter, en plej Istangs længde på L = 2,63 meter og en afstand mellem cylindrene på d = 1,01 meter. Krumtapra-5 dius, plej Istangslængde og cylinderafstanden er ens for alle cylindrene.

I nedenstående Tabel 1 og Tabel 2 er angivet oplysninger om typiske tændingsvinkler mv. for både kendte motorer og for udførelsesformer for opfindelsen 10 for motorer med henholdsvis seks og syv cylindre.

Tabel 1

Kendt ~i ævn

Cylinder nr. 123456 Tændingsvinkel a 0 240 120 180 60 300 15 Tændfølge j 153426

Drejning 60 60 60 60 60 60

Kendt ujævn

Cylinder nr. 123456 Tændingsvinkel α 0 240 120 150 270 30 20 Tændfølge j 1 5 3 4 6 2

Drejning 90 90 90 30 30 30

Opfindelsen

Cylinder nr. 123456 Tændingsvinkel α 0 237 110 147 270 20 25 Tændfølge j 153462

Drejning 90 90 90 37 43 20

Relativ masse Mr χ ljl21 1>161 1>0i

Symmetrisk

Cylinder nr. 123456 30 Tændingsvinkel a 0 250 127 90 217 340 Tændfølge j 153246

Drejning 20 43 37 90 90 90

Relativ masse Mr 1,01 1 1,16 1 1,12 1 DK 171687 B1 10

Tabel 2

Kendt i ævn

Cylinder nr.12 3 4 5 6 7 Tænd.vinkel a 0 102,9 257,4 205,7 154,3 308,6 51,4 5 Tændfølge jl365472 Drej. 51,4 51,4 51,4 51,4 51,4 51,4 51,4

Opfindelsen

Cylinder nr. 1234567 Tændingsvinkel a 0 102 252 209 143 303 40 10 Tændfølge j 1365472

Drejning aj-0fj_i 57 62 43 66 41 51 40

Relativ masse Mr 1,07 1 1 1,06 1,17 1,03 1

Symmetrisk

Cylinder nr. 1234567 15 Tændingsvinkel a 0 263 103 169 212 62 320 Tændfølge j 1634527

Drejning 40 51 41 66 43 62 57

Relativ masse Mr 1 1,03 1,17 1,06 1 1 1,07

Den frem- og tilbagegående masse Mr af cylindrene 20 er ikke ens, men er ifølge opfindelsen justeret således, at inertikræfterne af 1. og 2. orden er udbalancerede for motoren som helhed, hvilket vil blive forklaret nærmere med henvisning til fig. 3 og 4.

Den ekstra masse på de tungere cylindre kan 25 hensigtsmæssigt anbringes på eller i forbindelse med krydshovedet, eksempelvis ved fastgørelse af halvdelen af massen på hver af krydshovedets to krydshovedsko eller ved at udføre de relevante krydshovedsko passende tungere. Det er også muligt at anbringe den ekstra 30 masse på undersiden af krydshovedets lejehus eller i forbindelse med plej Istangens øvre flange til fastgørelse på lejehuset. Anvendelsen af separate masser fastgjort til det ønskede motorelement giver naturligvis den fordel, at motorelementerne på sædvanlig vis DK 171687 B1 11 kan fremstilles som standardelementer, som er ens for alle cylindrene. En anden mulighed er at anvende todelte bøsninger af forskellig størrelse, som spændes fast omkring plej Istangens øvre endeparti, eller 5 ringsegmentformede masser, der fikseres på indersiden af stemplets skørt. Sidstnævnte mulighed er navnlig fordelagtig ved trunkmotorer.

I det mindste en del af masseforskellene kan også laves ved at mindske massen af de lette cylindre, der 10 i tabellerne er anført med en relativ masse på 1. Massen kan mindskes ved udboring af krydshovedpinden, fortrinsvis ved en central langsgående boring.

En anden mulighed er tilpasse stempelstangens masse ved at øge diameteren af den langsgående centrale 15 boring i stempelstangen. Denne boring tjener til tilog fraledning af køleolie til stemplet, idet olien ledes op i stemplet gennem et gennemgående rør indsat koaksialt i boringen og returneres gennem det ringformede rum omkring røret. Stempelkølingen vil være 20 upåvirket af, at gennemstrømningsarealet på drænsiden bliver større. Som følge af stempelstangens store længde kan betydelige masseforskelle frembringes ved at variere diameteren af den centrale boring, eller med en og samme forholdsvis store diameter af boringen at 25 variere vægtykkelsen af det i boringen indsatte rør.

De beregninger af ydre eller frie kræfter og momenter, guidekraftmomenter af H-typen og X-typen samt aksial- og torsionssvingninger i akselsystemet, som udføres i forbindelse med design af en motor, er 30 velkendte for fagmanden og er eksempelvis beskrevet og refereret i Taylors ovennævnte lærebog i kapitlet "Engine Balance and Vibration", Volume 2, p. 240-305 og i ansøgerens publikationer "An Introduction to Vibration Aspects of Two-stroke Diesel Engines in Ships" fra 35 september 1990 og "Vibration Characteristics of Two- DK 171687 B1 12 stroke Low Speed Diesel Engines" fra januar 1993. For fuldstændigheds skyld omtales nogle principper for beregningerne herefter nærmere.

I fig. 2 illustreres vinkelstillingerne for 5 krumtapbugtene 13 for den sekscylindrede motor, der i Tabel 1 er benævnt opfindelsen. Cylindrenes numre C1 -Cg er markeret ud for bugtene, idet nummereringen er valgt, så C1 ligger længst væk fra den drevne aksel. Cylinderforingerne 8's længdeakser 14 skærer krumtapak-10 siens længdeakse 15 i en ret vinkel og ligger alle i samme plan midt mellem styreplanerne 5. Som vist ligger cylindrenes længdeakser normalt med ens adskillelse d^+1 i motorens længderetning, men det er naturligvis muligt at lade mindst en af afstandene være større end 15 de øvrige, eksempelvis for at give plads for et mellem cylindrene beliggende kædehjul i motorer med fx 12 cylindre.

Eventuelle frie kræfter eller momenter fra motoren overføres gennem fundamentet til den omgivende struk-20 tur, såsom et skibsskrog, og kan sætte denne i svingninger. Da inertikræfterne af navnlig 1. men også 2. orden normalt er store, er det væsentligt for undgåelse af uønskede vibrationer, at inertikræfteme fra de enkelte cylindre udbalancerer hinanden, så der kun 25 optræder eventuelle frie momenter.

De frie 1. ordens kræfter kan bestemmes ved i et vektordiagram som vist i fig. 3 at afsætte en vektor for hver cylinder i en vinkel svarende til cylinderens tændingsvinkel og med en længde, der er proportional 30 med størrelsen af cylinderens frem- og tilbagegående masse. Inertikraften fra hver cylinder findes ved at projicere vektoren vinkelret ind på linien 0-180°. Ved summation af de enkelte vektorer findes den frie 1. ordens kraft.

35 De frie 2. ordens kræfter findes ved på tilsvaren- DK 171687 B1 13 de vis at danne et vektordiagram som vist i fig. 4 og summere vektorerne, men vektorerne skal her afsættes i en vinkel svarende til den dobbelte tændingsvinkel. Forholdet mellem størrelsen af en cylinders 1. og 2.

5 ordens kræfter er L/R, hvilket for ovennævnte typiske motor medfører, at 2. ordens inertikraften andrager ca.

44% af 1. ordens kraften. Ved summation af vektorerne i fig. 3 og 4 ses, at der ikke er frie 1. og 2. ordens inertikræfter for udførelsesformen ifølge opfindelsen 10 med de i Tabel 1 viste tændingsvinkler. Der kan på tilsvarende vis opstilles vektordiagrammer for udførelsesformen med syv cylindre, hvor der heller ikke er frie 1. og 2. ordens inertikræfter.

Inertikræfterne af 1. og 2. orden fremkalder 15 momenter af 1. og 2. orden. Ved beregning af momenterne vælges et udgangspunkt, hvorom momentet fra de enkelte cylindres inertikræfter bestemmes på sædvanlig vis. De frie momenter findes ved summation af momenterne fra hver cylinder.

20 Fra Tabel 1 og 2 ses, at de kendte jævne tændings- vinkler giver 1. og 2. ordens vektorer, som automatisk udbalancerer hinanden, når vektorlængderne er ens.

Dette kan kaldes tændingsvinkler af 1. type.

Der kendes også motorer med ujævne tændingsvink-25 ler, hvor vinkelforskellen mellem på hinanden tændende cylindre (drejning som vist i Tabel 1 antager to værdier (30° og 90°), der ligger symmetrisk om middeltændingsvinklen (60°) , hvilket betyder, at vektorerne parvis svarer til vektorerne i en motor med 30 jævne tændingsvinkler. Med disse kendte ujævne tændingsvinkler opnås således også automatisk udbalancering, når vektorlængderne er ens. Dette kan kaldes tændingsvinkler af 2. type, der omfatter motorer med ens frem- og tilbagegående masser og ujævne tændings-35 vinkler valgt således, at 1. og 2. ordens kræfterne er DK 171687 B1 14 i ligevægt.

Med opfindelsen er anvist motorer med tændingsvinkler af 3. type, nemlig tændingsvinkler, der er irregulære og bindingsfrit optimeret til mindskning af 5 eksempelvis det frie 2. ordens moment, og hvor ændringer af de frem- og tilbagegående masser, der fører til udbalancering af de frie 1. og 2. ordens kræfter, kan anskueliggøres ved at variere vektorlængderne.

Udførelsesformer for opfindelsen er detaljeret 10 beskrevet i forbindelse med krydshovedmotorer, men det skal forstås, at opfindelsen også er anvendelig ved trunkmotorer.

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til tilvejebringelse af en rækkemotor (1) med optimerede tændingsvinkler (ot) , navnlig en hovedmotor i et skib, med flere cylindre (C^) med 5 hvert sit stempel (7) forbundet med en tilhørende bugt (14) i en for cylindrene fælles krumtapaksel (12), hvis krumtapbugte står i forudbestemte vinkelstillinger svarende til cylindrenes tændingsvinkler, hvor mindst to af vinkelforskellene (ofj-aj_1) mellem tændingsvinklerne 10 for efter hinanden tændende cylindre har forskellig størrelse, og hvor hver cylinder er tilknyttet frem- og tilbagegående motorelementer med en tilhørende frem- og tilbagegående masse (Mr), der i det mindste omfatter massen af stemplet og af en del af plejlstangen, 15 kendetegnet ved, at motorens tændingsvinkler (a) er optimeret på en sådan måde uden hensyntagen til inertikræfterne af 1. og 2. orden, at mindst en udvalgt vibrationsparameter for motoren er mindsket, hvilket for ens frem- og tilbagegående masser (Mr) af cylindre-20 ne giver kraftuligevægt for inertikræfterne af 1. og 2. orden, og at motorens frem- og tilbagegående masser (Mr) for i det mindste to af cylindrene udformes til at afvige således fra de frem- og tilbagegående masser (Mr) for de øvrige cylindre, at de ved drift af motoren 25 forekommende inertikræfter af 1. og 2. orden er i kraftligevægt.

2. Totakts rækkemotor (1), navnlig en hovedmotor i et skib, med seks cylindre (C) med hvert sit stempel forbundet med en tilhørende bugt (14) i en for cylin- 30 drene fælles krumtapaksel (12), hvis krumtapbugte står i forudbestemte vinkelstillinger svarende til cylindrenes tændingsvinkler, hvor mindst to af vinkelforskellene (ofj -ofj _^) mellem tændingsvinklerne (a) for efter hinanden tændende cylindre har forskellig størrelse, og 35 hvor hver cylinder er tilknyttet frem- og tilbagegående DK 171687 B1 16 mot ore lementer med en tilhørende frem- og tilbagegående masse (Mr), der i det mindste omfatter massen af stemplet (7) og af en del af plejlstangen (10) , k e n -detegnet ved, at tændingsvinklerne (a) for 5 cylindrene 1-6 ligger i intervallerne hhv. 356-4°, 233-241°, 106-114°, 143-151°, 266-274° og 16-24° eller i de hermed symmetriske intervaller hhv. 356-4°, 246-254°, 123-131°, 86-94°, 213-221° og 336-344°, og at for mindst to af cylindrene afviger de frem- og tilba-10 gegående masser således fra de frem- og tilbagegående masser for de øvrige cylindre, at inertikræfterne af 1. og 2. orden i det væsentlige er i kraftligevægt.

3. Totakts rækkemotor ifølge krav 2, kendetegnet ved, at tændingsvinklerne (a) for cylin- 15 drene 1-6 er hhv. 0°, 237°, 110°, 147°, 270° og 20°, og at for cylindrene 2, 4 og 6 er de frem- og tilbagegående masser hhv. 12%, 16% og 1% større end de øvrige cylindres frem- og tilbagegående masser.

4. Totakts rækkemotor ifølge krav 2, kende- 20 tegnet ved, at tændingsvinklerne (<x) for cylindrene 1-6 er hhv. 0°, 250°, 127°, 90°, 217° og 340°, og at for cylindrene 1, 3 og 5 er de frem- og tilbagegående masser hhv. 1%, 16% og 12% større end de øvrige cylindres frem- og tilbagegående masser.

5. Totakts rækkemotor (1), navnlig en hovedmotor i et skib, med syv cylindre (C) med hvert sit stempel forbundet med en tilhørende bugt (14) i en for cylindrene fælles krumtapaksel (12), hvis krumtapbugte står i forudbestemte vinkelstillinger svarende til cylindre-30 nes tændingsvinkler (a) , hvor mindst to af vinkelforskellene (oij -0fj _^) mellem tændingsvinklerne for efter hinanden tændende cylindre har forskellig størrelse, og hvor hver cylinder er tilknyttet frem- og tilbagegående motorelementer med en tilhørende frem- og tilbagegående 35 masse (Mr), der i det mindste omfatter massen af DK 171687 Bl 17 stemplet (7) og af en del af plej Istangen (10) , k e n -detegnet ved, at tændingsvinklerne (a) for cylindrene 1-7 ligger i intervallerne hhv. 356-4°, 98-106°, 248-256°, 205-213°, 139-147°, 299-307° og 36-44° 5 eller i de hermed symmetriske intervaller hhv. 356-4°, 259-267°, 99-107°, 165-174°, 208-216°, 58-66° og 316-324°, og at for mindst to af cylindrene afviger de frem- og tilbagegående masser således fra de frem- og tilbagegående masser for de øvrige cylindre, at inerti- 10 kræfterne af 1. og 2. orden i det væsentlige er i kraftligevægt.

6. Totakts rækkemotor ifølge krav 5, kendetegnet ved, at tændingsvinklerne (a) for cylindrene 1-7 er hhv. 0°, 102°, 252°, 209°, 143°, 303° og 15 40°, og at for cylindrene 1, 4, 5 og 6 er de frem- og tilbagegående masser i det væsentlige hhv. 7%, 6%, 17% og 3% større end de øvrige cylindres frem- og tilbagegående masser.

7. Totakts rækkemotor ifølge krav 5, kende- 20 tegnet ved, at tændingsvinklerne (a) for cylindrene 1-7 er hhv. 0°, 263°, 103°, 169°, 212°, 62° og 320°, og at for cylindrene 2, 3, 4 og 7 er de frem- og tilbagegående masser i det væsentlige hhv. 3%, 17%, 6% og 7% større end de øvrige cylindres frem- og tilba- 25 gegående masser.

8. Totakts rækkemotor ifølge et af kravene 2-7, kendetegnet ved, at den ekstra frem- og tilbagegående masse på de tungere cylindre er tilvejebragt på stemplet (7) og/eller ved plejlstangens (10) øverste 3. ende.

9. Totakts rækkemotor ifølge et af kravene 2-8, kendetegnet ved, at motoren (1) er en krydshovedmotor, og at forskellene i cylindrenes frem-og tilbagegående masser er tilvejebragt ved udboring i 35 krydshovedpinden på de lettere cylindre og/eller ved DK 171687 B1 18 placering af ekstra masse i forbindelse med krydshoved-arrangementet (6) på de tungere cylindre.

10. Totakts rækkemotor ifølge et af kravene 2-9, kendetegnet ved, at motoren (1) er en 5 krydshovedmotor, og at forskellene i cylindrenes frem-og tilbagegående masser er tilvejebragt ved tilpasning af stempelstangens (9) masse.