FI111409B

FI111409B - Internal Combustion structure

Info

Publication number: FI111409B
Application number: FI20002494A
Authority: FI
Inventors: Kari Ritavesi
Original assignee: Kari Ritavesi
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2003-07-15
Also published as: WO2003093667A1; FI20002494A; FI20002494A0

Description

111409111409

PolttomoottorirakenneInternal Combustion structure

Esillä oleva keksintö liittyy polttomoottoreihin. Tarkemmin esillä olevan keksinnön 5 kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen polttomoottorirakenne.The present invention relates to internal combustion engines. More particularly, the present invention relates to an internal combustion engine structure according to the preamble of claim 1.

Polttomoottorirakenteissa käytetään yleensä polttoaineesta saatavan energian muuttamiseen mekaaniseksi energiaksi mäntään ja kampiakseliin perustuvaa rakennetta. Ajatuksena on palavan polttoaineen tilavuuden laajenemisesta aiheutuvan paineen 10 muodostuminen joka hyödyntäminen männän liikkeenä sylinterissä. Männän liike välitetään kiertokangin avulla kampiakselille, jossa liike muutetaan pyöriväksi liikkeeksi.Internal combustion engine structures generally use a piston and crankshaft-based structure for converting fuel energy into mechanical energy. The idea is to build up a pressure 10 due to the expansion of the volume of combustible fuel, which is utilized as a piston movement in the cylinder. The movement of the piston is transmitted by means of a connecting rod to the crankshaft, where the movement is converted into a rotary movement.

Alussa mainitun kaltainen puristussuhteeltaan muutettavissa oleva polttomoottorira-15 kenne tunnetaan ennestään ranskalaisesta patenttihakemuksesta FR-2489430.A compression ratio variable internal combustion engine structure of the kind mentioned above is known from the French patent application FR-2489430.

On ennestään tunnettua, että mäntä liittyy yhteen tai kahteen kiertokankeen männän tapilla. Kiertokanki on edelleen liitetty kampilaakerin avulla kampiakseliin. Tyypillisesti kiertokangen ja männän välillä on siis männäntappi, joka toimii kiertokangen yläpään 20 laakerin akselina. Suurehkoissa koneissa mäntä voidaan kytkeä kiinteällä varrella luistissa liikkuvaan kiertokangen laakeriin. Tunnettujen ratkaisujen olennaisena ongelmana on männän tuenta sivusuunnassa tapahtuvaa kallistumaan nähden. Kun kiertokanki on laakerin välityksellä kiinni männässä se ei muodosta mitään kallistumaa estävää tuentaa männälle männäntapin akselia vastaan kohtisuorassa suun-25 nassa. Lisäksi kiertoliike on omiaan kallistamaan mäntää liikkeen suunnassa. Edellä mainituista seikoista johtuen on tavallista että mäntä kuluu helmaosaltaan väljäksi. Ja samalla kallistus kuluttaa myös sylinterin seinämiä siten että sylinteri kuluu soikeaksi. Tällaisissa moottorirakenteissa ei myöskään ole mahdollisuutta muuttaa männän liikerataa eli puristusta sylinterissä.It is previously known that the piston is connected to one or two connecting rods by a piston pin. The connecting rod is further connected to the crankshaft by means of a crank bearing. Typically, therefore, between the connecting rod and the piston is a piston pin which acts as a bearing shaft for the upper end of the connecting rod. On larger machines, the piston can be connected with a fixed arm to a sliding link bearing. An essential problem with known solutions is the piston support relative to the lateral tilt. When the connecting rod is attached to the piston through the bearing, it does not provide any anti-tilt support to the piston in a direction perpendicular to the piston pin axis. In addition, the rotational movement is capable of tilting the piston in the direction of movement. Due to the above, it is common for the piston to wear loose at its skirt. And at the same time, the tilt also wears out the cylinder walls so that the cylinder wears oval. Such engine designs also do not have the ability to change the stroke of the piston, i.e. the compression in the cylinder.

30 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu moottorirakenne, joka mahdollistaa puristussuhteen sekä iskutilavuuden muuttamisen ja jolla voidaan välttää tai ainakin olennaisesti vähentää edellä mainittujen tunnettujen polttomoottorirat-kaisujen haittoja ja näin ollen parantaa moottorin toimivuutta ja pitkäaikaista käyttöä.It is an object of the present invention to provide an improved engine structure which allows for variation in compression ratio and displacement, and which avoids or at least substantially reduces the drawbacks of the prior art internal combustion engine solutions and thus improves engine performance and long-term use.

35 2 111409 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle polttomoottorirakenteelle ominaiset erityispiirteet on määritelty itsenäisen vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the specific features of the internal combustion engine structure of the invention are defined in the characterizing part of independent claim 1.

Keksinnön mukaisen rakenteen avulla estetään männän kallistuma ja siitä aiheutuva 5 kuluminen. Kun moottorirakenteessa mäntä liittyy kiertokankiin välikappaleen ja kahden tukipisteen avulla, joista kummastakin on erillinen kiertokanki kahdelle erilliselle kampiakselille, männän tuenta vakaa. Tämä rakenne mahdollistaa yksinkertaisemman mäntärakenteen ja kevyempien rakenteiden käytön kiertokangissa ja kampiakselissa. Lisäksi kiertokankien vastakkaiset liikkeet ja kahden kampiakselin vaikutus 10 saadaan toimimaan siten, että hitausvoimat ovat vähäisemmät ja moottori toimii tasaisemmin.The structure according to the invention prevents the piston from being tilted and the resulting wear. When the piston engages the connecting rod in the engine structure by means of a spacer and two support points, each of which has a separate connecting rod for two separate crankshafts, the piston support is stable. This design allows for a simpler piston structure and lighter structures for connecting rods and crankshaft. In addition, the opposite movements of the connecting rods and the action of the two crankshafts 10 are made to reduce the inertial forces and the engine to run more smoothly.

Keksinnön avulla saadaan moottorin rakenne kestäväksi ja vältetään hitausvoimista aiheutuvaa värinää ja siitä tulevia haittoja. Samalla kahden kiertokangen ja kampiak-15 selin käyttö mahdollistaa moottorin iskutilavuuden ja puristussuhteen muuttamisen koneen käynnin aikana. Tällä menettelyllä ja rakenteella mahdollistetaan moottorin toiminnan optimaalinen säätö laajalla kuormitusalueella.The invention makes the structure of the motor durable and avoids vibrations due to inertia forces and the resulting disadvantages. At the same time, the use of two connecting rods and crank-15 brackets allows the engine displacement and compression ratio to be changed while the machine is running. This procedure and design enables optimum control of engine operation over a wide load range.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin joista 20 kuvio 1 esittää keksinnön mukaista moottorin rakennetta halkileikattuna kampiak-seleiden päästä katsottuna.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, of which Figure 1 shows a cross-sectional view of an engine structure according to the invention viewed from the end of the crankshafts.

Keksinnön mukaiseen polttomoottorirakenteeseen kuuluu moottorin runko 1 johon on 25 liitetty sylinteriosa 2. Moottorin rungossa on kampiakseleiden laakeroinnit toteutettu liikkuvilla laakeriyksiköillä 17. Laakeriyksiköt on kiinnitetty moottorin runkoon liukuvaksi. Laakeriyksiköihin 17 on kytketty siirtomekanismi 12 joka siirtää kampiakselin laakereita 17 samanaikaisesti toisiaan kohti tai kauemmas toisistaan. Kampiakseleiden etäisyyttä säädetään siirtomekanismiin kuuluvalla käyttöyksiköllä 12. Kampiak-30 seleihin 4 ja 5 on kytketty kampilaakerin avulla kiertokanget 6 ja 7. Kiertokanget 6 ja 7 on kunkin sylinterin kohdalla kytketty samaan mäntään 3. Männän tapit 9 ja 10 on toteutuksessa asennettu suoraan mäntään tai käytetty erillistä mäntään jäykästi kiinnitettyä välikappaletta 8. Välikappale 8 on kiinnitetty mäntään tapilla 18, joka on kulmikas ja estää kiinnityskappaleen liikkumisen mäntään nähden. Moottorin rakentee-35 seen kuuluvat kaksi kampiakselia 4 ja 5 on kytketty toisiinsa välityksellä, joka synkronoi kampiakselien 4 ja 5 pyörimisliikkeen toisiinsa nähden. Välityksen 14, 15 ra- 3 111409 kenne on toteutettu siten että akseleiden siirtyminen toisiinsa nähden siirtää samalla välityksen hammaspyörää 15. Hammaspyörä 15 on sijoitettu väliakseliin 16 aksiaali-sesti liukuvaksi ja kytketty liikkumaan kampiakselin runkolaakeroinnin 17 mukana.The internal combustion engine structure according to the invention comprises an engine body 1 with a cylinder part 2 attached to it. The engine body has crankshaft bearings implemented by movable bearing units 17. The bearing units are fixed to the engine body by sliding. Connected to the bearing units 17 is a transfer mechanism 12 which simultaneously moves the crankshaft bearings 17 towards each other or further apart. The crankshaft spacing is adjusted by means of a drive unit 12 for the transfer mechanism. Crank bearings 6 and 7 are connected to crankshafts 4 and 5 by crank bearings. Crankshafts 6 and 7 are connected to the same piston 3 at each cylinder. The spacer 8 is secured to the piston by a pin 18 which is angled and prevents the fastener from moving relative to the piston. The two crankshafts 4 and 5 of the engine structure 35 are interconnected by a means which synchronizes the rotational movement of the crankshafts 4 and 5 with respect to each other. The structure of the transmission 14, 15 is designed such that the displacement of the shafts relative to each other simultaneously displaces the gear pinion 15. The gear wheel 15 is disposed axially slidable in the intermediate shaft 16 and engaged with the crankshaft body bearing 17.

5 Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan polttomoottorin rakenne voi vaihdella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Edelleen asiantuntijalle on itsestään selvää, että kiertokankien kiinnittäminen voi tapahtua erilaisia välikappaleita käyttäen. Oleellista on kuitenkin patenttivaatimuksen mukainen kahden tukipisteen käyttämi-10 nen. Kampiakselin liittäminen synkronoivalla välityksellä on mahdollista periaatteessa toteuttaa myös hammashihna- tai ketjuvälityksellä.The figures and the related description are intended only to illustrate the present invention. The structure of the internal combustion engine may vary in detail within the scope of the inventive idea of the claims. Further, it is obvious to one skilled in the art that the connecting rods can be secured using various spacers. However, it is essential to use the two support points according to the claim. In principle, connecting the crankshaft via synchronous transmission is also possible by means of a toothed belt or a chain.

Claims

An internal combustion engine assembly comprising an engine body (1) having a cylinder member (2) having a piston (3) secured by a fastening pin (18) to a separate intermediate piece (8) connected to two crank bars (6,7) and having two support points (9, 10) for securing said crank bars, by means of which said piston engages crankshaft (4,5), and which combustion engine structure for changing the compression ratio and the stroke volume comprises a displacement mechanism 10 (11), advantageously a screw or ball screw provided with a left and right threaded section, with which the distance of the crankshafts (4,5) from each other can be changed, characterized in that the fastening pin (18) is angular, which prevents the attachment piece (8) from moving relative to the cowl (3), and that the internal combustion engine structure for changing the distance between the crankshafts (4,5) comprises the body attachable and slidably movable body bearings (17) for said crankshaft, the displacement mechanism (11) affecting them comprising a control device (12) for the distance between the crankshafts (4,5).

An internal combustion engine structure according to claim 1, characterized in that the two crankshafts (4,5) are coupled to one another with a gear (14,15) synchronizing their rotational movement relative to each other, displacing said crankshaft in relative to one another at the same time, one gear (15) of the gear which is arranged on an intermediate shaft (16) is axially slidable and coupled to move with the bearing (17) of said crankshaft.