RU2097612C1

RU2097612C1 - Crankshaft

Info

Publication number: RU2097612C1
Application number: RU95105065A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Ловяго; И.В. Хохлов
Original assignee: Хохлов Иван Васильевич
Priority date: 1995-04-04
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1997-11-27
Also published as: RU95105065A

Abstract

FIELD: internal combustion engines whose cylinders form pairs. SUBSTANCE: each crankpin of crankshaft is stepped and consists of two rigidly interconnected half-crankpins located at angular displacement relative to each other of 10 to 30 deg. Invention provides for operation of internal combustion engine in so called duplex working mode when pistons of cylinder pair move at small phase shift. EFFECT: enhanced economical efficiency of internal combustion engine. 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к коленчатым валам двигателей внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to engine building, in particular to crankshafts of internal combustion engines (ICE).

Известны коленчатые валы [1] шатунные шейки которых расположены с угловым сдвигом относительно друг друга. Однако такие коленчатые валы непригодны для так называемых "дуплетных" ДВС, в которых цилиндры образуют пары и поршни каждой пары цилиндров перемещаются с небольшим фазовым сдвигом. Known crankshafts [1] connecting rod journals which are located with an angular shift relative to each other. However, such crankshafts are unsuitable for the so-called "doublet" ICE, in which the cylinders form pairs and the pistons of each pair of cylinders move with a small phase shift.

Известен коленчатый вал [2] содержащий щеки и шатунные шейки, выполненные ступенчато из двух жестко соединенных полушеек. Однако такой коленчатый вал не обеспечивает необходимого для работы дуплетного ДВС фазового сдвига, так как полушейки расположены в одной плоскости, проходящей через ось коленчатого вала. Known crankshaft [2] containing the cheeks and connecting rod journals, made in steps of two rigidly connected half gears. However, such a crankshaft does not provide the phase shift necessary for the operation of a doublet ICE, since the half-necks are located in the same plane passing through the axis of the crankshaft.

Задача изобретения создание коленчатого вала, обеспечивающего работу цилиндров ДВС в дуплетном режиме. The objective of the invention is the creation of a crankshaft, ensuring the operation of the internal combustion engine cylinders in a doublet mode.

Эта задача решается за счет того, что у коленчатого вала, содержащего щеки и шатунные шейки, выполненные ступенчато из двух жестко соединенных полушеек, последние расположены с угловым смещением относительно друг друга на 10-30^o.This problem is solved due to the fact that the crankshaft containing the cheeks and connecting rods, made in steps of two rigidly connected half rings, the latter are located with an angular offset relative to each other by 10-30 ^o .

На фиг. 1 изображена часть вала с шатунной шейкой, выполненной согласно изобретению; на фиг. 2 коленчатый вал, установленный в дуплетном ДВС; на фиг. 3 зависимость объема камеры сгорания ДВС от угла поворота предлагаемого коленчатого вала; на фиг. 4 то же для ДВС с обычным коленчатым валом. In FIG. 1 shows a part of a shaft with a connecting rod journal according to the invention; in FIG. 2 crankshaft installed in the double engine; in FIG. 3 the dependence of the volume of the combustion chamber of the internal combustion engine on the rotation angle of the proposed crankshaft; in FIG. 4 the same for internal combustion engines with a conventional crankshaft.

Предлагаемый коленчатый вал содержит щеки 1, между которыми расположены шатунные шейки. Каждая из шеек состоит из двух жестко соединенных друг с другом полушеек 2, на которых установлены шатуны 3 с поршнями 4, перемещающимися в цилиндрах 5, образующих друг с другом пару. Полушейки 2 шейки смещены относительно друг друга на угол 10-30^o. Цилиндры 5 образуют пару с общей камерой сгорания 6, снабженной клапанами 7 и свечой зажигания 8.The proposed crankshaft contains cheeks 1, between which are located the connecting rod journals. Each of the necks consists of two half-rings 2 rigidly connected to each other, on which connecting rods 3 with pistons 4 are mounted, moving in cylinders 5, forming a pair with each other. Half neck 2 cervical offset from each other at an angle of 10-30 ^o . The cylinders 5 form a pair with a common combustion chamber 6, equipped with valves 7 and a spark plug 8.

При вращении коленчатого вала 1 поршни 4 перемещаются с небольшим сдвигом по фазе, определяемым угловым смещением полушеек 2 относительно друг друга. Например, левый поршень ( фиг. 1) движется с опережением на некоторую величину по сравнению с правым поршнем. В результате перемещения поршней по синусоидальному закону, а также благодаря фазовому сдвигу между ними зависимость объема V общей камеры сгорания от угла поворота ω коленчатого вала принимает вид, представленный на фиг. 3 (для сравнения на фиг. 4 приведена аналогичная зависимость для ДВС с обычным коленчатым валом). При наличии общей камеры сгорания 6 рабочие такты в обоих цилиндрах 5 происходят одновременно дуплетом. При сравнении зависимостей, показанных на фиг. 3 и 4, видно, что в ДВС с предлагаемым коленчатым валом процесс "а" нарастания объема V камеры сгорания происходит быстрее, чем в ДВС с обычным коленчатым валом. Следовательно скорость всасывания воздуха через карбюратор выше, что улучшает качество горючей смеси (повышается степень распыления топлива). Далее следует более быстрое сжатие ("б" по сравнению с "б") рабочей смеси и более длительная выдержка ("в" по сравнению с "в"). Это способствует лучшему подогреву и испарению топлива, что увеличивает КПД. Следующий такт (рабочий) происходит с большей скоростью нарастания ("г" по сравнению с "г") объема камеры сгорания, что лучше согласуется с коротким временем горения топливной смеси. When the crankshaft 1 is rotated, the pistons 4 move with a small phase shift, determined by the angular displacement of the half-rings 2 relative to each other. For example, the left piston (Fig. 1) moves ahead of a certain amount compared to the right piston. As a result of the displacement of the pistons according to a sinusoidal law, and also due to a phase shift between them, the dependence of the volume V of the common combustion chamber on the rotation angle ω of the crankshaft takes the form shown in FIG. 3 (for comparison, Fig. 4 shows a similar dependence for ICE with a conventional crankshaft). In the presence of a common combustion chamber 6, the working cycles in both cylinders 5 occur simultaneously with a doublet. When comparing the dependencies shown in FIG. 3 and 4, it can be seen that in an internal combustion engine with the proposed crankshaft, the process “a” of increasing the volume V of the combustion chamber occurs faster than in an internal combustion engine with a conventional crankshaft. Therefore, the rate of air intake through the carburetor is higher, which improves the quality of the combustible mixture (the degree of atomization of the fuel increases). This is followed by faster compression ("b" compared to "b") of the working mixture and a longer exposure time ("c" compared to "c"). This contributes to better heating and evaporation of fuel, which increases efficiency. The next cycle (working) occurs with a higher slew rate ("g" compared to "g") of the volume of the combustion chamber, which is better consistent with the short burning time of the fuel mixture.

При угле смещения менее 10^o характеристика отношения объема камеры сгорания к углу поворота коленчатого вала приближается к синусоиде и теряет свое преимущество. При угле смещения более 30^o, как показали эксперименты, происходит падение мощности ДВС в связи с недостаточной степенью сжатия горючей смеси.When the offset angle is less than 10 ^{o, the} characteristic of the ratio of the volume of the combustion chamber to the angle of rotation of the crankshaft approaches a sinusoid and loses its advantage. When the angle of displacement of more than 30 ^o , as shown by experiments, there is a drop in the power of the internal combustion engine due to the insufficient degree of compression of the combustible mixture.

Таким образом угловое смещение полушеек шейки на 10-30^o и, следовательно, соответствующий фазовый сдвиг при перемещении поршней позволяет увеличить время подготовки рабочей смеси и повысить ее качество перед воспламенением, а также увеличить эффективный рабочий ход коленчатого вала, что приводит к повышению экономичности ДВС.Thus, the angular displacement of the neck half-neck by 10-30 ^o and, consequently, the corresponding phase shift when moving the pistons allows to increase the preparation time of the working mixture and to improve its quality before ignition, as well as to increase the effective working stroke of the crankshaft, which increases the efficiency of the internal combustion engine.

Claims

The crankshaft of an internal combustion engine containing cheeks with connecting rod journals placed between them, each of which is made stepwise, in the form of two rigidly connected to each other half-rings for installing the connecting rods, characterized in that the half-rings of the connecting rod necks are angularly offset by 10 30 ^o .