RU2122662C1

RU2122662C1 - Crankshaft of two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: RU2122662C1
Application number: RU97101837A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ольховиков
Original assignee: Ольховиков Виктор Владиславович
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1998-11-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; production of internal combustion engines. SUBSTANCE: crankshaft has axle- shafts with cheeks coupled by pin press-fitted in connecting rod. Slots are made in crankshaft cheeks for pin to move. Slots are made to curve close to open ellipse line. EFFECT: increased power output of engine, reduced consumption of fuel. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автомобиле-тракторному машиностроению и может быть использовано при производстве двухтактных двигателей для мотоциклов, мопедов и моторных лодок. The invention relates to automobile tractor engineering and can be used in the manufacture of two-stroke engines for motorcycles, mopeds and motor boats.

Известны конструкции коленчатых валов двухтактных двигателей внутреннего сгорания, используемых в мотоциклах, мопедах и моторных лодках. Примером является составной коленвал двухтактного двигателя, известный из заявки Франции 2663088 от 13.12.91, кл. F 16 C 3/10. Он содержит полуоси со щеками, соединенные пальцем. Known designs of crankshafts of two-stroke internal combustion engines used in motorcycles, mopeds and motor boats. An example is the composite crankshaft of a two-stroke engine, known from the application of France 2663088 from 12.13.91, cl. F 16 C 3/10. It contains half shafts with cheeks connected by a finger.

Данная конструкция коленвала имеет жесткое соединение коленвала с шатуном, амплитуда поршня строго по синусоиде, которая не совсем согласуется с термодинамикой давления газа на поршень. При максимальном давлении газа на поршень длина плеча поворота коленвала шатуном минимальная, что значительно снижает коэффициент полезного действия двигателя. This crankshaft design has a rigid connection between the crankshaft and the connecting rod, the amplitude of the piston is strictly sinusoidal, which is not entirely consistent with the thermodynamics of gas pressure on the piston. At maximum gas pressure on the piston, the length of the crankshaft turning arm with the connecting rod is minimal, which significantly reduces the efficiency of the engine.

Целью настоящего изобретения является повышение мощности и экономичности двигателя. The aim of the present invention is to increase the power and efficiency of the engine.

Поставленная цель достигается тем, что коленвал двухтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащий полуоси со щеками, выполненными в виде зубчатых колес и снабженными пазами, взаимодействующими с плавающим в них пальцем, запрессованным в шатуне и выполненными по кривой, форма которой приближена к линии незамкнутого эллипса, малая ось которого направлена радиально оси вращения коленвала. This goal is achieved in that the crankshaft of a two-stroke internal combustion engine containing half shafts with cheeks made in the form of gear wheels and provided with grooves interacting with a finger floating in them, pressed into the connecting rod and made along a curve whose shape is close to the line of an open ellipse, is small whose axis is directed radially to the axis of rotation of the crankshaft.

Плавающий палец шатуна в пазах позволит значительно увеличить плечо поворота коленвала шатуном, начиная с момента расположения поршня в верхней мертвой точке, когда давление газов на поршень максимальное. Данная конструкция и взаимодействие динамики давления газов с плечом поворота коленвала значительно повышает мощность и коэффициент полезного действия двигателя. The connecting rod floating finger in the grooves will significantly increase the crankshaft rotation shoulder by the connecting rod, starting from the moment the piston is located at top dead center, when the gas pressure on the piston is maximum. This design and the interaction of gas pressure dynamics with the crankshaft rotation arm significantly increase engine power and efficiency.

На фиг. 1 приведена конструкция коленвала, взаимодействующего с шатуном, пальцем и поршнем. In FIG. 1 shows the design of the crankshaft interacting with the connecting rod, pin and piston.

На фиг. 2 приведена принципиальная кинематическая схема работы коленвала и поршня за один такт (оборот) коленвала с разбивкой на 0, 10, 90, 180, 230, 270 и 316^o (соответственно позиции а, б, в, г, д, е, и ж).In FIG. 2 shows a basic kinematic diagram of the operation of the crankshaft and piston per cycle (revolution) of the crankshaft with a breakdown into 0, 10, 90, 180, 230, 270 and 316 ^o (respectively, positions a, b, c, d, e, e, and g )

Конструкция коленвала содержит полуоси 1, щеки 2, палец 3, вал 4, предотвращающий смещение щек относительно друг друга. The crankshaft design contains half shafts 1, cheeks 2, pin 3, shaft 4, which prevents the cheeks from shifting relative to each other.

Щеки 2 выполнены в виде зубчатых колес с зубьями 5 по периметру щеки и с пазами 6 по кривой, приближенной к линии незамкнутого эллипса. Cheeks 2 are made in the form of gears with teeth 5 along the perimeter of the cheek and with grooves 6 along a curve close to the line of an open ellipse.

На фиг. 1 и 2 начерчены шатун 7, палец 8 поршня 9 и цилиндр 10. In FIG. 1 and 2, the connecting rod 7, the pin 8 of the piston 9 and the cylinder 10 are drawn.

Коленвал двухтактного двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом: давление газа толкает вниз поршень 9, который через палец 8, шатун 7 и палец 3 передает давление на паз 6, вращая коленвал. Крутящий момент на вал-шестерню отбора мощности 4 передается зубчатой передачей 5, выполненной на щеках 2. На фиг.2 приведена принципиальная кинематическая схема работы двигателя за один оборот коленвала. В верхней мертвой точке (фиг. 2, а) заканчивается цикл сжатия рабочей смеси. Палец 3 в пазу 6 расположен в ближайшей точке от оси коленвала. The crankshaft of a two-stroke internal combustion engine works as follows: the gas pressure pushes down the piston 9, which transfers pressure to the groove 6 through pin 8, connecting rod 7 and pin 3, rotating the crankshaft. Torque to the power take-off shaft 4 is transmitted by a gear 5 made on the cheeks 2. Figure 2 shows a basic kinematic diagram of the engine for one revolution of the crankshaft. At top dead center (Fig. 2, a), the compression cycle of the working mixture ends. The finger 3 in the groove 6 is located at the nearest point from the crankshaft axis.

При дальнейшем повороте коленвала (фиг. 2, б) из верхней мертвой точки за счет энергии давления газа поршень 9 давит через палец 8, шатун 7 и палец 3, который скользит вперед по пазу 6, опережая вращение коленвала, что значительно увеличивает плечо поворота коленвала при максимальном давлении рабочей смеси. Увеличивается крутящий момент на валу соответственно увеличивается мощность и экономичность двигателя. With a further rotation of the crankshaft (Fig. 2b) from the top dead center due to the gas pressure energy, the piston 9 presses through the pin 8, the connecting rod 7 and the pin 3, which slides forward along the groove 6, ahead of the crankshaft rotation, which significantly increases the crankshaft rotation shoulder at maximum pressure of the working mixture. Increases the torque on the shaft, respectively, increases the power and efficiency of the engine.

При дальнейшем вращении коленвала (фиг. 2,в) палец 3 шатуна 7 занимает крайнее правое положение в пазу 6, что соответствует максимальному плечу поворота коленвала и еще в этот момент значительному давлению газа на поршень. With further rotation of the crankshaft (Fig. 2, c), the pin 3 of the connecting rod 7 occupies the extreme right position in the groove 6, which corresponds to the maximum arm of the crankshaft rotation and, at this moment, significant gas pressure on the piston.

При достижении положения (фиг. 2, г) поршень меняет направление движения, палец 3 все еще находится в крайнем правом положении паза 6. Upon reaching the position (Fig. 2, d) the piston changes the direction of movement, the finger 3 is still in the extreme right position of the groove 6.

При достижении положения фиг. 2, д палец начинает передвигаться по пазу 6 в обратном направлении, так как кривизна стенки паза 6 на данном угле поворота коленвала не может более обеспечивать перпендикулярность между осью шатуна и касательной, проведенной в точке соприкосновения пальца 3 со стенкой паза 6. В этот момент поршень двигается вверх по инерции за счет энергии, переданной ему щеками во время поворота от 180 до 230^o с небольшим замедлением, тогда как щеки движутся с постоянной скоростью. В результате этого крайнее левое положение паза 6 "догоняет" палец.Upon reaching the position of FIG. 2e, the finger begins to move along the groove 6 in the opposite direction, since the curvature of the wall of the groove 6 at a given angle of rotation of the crankshaft can no longer provide perpendicularity between the axis of the connecting rod and the tangent drawn at the point of contact of the finger 3 with the wall of the groove 6. At this moment, the piston moves up by inertia due to the energy transmitted to him by the cheeks during a rotation from 180 to 230 ^o with a slight slowdown, while the cheeks move at a constant speed. As a result of this, the extreme left position of the groove 6 “catches up” the finger.

На фиг. 2, е показан момент перемещения пальца 3 в пазу 6 из правого положения в левое. In FIG. 2e shows the moment of moving the finger 3 in the groove 6 from the right to the left position.

На фиг. 2 ,ж показано положение, в котором палец переместился в крайнее левое положение паза 6. Цикл работы заканчивается в момент достижения положения, показанного на фиг. 2, а. In FIG. 2g shows the position in which the finger has moved to the leftmost position of the groove 6. The operation cycle ends when the position shown in FIG. 2 a.

Углы, показанные на фиг. 2, могут незначительно изменяться при изменении кривизны и радиусов закругления паза 6, а так же при изменении высоты, размеров и формы перепускных и выпускных окон цилиндра. The angles shown in FIG. 2, can vary slightly with changing curvature and rounding radii of the groove 6, as well as with a change in height, size and shape of the bypass and outlet windows of the cylinder.

Claims

1. The crankshaft of a two-stroke internal combustion engine containing half shafts with cheeks connected by a finger, characterized in that the cheeks of the crankshaft are provided with grooves interacting with a finger floating in them, pressed into the connecting rod.

2. The crankshaft according to claim 1, characterized in that the grooves are made along a curve close to the line of an open ellipse.