RU2296234C1 - Crank mechanism - Google Patents

Crank mechanism Download PDF

Info

Publication number
RU2296234C1
RU2296234C1 RU2005119181/06A RU2005119181A RU2296234C1 RU 2296234 C1 RU2296234 C1 RU 2296234C1 RU 2005119181/06 A RU2005119181/06 A RU 2005119181/06A RU 2005119181 A RU2005119181 A RU 2005119181A RU 2296234 C1 RU2296234 C1 RU 2296234C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crankshaft
connecting rod
gear
crank mechanism
drive
Prior art date
Application number
RU2005119181/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Уколов (RU)
Владимир Николаевич Уколов
Original Assignee
Владимир Николаевич Уколов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Николаевич Уколов filed Critical Владимир Николаевич Уколов
Priority to RU2005119181/06A priority Critical patent/RU2296234C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2296234C1 publication Critical patent/RU2296234C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: invention relates to piston-type internal combustion engines with variable compression ratio. According to invention, proposed crank mechanism includes connecting rod made for movement relative to axis of crankpin of crankshaft under action of intermediate member. Said intermediate member is eccentric installed in big end of connecting rod enclosing crankpin of crankshaft. Eccentric has external gear engaging with central external gear installed concentrically to axis of crankshaft for turning relative to crankshaft by means of drive. Crankshaft is furnished additionally with movable counterweights coupled with central gears.
EFFECT: reduced overall dimensions and simplified design of movable part of crank mechanism, possibility of changing its geometry within wide range to provide change of engine compression ratio.
6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, например к двигателям внутреннего сгорания поршневого типа, в частности к двигателям с переменной степенью сжатия.The invention relates to mechanical engineering, for example, to piston-type internal combustion engines, in particular to engines with a variable compression ratio.

Степень сжатия поршневого двигателя определяют как отношение суммарного рабочего объема цилиндра при нахождении поршня в нижней мертвой точке к суммарному рабочему объему цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке.The compression ratio of a piston engine is defined as the ratio of the total working volume of the cylinder when the piston is at bottom dead center to the total working volume of the cylinder when the piston is at top dead center.

Степень сжатия топливовоздушной смеси, используемой в двигателе внутреннего сгорания, играет решающую роль в ее горении и в значительной мере определяет кпд двигателя. Чем выше степень сжатия, тем, в общем случае, больше кпд горения. Максимальная степень сжатия топливовоздушной смеси ограничивается детонационной стойкостью, т.е. при чрезмерном сжатии топливовоздушная смесь самопроизвольно воспламеняется, что приводит к неуправляемому горению с воспламенением в нерасчетный момент времени. В этом случае двигатель переходит в детонационный режим работы, что приводит к его повышенному износу.The compression ratio of the air-fuel mixture used in the internal combustion engine plays a decisive role in its combustion and largely determines the efficiency of the engine. The higher the compression ratio, the more generally the combustion efficiency. The maximum compression ratio of the air-fuel mixture is limited by the detonation resistance, i.e. with excessive compression, the air-fuel mixture ignites spontaneously, which leads to uncontrolled combustion with ignition at an off-time. In this case, the engine goes into detonation mode of operation, which leads to its increased wear.

Мощность двигателя и его кпд могут быть повышены также за счет турбонаддува. Однако при увеличении давления наддува и соответствующем повышении мощности двигателя во избежание детонации степень сжатия необходимо уменьшать.Engine power and its efficiency can also be increased due to turbocharging. However, with an increase in boost pressure and a corresponding increase in engine power to reduce detonation, the compression ratio must be reduced.

При таких условиях обычный двигатель с постоянной степенью сжатия, обусловленной его конструкцией с фиксированными параметрами деталей и узлов, не может работать с оптимальной эффективностью. Горение топливовоздушной смеси в таком двигателе может быть до некоторой степени оптимизировано, максимум - для одной фиксированной точки рабочей характеристики, соответствующей максимальному кпд.Under such conditions, a conventional engine with a constant compression ratio due to its design with fixed parameters of parts and assemblies cannot work with optimal efficiency. The combustion of the air-fuel mixture in such an engine can be optimized to a certain extent, maximum for one fixed point of the operating characteristic corresponding to the maximum efficiency.

Для обеспечения частичной оптимизации работы двигателя на современных автомобилях устанавливают электронные блоки управления, которые позволяют изменять установку момента зажигания и параметры топливовоздушной смеси в зависимости от режимов работы двигателя и условий его эксплуатации, в том числе погодных.To ensure partial optimization of the engine on modern cars, electronic control units are installed that allow you to change the ignition timing and the parameters of the air-fuel mixture depending on the engine operating conditions and its operating conditions, including weather.

В то же время, основная характеристика двигателя, которая могла бы обеспечить почти полную оптимизацию режима работы двигателя и его максимальную эффективность, а именно степень сжатия, остается неизменной.At the same time, the main characteristic of the engine, which could provide almost complete optimization of the engine operating mode and its maximum efficiency, namely the compression ratio, remains unchanged.

Известны кривошипно-шатунные механизмы, позволяющие изменять степень сжатия двигателя за счет введения в их состав эксцентриковых элементов.Known crank mechanisms that allow you to change the compression ratio of the engine due to the introduction of eccentric elements.

Таковым является, например, двигатель Mayflower е3 австрийского инженера Джо Эрлиха. В данной конструкции шатун прикреплен к шейке коленчатого вала через эксцентрик, выполненный заодно со штоком, который смонтирован в подвижной направляющей. Направляющей придана возможность перемещения относительно штока, а также совместно с ним. При этом, в отличие от традиционной окружности, траектория движения нижней головки шатуна приобретает форму эллипса, которая может меняться, приводя к изменению характера движения поршня и смещению его мертвых точек. В зависимости от требуемых условий, например скорости и нагрузки, «геометрия» двигателя, а именно его степень сжатия и рабочий объем, могут быть изменены и выбраны оптимальными. В случае максимально вытянутой эллиптической траектории при такте сжатия поршень останавливается в верхней мертвой точке практически мгновенно, сразу после воспламенения смеси. Это ведет к улучшению полноты сгорания топливной смеси, увеличению мощности двигателя и снижению вредных выбросов. При эллиптической траектории шатуна такты впуска и расширения удлиняются, а наполнение цилиндра и эффективность работы двигателя возрастают. В данной конструкции двигателя, когда поршень находится в верхней мертвой точке, шатун расположен не вертикально, а с наклоном. Некоторые фирмы, например Honda, с этой же целью смещают коленчатый вал от оси цилиндров. При этом увеличивается сила давления газов и, следовательно, крутящий момент двигателя.Such is, for example, the Mayflower e3 engine of the Austrian engineer Joe Erlich. In this design, the connecting rod is attached to the neck of the crankshaft through an eccentric made integral with the rod, which is mounted in a movable guide. The guide is given the ability to move relative to the rod, as well as together with it. In this case, unlike the traditional circle, the trajectory of the lower connecting rod head takes the form of an ellipse, which can change, leading to a change in the nature of the movement of the piston and the displacement of its dead points. Depending on the required conditions, such as speed and load, the “geometry” of the engine, namely its compression ratio and displacement, can be changed and selected optimal. In the case of a maximally elongated elliptical trajectory during a compression stroke, the piston stops at top dead center almost instantly, immediately after ignition of the mixture. This leads to an improvement in the completeness of combustion of the fuel mixture, an increase in engine power and a reduction in harmful emissions. With an elliptical trajectory of the connecting rod, the intake and expansion strokes become longer, and the filling of the cylinder and engine efficiency increase. In this engine design, when the piston is at top dead center, the connecting rod is not tilted vertically, but tilted. Some firms, such as Honda, for the same purpose offset the crankshaft from the axis of the cylinders. This increases the pressure force of the gases and, consequently, the engine torque.

Известна также разработка французской фирмы МСЕ-5 Development, автор Вианни Раби. В данной конструкции шатун соединен с двуплечим коромыслом, одно из плеч которого взаимодействует с кронштейном, которому придана возможность перемещения вверх-вниз посредством гидроцилиндра. Этим достигается изменение зоны рабочего хода поршней и, как результат, изменение степени сжатия. При этом сам поршень движется строго вверх-вниз, зажатый с одной стороны опорной зубчатой рейкой, а с другой - зубчатым сектором коромысла, посредством которого движение поршня передается коленчатому валу.Also known is the development of the French company MCE-5 Development, author Vianni Rabi. In this design, the connecting rod is connected to the two-arm rocker, one of the shoulders of which interacts with the bracket, which is given the ability to move up and down by means of a hydraulic cylinder. This achieves a change in the zone of the stroke of the pistons and, as a result, a change in the degree of compression. In this case, the piston itself moves strictly up and down, clamped on one side by a support gear rack, and on the other, by the gear sector of the rocker arm, by means of which the piston movement is transmitted to the crankshaft.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является изобретение «Двигатель внутреннего сгорания поршневого типа с переменной степенью сжатия» [Патент РФ №2159858, заявка №97115877/06 от 28.02.1996 г., МПК(7) - F 02 В 75/04, публ. 27.11.2000 г.].Closest to the proposed technical solution is the invention "A piston-type internal combustion engine with a variable compression ratio" [RF Patent No. 2159858, Application No. 97115877/06 of 02.28.1996, IPC (7) - F 02 B 75/04, publ. . November 27, 2000].

Двигатель включает нижнюю головку шатуна, связанную с шатунной шейкой коленчатого вала через эксцентрик, снабженный колесом с наружными зубьями. Эксцентрик является промежуточным элементом между нижней головкой шатуна и шатунной шейкой коленчатого вала, и во время вращения коленчатого вала может быть повернут внутри нижней головки шатуна посредством управляющего механизма, взаимодействующего с колесом с наружными зубьями, выполненного заодно с промежуточным элементом. Управляющий механизм выполнен в виде колеса большего диаметра с внутренними зубьями, установленного на коленчатом валу концентрически его оси с возможностью поворота относительно коленчатого вала.The engine includes a lower connecting rod head connected to the crank pin of the crankshaft through an eccentric equipped with a wheel with external teeth. The eccentric is an intermediate element between the lower head of the connecting rod and the connecting rod neck of the crankshaft, and during rotation of the crankshaft can be rotated inside the lower head of the connecting rod by means of a control mechanism that interacts with the wheel with external teeth, made integral with the intermediate element. The control mechanism is made in the form of a larger diameter wheel with internal teeth mounted on a crankshaft concentrically to its axis with the possibility of rotation relative to the crankshaft.

Подвижная часть кривошипно-шатунного механизма известного двигателя обладает рядом недостатков, в числе которых разбалансированность коленчатого вала, сложность выполнения управляющего механизма в виде колеса с внутренними зубьями и его привода, повышенные требования к соотношению размеров зубчатых колес, наличие дополнительного вала с зубчатым сектором и высокая скорость взаимодействия элементов управляющего механизма. Кроме того, изменение степени сжатия за счет поворота эксцентрика вокруг шейки коленчатого вала одновременно ведет к изменению, в том числе к уменьшению эффективного радиуса вращения кривошипа и, соответственно, к неизбежному уменьшению рабочего объема двигателя, что снижает его максимальную мощность. Для обеспечения изменения степени сжатия в широком диапазоне, например, от 23:1 до 7:1 необходим эксцентрик со значительным эксцентриситетом, что ведет к существенному увеличению массы и размеров кривошипно-шатунного механизма и двигателя в целом. Во всех режимах работы двигателя происходит смещение центра приведенной массы кривошипа, что ведет к дополнительному повышению вибронагруженности и шумности двигателя.The movable part of the crank mechanism of the known engine has several disadvantages, including the imbalance of the crankshaft, the complexity of the control mechanism in the form of a wheel with internal teeth and its drive, increased requirements for the size ratio of gears, the presence of an additional shaft with a gear sector and high speed interaction elements of the control mechanism. In addition, a change in the compression ratio due to the rotation of the eccentric around the neck of the crankshaft simultaneously leads to a change, including a decrease in the effective radius of rotation of the crank and, accordingly, an inevitable decrease in the working volume of the engine, which reduces its maximum power. To ensure a change in the compression ratio over a wide range, for example, from 23: 1 to 7: 1, an eccentric with a significant eccentricity is required, which leads to a significant increase in the mass and size of the crank mechanism and the engine as a whole. In all engine operating modes, the center of the reduced crank mass is displaced, which leads to an additional increase in vibration load and engine noise.

Целью изобретения является снижение габаритов и упрощение конструкции подвижной части кривошипно-шатунного механизма без повышения уровня шумности двигателя, обеспечение возможности изменения его геометрии в широких пределах, а также изменение степени сжатия при одновременном выборе рабочего объема двигателя от нуля до максимального, установленного его техническими характеристиками.The aim of the invention is to reduce the size and simplify the design of the movable part of the crank mechanism without increasing the noise level of the engine, providing the possibility of changing its geometry over a wide range, as well as changing the degree of compression while choosing the engine displacement from zero to the maximum set by its technical characteristics.

Поставленная цель достигается тем, что в заявляемом кривошипно-шатунном механизме, включающем шатун, выполненный с возможностью перемещения относительно оси шатунной шейки коленчатого вала посредством промежуточного элемента, например эксцентрика, установленного в нижней головке шатуна и охватывающего шатунную шейку коленчатого вала, при этом эксцентрик снабжен, по меньшей мере, одним колесом с наружными зубьями, которое взаимосвязано с управляющим механизмом, управляющий механизм выполнен в виде, по меньшей мере, одного центрального зубчатого колеса с наружными зубьями, установленного концентрически оси коленчатого вала с возможностью поворота относительно последнего посредством привода.This goal is achieved by the fact that in the inventive crank mechanism, including a connecting rod made with the possibility of movement relative to the axis of the connecting rod neck of the crankshaft by means of an intermediate element, for example an eccentric mounted in the lower head of the connecting rod and covering the connecting rod neck of the crankshaft, the eccentric is equipped with at least one wheel with external teeth, which is interconnected with the control mechanism, the control mechanism is made in the form of at least one central o gears with external teeth mounted concentrically to the axis of the crankshaft with the possibility of rotation relative to the latter by means of a drive.

Центральное зубчатое колесо связано с приводом, по меньшей мере, одним промежуточным валом, проходящим внутри коленчатого вала.The central gear wheel is connected to the drive by at least one intermediate shaft passing inside the crankshaft.

Для компенсации разбалансировки кривошипно-шатунного механизма при изменении его параметров коленчатый вал снабжен дополнительными подвижными противовесами, связанными с центральным зубчатым колесом.To compensate for the imbalance of the crank mechanism when changing its parameters, the crankshaft is equipped with additional movable counterweights associated with the central gear.

В зависимости от количества цилиндров двигателя управляющий механизм включает N промежуточных валов и эксцентриков и по 2N центральных зубчатых колес, колес с наружными зубьями эксцентриков и подвижных противовесов, где N - число шатунов, соответствующее количеству цилиндров.Depending on the number of engine cylinders, the control mechanism includes N intermediate shafts and eccentrics and 2N central gears, wheels with external teeth of eccentrics and movable counterweights, where N is the number of connecting rods corresponding to the number of cylinders.

Эксцентрики, совместно с колесами с наружными зубьями, могут быть выполнены составными, по меньшей мере, из двух сегментов.Eccentrics, together with wheels with external teeth, can be made compound of at least two segments.

Привод управляющего механизма может быть выполнен, например, в виде шагового электродвигателя, включающего корпус, статор, ротор, шестерню статора и шестерню ротора, при этом шестерня статора связана с ведущей шестерней газораспределительного механизма, установленной на коленчатом вале, а шестерня ротора связана с шестерней промежуточного вала посредством, например, ременных передач.The drive of the control mechanism can be made, for example, in the form of a stepper motor, including a housing, a stator, a rotor, a stator gear and a rotor gear, while the stator gear is connected to the drive gear of the gas distribution mechanism mounted on the crankshaft, and the rotor gear is connected to the intermediate gear shaft through, for example, belt drives.

Управление приводом осуществляется посредством электронного блока управления.The drive is controlled by an electronic control unit.

На фиг.1 приведена общая схема предлагаемого кривошипно-шатунного механизма на примере одноцилиндрового двигателя.Figure 1 shows the General scheme of the proposed crank mechanism on the example of a single-cylinder engine.

На фиг.2 приведен общий вид сечения Б-Б кривошипа для одного цилиндра.Figure 2 shows a General view of the cross section BB of the crank for one cylinder.

На фиг.3 приведен общий вид сечения А-А кривошипа для одного цилиндра.Figure 3 shows a General view of the cross section aa of the crank for one cylinder.

На фиг.4 приведен общий вид эксцентрика с колесами с наружными зубьями, установленного в нижней головке шатуна в положении, когда длина шатуна максимальна.Figure 4 shows a General view of the clown with wheels with external teeth mounted in the lower head of the connecting rod in a position where the length of the connecting rod is maximum.

На фиг.5 приведен общий вид привода механизма управления степенью сжатия.Figure 5 shows a General view of the drive mechanism for controlling the degree of compression.

На фиг.6 приведен общий вид траекторий движения осей шатунной шейки и нижней головки шатуна.Figure 6 shows a General view of the trajectories of the axes of the connecting rod neck and lower connecting rod head.

Кривошипно-шатунный механизм включает коленчатый вал 1 с неподвижными противовесами 22, 23, опорные шейки 2, шатунную шейку 3 и опоры 4 коленчатого вала 1, шатун 5, выполненный с возможностью перемещения относительно оси 17 шатунной шейки 3 посредством промежуточного элемента, например эксцентрика 7, установленного в нижней головке 21 шатуна 5 и охватывающего шатунную шейку 3. Эксцентрик 7 снабжен колесами с наружными зубьями 8, 9, которые взаимосвязаны с управляющим механизмом. Управляющий механизм выполнен в виде центральных зубчатых колес 10, 11 с наружными зубьями, установленных концентрически оси коленчатого вала 1 с возможностью поворота относительно последнего посредством привода 18. Ось 16 нижней головки 21 шатуна 5 совпадает с осью наружного диаметра эксцентрика 7, а ось 17 шатунной шейки 3 коленчатого вала 1 совпадает с осью вращения эксцентрика 7 и колес с наружными зубьями 8, 9 эксцентрика 7.The crank mechanism includes a crankshaft 1 with fixed counterweights 22, 23, support journals 2, a connecting rod 3 and bearings 4 of the crankshaft 1, a connecting rod 5, which is movable relative to the axis 17 of the connecting rod neck 3 by means of an intermediate element, for example an eccentric 7, installed in the lower head 21 of the connecting rod 5 and covering the connecting rod neck 3. The eccentric 7 is equipped with wheels with external teeth 8, 9, which are interconnected with the control mechanism. The control mechanism is made in the form of central gears 10, 11 with external teeth mounted concentrically to the axis of the crankshaft 1 with the possibility of rotation relative to the latter by means of the drive 18. The axis 16 of the lower head 21 of the connecting rod 5 coincides with the axis of the outer diameter of the eccentric 7, and the axis of the connecting rod journal 17 3 of the crankshaft 1 coincides with the axis of rotation of the eccentric 7 and the wheels with the outer teeth 8, 9 of the eccentric 7.

Центральное зубчатое колесо 10 связано с приводом 18 промежуточным валом 12, проходящим внутри коленчатого вала 1.The Central gear wheel 10 is connected to the drive 18 by an intermediate shaft 12 passing inside the crankshaft 1.

Для постоянной компенсации разбалансировки кривошипно-шатунного механизма при изменении его параметров коленчатый вал 1 дополнительно снабжен подвижными противовесами 14, 15, которые связаны с центральными зубчатыми колесами 10, 11 соответственно.To constantly compensate for the imbalance of the crank mechanism when changing its parameters, the crankshaft 1 is additionally equipped with movable counterweights 14, 15, which are connected with the central gears 10, 11, respectively.

В зависимости от количества цилиндров двигателя управляющий механизм включает N промежуточных валов 12 и эксцентриков 7 и по 2N центральных зубчатых колес 10, 11, колес с наружными зубьями 8, 9 и подвижных противовесов 14, 15, где N - число шатунов 5, соответствующее количеству цилиндров.Depending on the number of engine cylinders, the control mechanism includes N intermediate shafts 12 and eccentrics 7 and 2N of central gears 10, 11, wheels with external teeth 8, 9 and movable counterweights 14, 15, where N is the number of connecting rods 5 corresponding to the number of cylinders .

Эксцентрики 7 совместно с колесами с наружными зубьями 8, 9 могут быть выполнены составными из двух сегментов 6, охватывающих шатунную шейку 3.The eccentrics 7 together with the wheels with external teeth 8, 9 can be made integral of two segments 6, covering the connecting rod neck 3.

Привод 18 управляющего механизма может быть выполнен, например, в виде шагового электродвигателя, включающего корпус 28, статор 29, ротор 30, шестерню статора 31 и шестерню ротора 32, при этом шестерня статора 31 связана с ведущей шестерней газораспределительного механизма 24, установленной на коленчатом вале 1, а шестерня ротора 32 связана с шестерней 25 промежуточного вала 12 посредством, например, ременных передач 26 и 27 соответственно.The drive 18 of the control mechanism can be made, for example, in the form of a stepper motor, including a housing 28, a stator 29, a rotor 30, a gear of the stator 31 and a gear of the rotor 32, while the gear of the stator 31 is connected to the drive gear of the gas distribution mechanism 24 mounted on the crankshaft 1, and the gear of the rotor 32 is connected to the gear 25 of the intermediate shaft 12 by, for example, belt drives 26 and 27, respectively.

Управление приводом 18 осуществляется посредством электронного блока управления 19.The drive 18 is controlled by an electronic control unit 19.

В задней части коленчатого вала 1 установлен маховик 20.At the rear of the crankshaft 1, a flywheel 20 is installed.

В зависимости от режимов работы двигателя и сочетания факторов, влияющих на процесс горения рабочей смеси, величина степени сжатия может иметь минимальное, максимальное либо промежуточное значения.Depending on the operating conditions of the engine and a combination of factors affecting the combustion process of the working mixture, the magnitude of the compression ratio can have a minimum, maximum, or intermediate value.

При холостом ходе или при торможении двигателем степень сжатия максимальна. В данном случае при изменении положения элементов кривошипа две плоскости П1 и П2, первая из которых включает ось 17 шатунной шейки 3 и ось 16 нижней головки 21 шатуна 5, а другая, соответственно, ось вращения коленчатого вала 1 и ось цилиндра преимущественно параллельны вне зависимости от угла поворота коленчатого вала 1. При этом ось 16 нижней головки 21 шатуна 5 в процессе работы остается ближе к верхней мертвой точке, чем ось 17 шатунной шейки 3, то есть эффективная длина шатуна 5 максимальна. Такое положение шатуна 5 обеспечивается за счет определенной скорости взаимодействия центрального зубчатого колеса 10 с зубчатым колесом 8 эксцентрика 7, причем скорость вращения центрального колеса 10 находится в зависимости от скорости вращения коленчатого вала 1. Кроме того, в любой момент времени происходит балансировка коленчатого вала 1 за счет взаимодействия центральных зубчатых колес 10 11 с подвижными противовесами 14, 15, которые установлены на неподвижных противовесах 22, 23 соответственно. Так как подвижные противовесы 14, 15 и эксцентрик 7 вращаются в разные стороны с одинаковой угловой скоростью, происходит уравновешивание коленчатого вала 1 относительно его оси вращения.When idling or when braking the engine, the compression ratio is maximum. In this case, when changing the position of the crank elements, two planes P1 and P2, the first of which includes the axis 17 of the connecting rod journal 3 and the axis 16 of the lower head 21 of the connecting rod 5, and the other, respectively, the axis of rotation of the crankshaft 1 and the axis of the cylinder are predominantly parallel, regardless of the angle of rotation of the crankshaft 1. In this case, the axis 16 of the lower head 21 of the connecting rod 5 during operation remains closer to the top dead center than the axis 17 of the connecting rod journal 3, that is, the effective length of the connecting rod 5 is maximum. This position of the connecting rod 5 is ensured by a certain interaction speed of the central gear wheel 10 with the gear wheel 8 of the eccentric 7, and the rotation speed of the central wheel 10 is dependent on the rotation speed of the crankshaft 1. In addition, at any time, the crankshaft 1 is balanced due to the interaction of the Central gears 10 11 with movable balances 14, 15, which are mounted on stationary balances 22, 23, respectively. Since the movable counterweights 14, 15 and the eccentric 7 rotate in different directions with the same angular velocity, the crankshaft 1 is balanced with respect to its axis of rotation.

Переход в режим работы двигателя со средней величиной степени сжатия осуществляется следующим образом. По сигналу от электронного блока управления 19, поступающего на привод 18, через шестерню 25 промежуточный вал 12 управляющего механизма происходит кратковременное увеличение угловой скорости вращения центрального зубчатого колеса 10. Эксцентрик 7 производит поворот вокруг оси 17 шатунной шейки 3 в сторону, противоположную направлению вращения коленчатого вала, на угол, близкий к 90°, в результате чего происходит уменьшение эффективной длины шатуна 5 до средних значений. Положение плоскостей П1 и П2 при данной настройке кривошипно-шатунного механизма является преимущественно перпендикулярным.The transition to engine operation with an average compression ratio is as follows. According to the signal from the electronic control unit 19 supplied to the drive 18, through the gear 25 of the intermediate shaft 12 of the control mechanism, a short-term increase in the angular speed of rotation of the central gear wheel 10 occurs. The eccentric 7 rotates around the axis 17 of the crank pin 3 in the direction opposite to the direction of rotation of the crankshaft , by an angle close to 90 °, resulting in a decrease in the effective length of the connecting rod 5 to average values. The position of the planes P1 and P2 at this setting of the crank mechanism is mainly perpendicular.

Перевод двигателя в режим работы с минимальной степенью сжатия аналогичен процессу, рассмотренному выше, путем дополнительного поворота эксцентрика 7 вокруг оси 17 шатунной шейки 3 на угол, близкий к 90°, в результате чего происходит уменьшение эффективной длины шатуна 5 до минимальных значений, а ось 16 нижней головки 21 шатуна 5 в процессе работы сохраняет более удаленное положение от верхней мертвой точки, чем ось 17 шатунной шейки 3. Плоскости П1 и П2, как и в первом случае, остаются преимущественно параллельными.Putting the engine into operation with a minimum compression ratio is similar to the process described above by additional rotation of the eccentric 7 around the axis 17 of the connecting rod journal 3 by an angle close to 90 °, resulting in a reduction in the effective length of the connecting rod 5 to the minimum values, and the axis 16 the lower head 21 of the connecting rod 5 during operation maintains a more distant position from the top dead center than the axis 17 of the connecting rod journal 3. The planes P1 and P2, as in the first case, remain predominantly parallel.

Увеличение степени сжатия производят путем соответствующего кратковременного уменьшения угловой скорости вращения центрального зубчатого колеса 10. Процессы изменения взаимного положения элементов кривошипно-шатунного механизма в данном случае являются обратными по отношению к рассмотренным выше.An increase in the degree of compression is produced by a corresponding short-term decrease in the angular velocity of rotation of the central gear wheel 10. The processes of changing the relative position of the elements of the crank mechanism in this case are the opposite of those discussed above.

Предлагаемое техническое решение позволяет достичь существенного упрощения конструкции подвижной части кривошипно-шатунного механизма, снижения его габаритов, уровня шумности, а также обеспечивает изменения степени сжатия двигателя в широких приделах при одновременном выборе его рабочего объема от нуля до максимального, установленного его техническими характеристиками.The proposed technical solution allows to achieve a significant simplification of the design of the movable part of the crank mechanism, reducing its size, noise level, and also provides changes in the compression ratio of the engine in wide aisles while selecting its working volume from zero to the maximum set by its technical characteristics.

Claims (6)

1. Кривошипно-шатунный механизм, включающий шатун, выполненный с возможностью перемещения относительно оси шатунной шейки коленчатого вала посредством промежуточного элемента, например, эксцентрика, установленного в нижней головке шатуна и охватывающего шатунную шейку коленчатого вала, при этом эксцентрик снабжен, по меньшей мере, одним колесом с наружными зубьями, которое взаимосвязано с управляющим механизмом, выполненным в виде, по меньшей мере, одного центрального зубчатого колеса с наружными зубьями, установленного концентрически оси коленчатого вала с возможностью поворота относительно последнего посредством привода, отличающийся тем, что коленчатый вал дополнительно снабжен подвижными противовесами, связанными с центральными зубчатыми колесами.1. A crank mechanism, including a connecting rod, configured to move relative to the axis of the connecting rod neck of the crankshaft by means of an intermediate element, for example, an eccentric mounted in the lower head of the connecting rod and covering the connecting rod neck of the crankshaft, wherein the eccentric is provided with at least one a wheel with external teeth, which is interconnected with a control mechanism made in the form of at least one central gear wheel with external teeth mounted concentrically and the axis of the crankshaft rotatably relative to the latter by means of a drive, characterized in that the crankshaft is further provided with movable counterweights associated with the central gears. 2. Кривошипно-шатунный механизм по п.1, отличающийся тем, что привод связан с центральным зубчатым колесом, по меньшей мере, одним промежуточным валом, проходящим внутри коленчатого вала.2. The crank mechanism according to claim 1, characterized in that the drive is connected to the Central gear, at least one intermediate shaft passing inside the crankshaft. 3. Кривошипно-шатунный механизм по п.1, отличающийся тем, что управляющий механизм включает N эксцентриков и промежуточных валов, а также по 2N центральных зубчатых колес, колес с наружными зубьями эксцентриков и подвижных противовесов, где N - число шатунов, соответствующее количеству цилиндров двигателя.3. The crank mechanism according to claim 1, characterized in that the control mechanism includes N eccentrics and countershaft, as well as 2N central gears, wheels with outer teeth of eccentrics and movable counterweights, where N is the number of connecting rods corresponding to the number of cylinders engine. 4. Кривошипно-шатунный механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что привод выполнен, например, в виде шагового электродвигателя, включающего корпус, статор, ротор, шестерню статора и шестерню ротора, при этом шестерня статора связана с ведущей шестерней газораспределительного механизма, установленной на коленчатом валу, а шестерня ротора связана с шестерней промежуточного вала посредством, например, ременных передач.4. The crank mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that the drive is made, for example, in the form of a stepper motor, including a housing, a stator, a rotor, a stator gear and a rotor gear, while the stator gear is connected to the drive gear of the gas distribution mechanism mounted on the crankshaft, and the gear of the rotor is connected to the gear of the intermediate shaft by, for example, belt drives. 5. Кривошипно-шатунный механизм по п.4, отличающийся тем, что привод соединен с блоком управления.5. The crank mechanism according to claim 4, characterized in that the drive is connected to the control unit. 6. Кривошипно-шатунный механизм по п.1, отличающийся тем, что эксцентрики совместно с колесами с наружными зубьями выполнены составными, по меньшей мере, из двух сегментов.6. The crank mechanism according to claim 1, characterized in that the eccentrics together with the wheels with external teeth are made of at least two segments.
RU2005119181/06A 2005-06-21 2005-06-21 Crank mechanism RU2296234C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005119181/06A RU2296234C1 (en) 2005-06-21 2005-06-21 Crank mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005119181/06A RU2296234C1 (en) 2005-06-21 2005-06-21 Crank mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2296234C1 true RU2296234C1 (en) 2007-03-27

Family

ID=37999187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005119181/06A RU2296234C1 (en) 2005-06-21 2005-06-21 Crank mechanism

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2296234C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103047002A (en) * 2012-12-17 2013-04-17 沈大兹 Variable compression ratio device with connecting rod journals and eccentric sleeves
WO2015114001A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Gomecsys B.V. An internal combustion engine including variable compression ratio
WO2015200432A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-30 Meacham Kirby G B Variable compression connecting rod
WO2017068258A1 (en) * 2015-10-22 2017-04-27 Peugeot Citroen Automobiles Sa Heat engine comprising a system for varying the compression ratio
CN108590849A (en) * 2018-01-09 2018-09-28 西华大学 A kind of toggle and control method of achievable Miller cycle
US10167776B2 (en) * 2014-06-27 2019-01-01 G. B. Kirby Meacham Variable compression connecting rod
AT524321A4 (en) * 2021-03-12 2022-05-15 Roland Kirchberger Dipl Ing Dr Techn internal combustion engine
CN115045902A (en) * 2022-06-16 2022-09-13 山东润金重工科技有限公司 Locomotive crankshaft forging
DE212021000436U1 (en) 2020-08-06 2023-04-24 Ramzan Goytemirov Control mechanism for compression engines

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103047002B (en) * 2012-12-17 2015-01-28 沈大兹 Variable compression ratio device with connecting rod journals and eccentric sleeves
CN103047002A (en) * 2012-12-17 2013-04-17 沈大兹 Variable compression ratio device with connecting rod journals and eccentric sleeves
WO2015114001A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Gomecsys B.V. An internal combustion engine including variable compression ratio
WO2015200432A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-30 Meacham Kirby G B Variable compression connecting rod
US10167776B2 (en) * 2014-06-27 2019-01-01 G. B. Kirby Meacham Variable compression connecting rod
US10557409B2 (en) 2015-10-22 2020-02-11 Gomecsys B.V. Heat engine comprising a system for varying the compression ratio
WO2017068258A1 (en) * 2015-10-22 2017-04-27 Peugeot Citroen Automobiles Sa Heat engine comprising a system for varying the compression ratio
FR3042816A1 (en) * 2015-10-22 2017-04-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa THERMAL MOTOR PROVIDED WITH A SYSTEM OF VARIATION OF THE COMPRESSION RATE
CN108590849A (en) * 2018-01-09 2018-09-28 西华大学 A kind of toggle and control method of achievable Miller cycle
CN108590849B (en) * 2018-01-09 2023-07-14 西华大学 Crank connecting rod mechanism capable of realizing Miller circulation and control method
DE212021000436U1 (en) 2020-08-06 2023-04-24 Ramzan Goytemirov Control mechanism for compression engines
AT524321A4 (en) * 2021-03-12 2022-05-15 Roland Kirchberger Dipl Ing Dr Techn internal combustion engine
AT524321B1 (en) * 2021-03-12 2022-05-15 Roland Kirchberger Dipl Ing Dr Techn internal combustion engine
WO2022187881A1 (en) 2021-03-12 2022-09-15 Kirchberger, Roland Internal combustion engine having variable stroke
CN115045902A (en) * 2022-06-16 2022-09-13 山东润金重工科技有限公司 Locomotive crankshaft forging

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2296234C1 (en) Crank mechanism
CN102465771B (en) The device of variable compression ratio
US4437438A (en) Reciprocating piston engine
EP1674692B1 (en) Internal combustion engine
US4957069A (en) Driving or working engine, in particular an internal combustion engine
EP1080320B1 (en) Crank-connecting rod mechanism
EP1197647B1 (en) Variable compression ration mechanism for reciprocating internal combustion engine
RU2159858C2 (en) Piston-type variable-compression internal combustion engine
US20030075125A1 (en) An oil pan for engines or transmissions
US6526935B2 (en) Cardioid cycle internal combustion engine
KR102210231B1 (en) Power unit
CN102465770B (en) Variable compression ratio device
US4301695A (en) Reciprocating piston machine
US8281763B2 (en) Internal combustion engine
CN1924318A (en) Stroke-variable engine
US10267225B2 (en) Internal combustion engine
US10590768B2 (en) Engine crank and connecting rod mechanism
KR100251353B1 (en) Engine with variable compressing ratio
CN1116685A (en) Reciprocating piston type internal combustion power mechanism
CN2846768Y (en) Improved CG125 engine for motorcycle
JPH03271530A (en) Variable mechanism of compression ratio in internal combustion engine
CN2704713Y (en) Crankshaft assembly of instant diameter variable IC engine
CA2326705C (en) Crank system with sinusoidal piston motion
CN1032570A (en) Double-cranked reciprocating-piston model of engine
CN100351532C (en) Transient reducing internal combustion engine crank shaft assembly

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080622