RU61794U1 - DEVICE FOR STABILIZING FOUR-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents

DEVICE FOR STABILIZING FOUR-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINES Download PDF

Info

Publication number
RU61794U1
RU61794U1 RU2006117572/22U RU2006117572U RU61794U1 RU 61794 U1 RU61794 U1 RU 61794U1 RU 2006117572/22 U RU2006117572/22 U RU 2006117572/22U RU 2006117572 U RU2006117572 U RU 2006117572U RU 61794 U1 RU61794 U1 RU 61794U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plane
shaft
axes
balancing
shafts
Prior art date
Application number
RU2006117572/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Синев
Петр Владимирович Махов
Олег Савельевич Кочетов
Максим Сергеевич Хайдакин
Ирина Юрьевна Зубова
Галина Сергеевна Куплинова
Алексей Иванович Пашков
Original Assignee
Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН
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 Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН filed Critical Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН
Priority to RU2006117572/22U priority Critical patent/RU61794U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU61794U1 publication Critical patent/RU61794U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к технике уравновешивания рядных двух и четырехцилиндровых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания и предназначено для снижения возникающих в ходе рабочего процесса вибрационных сил и моментов, действующих на корпус двигателя.The utility model relates to mechanical engineering, namely, to the technique of balancing in-line two and four-cylinder four-stroke internal combustion engines and is intended to reduce the vibrational forces and moments that occur during the working process acting on the engine body.

Технический результат - повышение эффективности уравновешивания за счет применения компенсации как «синусной», так и «косинусной» составляющих опрокидывающего момента.The technical result is an increase in the efficiency of balancing due to the application of compensation of both the "sine" and "cosine" components of the tilting moment.

Это достигается тем, что устройство уравновешивания четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, содержащее уравновешивающие валы, оси которых расположены в двух различных плоскостях, перпендикулярных плоскости осей цилиндров, содержит три уравновешивающих вала, причем оси двух валов первого уровня расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости осей цилиндров на равных расстояниях от этой плоскости параллельно оси коленчатого вала, а третий вал расположен в плоскости, параллельной плоскости осей цилиндров, в которой заключен первый вал, параллельно первому валу на том же расстоянии от плоскости осей цилиндров, а уравновешивающие дебалансы всех трех валов расположены в плоскости симметрии перпендикулярной плоскости осей цилиндров.This is achieved by the fact that the balancing device of four-stroke internal combustion engines containing balancing shafts, the axes of which are located in two different planes perpendicular to the plane of the axes of the cylinders, contains three balancing shafts, and the axes of the two shafts of the first level are located in a plane perpendicular to the plane of the axes of the cylinders distances from this plane parallel to the axis of the crankshaft, and the third shaft is located in a plane parallel to the plane of the axes of the cylinders, in which n first shaft parallel to the first shaft at the same distance from the plane of the cylinder axes, and the balancing of the unbalance of the three shafts arranged in a plane perpendicular to the symmetry plane of the cylinder axes.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к технике уравновешивания рядных двух и четырехцилиндровых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания и предназначено для снижения возникающих в ходе рабочего процесса вибрационных сил и моментов, действующих на корпус двигателя.The utility model relates to mechanical engineering, namely, to the technique of balancing in-line two and four-cylinder four-stroke internal combustion engines and is intended to reduce the vibrational forces and moments arising during the working process that act on the engine casing.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство уравновешивания по патенту Великобритании №1498195, Кл. F 01 D 1/00, 1974 г. («механизм Мицубиси»), которое содержит два уравновешивающих вала, причем оси валов расположены в двух различных плоскостях, перпендикулярных плоскости осей цилиндров, параллельны и расположены на равном расстоянии от плоскости осей цилиндров (прототип).The closest in technical essence and the achieved result is a balancing device according to UK patent No. 1498195, CL. F 01 D 1/00, 1974 (“Mitsubishi mechanism”), which contains two balancing shafts, the shaft axes being located in two different planes perpendicular to the plane of the cylinder axes, parallel and equally spaced from the plane of the cylinder axes (prototype) .

Недостатком прототипа является неполная компенсация пульсаций опрокидывающего момента на первой или второй оборотной гармонике, так как «механизм Мицубиси» компенсирует только составляющую опрокидывающего момента, сдвинутого по фазе относительно первой и второй гармоники сил инерции на 90° («синусную» составляющую), но не компенсирует составляющую, находящуюся в одной фазе с гармоникой сил инерции («косинусную» составляющую).The disadvantage of the prototype is the incomplete compensation of pulsations of the overturning moment at the first or second reverse harmonic, since the Mitsubishi mechanism only compensates for the component of the overturning moment, phase-shifted relative to the first and second harmonics of inertia by 90 ° (the "sinus" component), but does not compensate a component that is in the same phase with the harmonic of the inertia forces (the "cosine" component).

Технический результат - повышение эффективности уравновешивания за счет применения компенсации как «синусной», так и «косинусной» составляющих опрокидывающего момента.The technical result is an increase in the efficiency of balancing due to the application of compensation of both the "sine" and "cosine" components of the tilting moment.

Это достигается тем, что устройство уравновешивания четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, содержащее уравновешивающие валы, оси которых расположены в двух различных плоскостях, перпендикулярных плоскости осей цилиндров, содержит три уравновешивающих вала, причем оси двух валов первого уровня расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости осей цилиндров на равных расстояниях от этой плоскости параллельно оси коленчатого вала, а третий вал расположен в плоскости, параллельной плоскости осей цилиндров, в которой заключен первый вал, параллельно первому валу на том же расстоянии от плоскости осей цилиндров, а уравновешивающие дебалансы всех трех валов расположены в плоскости симметрии перпендикулярной плоскости осей цилиндров.This is achieved by the fact that the balancing device of four-stroke internal combustion engines containing balancing shafts, the axes of which are located in two different planes perpendicular to the plane of the axes of the cylinders, contains three balancing shafts, and the axes of the two shafts of the first level are located in a plane perpendicular to the plane of the axes of the cylinders distances from this plane parallel to the axis of the crankshaft, and the third shaft is located in a plane parallel to the plane of the axes of the cylinders, in which n first shaft parallel to the first shaft at the same distance from the plane of the cylinder axes, and the balancing of the unbalance of the three shafts arranged in a plane perpendicular to the symmetry plane of the cylinder axes.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, когда к корпусу двигателя приложены суммарная сила инерции и суммарный опрокидывающий момент от газовых сил и сил инерции, а на фиг.2 представлена схема, когда уравновешивающие валы повернулись на 90°, то есть коленчатый вал 1 повернулся на 90° в случае двухцилиндрового двигателя или на 45° в случае четырехцилиндрового двигателя.Figure 1 presents a diagram of the proposed device, when the total inertia force and the total overturning moment from gas forces and inertia forces are applied to the engine body, and Fig. 2 shows a diagram when the balancing shafts rotated 90 °, that is, the crankshaft 1 turned 90 ° for a two-cylinder engine or 45 ° for a four-cylinder engine.

Устройство уравновешивания четырехтактных двигателей внутреннего сгорания содержит коленчатый вал 1 и три уравновешивающих вала: левый верхний 2, правый верхний 3 и левый нижний 4 (фиг.1 и 2) с уравновешивающими массами соответственно 5, 6 и 7. Коленчатый вал 1 и левый верхний уравновешивающий вал 2 вращаются по часовой стрелке, а остальные уравновешивающие валы 3 и 4 - против часовой стрелки. Для двухцилиндровых двигателей частота вращения уравновешивающих валов равна частоте оборотов коленчатого вала, а для четырехцилиндровых - удвоенной частоте вращения всех валов и синхронна с вращением коленчатого вала 1. Обеспечение такой синхронности может быть достигнуто различными средствами: применением зубчатых передач, применением зубчатых ременных передач, применением цепных передач, применением средств механотроники с использованием дискретных датчиков угловой скорости и положения их на коленчатом валу и на уравновешивающих валах и использованием прецизионных электроприводов, The balancing device of four-stroke internal combustion engines contains a crankshaft 1 and three balancing shafts: the upper left 2, the upper right 3 and the lower left 4 (FIGS. 1 and 2) with balancing masses 5, 6 and 7, respectively. The crankshaft 1 and the left upper balancing the shaft 2 rotates clockwise, and the remaining balancing shafts 3 and 4 counterclockwise. For two-cylinder engines, the speed of balancing shafts is equal to the rotational speed of the crankshaft, and for four-cylinder engines, twice the speed of all shafts and synchronous with the rotation of the crankshaft 1. This synchronization can be achieved by various means: the use of gears, the use of gear belt drives, the use of chain gears, using mechatronics using discrete angular velocity sensors and their position on the crankshaft and on balancing x shafts and using precision actuators,

управляемых по сигналам датчиков или комбинацией перечисленных средств (на чертеже не показано).controlled by the signals of sensors or a combination of the listed means (not shown in the drawing).

Оси двух валов первого уровня: левый верхний 2, правый верхний 3 расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости осей цилиндров (на чертеже не показано) на равных расстояниях от этой плоскости параллельно оси коленчатого вала 1, а третий вал - левый нижний 4 расположен в плоскости, параллельной плоскости осей цилиндров, в которой заключен первый вал (левый верхний 2), параллельно первому валу на том же расстоянии от плоскости осей цилиндров, а уравновешивающие дебалансы (массы 5, 6, 7) всех трех валов 2, 3, 4 расположены в плоскости симметрии, перпендикулярной плоскости осей цилиндров.The axes of the two shafts of the first level: the upper left 2, the upper right 3 are located in a plane perpendicular to the plane of the axes of the cylinders (not shown) at equal distances from this plane parallel to the axis of the crankshaft 1, and the third shaft - the lower left 4 is located in the plane parallel to the plane of the cylinder axes, in which the first shaft (upper left 2) is enclosed, parallel to the first shaft at the same distance from the plane of the cylinder axes, and balancing unbalances (masses 5, 6, 7) of all three shafts 2, 3, 4 are located in the plane symmetry, per pendicular to the plane of the axes of the cylinders.

Устройство уравновешивания четырехтактных двигателей внутреннего сгорания работает следующим образом.The balancing device four-stroke internal combustion engines works as follows.

Два вала, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной плоскости осей цилиндров, вращаются в противоположные стороны, а вал, расположенный на другом уровне, вращается в направлении противоположном вращению вала, расположенного на первом уровне с той же стороны относительно плоскости осей цилиндров.Two shafts located in one plane perpendicular to the plane of the axes of the cylinders rotate in opposite directions, and a shaft located at a different level rotates in the direction opposite to the rotation of the shaft located on the first level from the same side relative to the plane of the axes of the cylinders.

Дебалансы уравновешивающих валов равны: вала 2 - D1; вала 3 - D1+D2;The imbalances of the balancing shafts are equal: shaft 2 - D 1 ; shaft 3 - D 1 + D 2 ;

вала 4 - D2. Каждый дебаланс равен Di=miri, где mi - неуравновешенная масса, ri -эксцентриситет массы mi.shaft 4 - D 2 . Each unbalance is equal to D i = m i r i , where m i is the unbalanced mass, r i is the eccentricity of the mass m i .

Рассмотрим схему определения дебалансов.Consider the scheme for determining the unbalance.

В результате теоретических и экспериментальных исследований найдено, что к корпусу двигателя приложены суммарная сила инерции и суммарный опрокидывающий момент от газовых сил и сил инерции (фиг.1).As a result of theoretical and experimental studies, it was found that the total inertia force and the total overturning moment from the gas forces and inertia forces were applied to the engine casing (Fig. 1).

Отсчет ведется от положения φ=0 в верхней мертвой точке для двухцилиндрового двигателя или в нижней для четырехцилиндрового двигателя (фиг.1). На фиг.2 показано положение, когда уравновешивающие валы повернулись на 90°, то есть коленчатый вал 1 повернулся на 90° в случае двухцилиндрового двигателя или на 45° - в случае четырехцилиндрового двигателя.The count is carried out from the position φ = 0 at the top dead center for a two-cylinder engine or at the bottom for a four-cylinder engine (Fig. 1). Figure 2 shows the position when the balancing shafts rotated 90 °, that is, the crankshaft 1 turned 90 ° in the case of a two-cylinder engine or 45 ° in the case of a four-cylinder engine.

Из фиг.1 и 2 получим требуемые величины дебалансов и расстояния между валами вдоль оси цилиндровFrom figure 1 and 2 we get the required values of the unbalance and the distance between the shafts along the axis of the cylinders

где - угловая скорость вращения валов 2, 3 и 4 на одинарной или двойной частоте оборотов коленчатого вала 1.Where - the angular velocity of rotation of the shafts 2, 3 and 4 at a single or double speed of rotation of the crankshaft 1.

Таким образом определяются все параметры устройства уравновешивания, полностью компенсирующие вибрационные возмущения от неуравновешенных сил первого порядка для двухцилиндровых двигателей и гармонике опрокидывающего момента на частоте оборотов коленчатого вала для четырехцилиндровых двигателей, а также гармоники опрокидывающего In this way, all the parameters of the balancing device are determined, which completely compensate for vibration disturbances from unbalanced first-order forces for two-cylinder engines and the tipping moment harmonic at the crankshaft speed for four-cylinder engines, as well as the tipping harmonic

момента от газовых сил и сил инерции на двойной частоте оборотов коленчатого вала 1.torque from gas forces and inertia forces at the double speed of the crankshaft 1.

Параметры дебалансов валов определяются из следующих расчетных формул. Если теоретически или экспериментально определены суммарная неуравновешивающая сила инерцииShaft unbalance parameters are determined from the following calculation formulas. If theoretically or experimentally determined the total unbalancing force of inertia

и опрокидывающий моментand overturning moment

, ,

действующего на корпус двигателя на соответствующей гармонике, то дебаланс вала первого уровня со стороны расположения вала другого уровня определится какacting on the engine casing at the corresponding harmonic, then the unbalance of the shaft of the first level from the location of the shaft of another level is determined as

, ,

где ω - частота вращения уравновешивающих валов.where ω is the frequency of rotation of the balancing shafts.

Дебаланс третьего вала на втором уровне с той же стороны, что и первый вал равенThe imbalance of the third shaft at the second level on the same side as the first shaft is

, ,

где h1 - расстояние между первым и вторым валом на одном уровне, причем дебалансы первого и третьего вала имеют фазу 180°.where h 1 is the distance between the first and second shaft at the same level, and the unbalances of the first and third shaft have a phase of 180 °.

Дебаланс второго вала, расположенного на одном уровне с первым валом, симметрично относительно плоскости осей цилиндров, равенThe imbalance of the second shaft, located at the same level with the first shaft, symmetrically relative to the plane of the axes of the cylinders, is

а расстояние между уровнями расположения первых двух валов и третьего вала определится, какand the distance between the levels of the first two shafts and the third shaft is determined as

Вращение первого (D1) и второго (D2) вала происходит в одной фазе.The rotation of the first (D 1 ) and second (D 2 ) shaft occurs in one phase.

Claims (2)

1. Устройство уравновешивания четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, содержащее уравновешивающие валы, оси которых расположены в двух различных плоскостях, перпендикулярных плоскости осей цилиндров, отличающееся тем, что оно содержит три уравновешивающих вала, причем оси двух валов первого уровня расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости осей цилиндров на равных расстояниях от этой плоскости параллельно оси коленчатого вала, а уравновешивающие дебалансы всех трех валов расположены в плоскости симметрии перпендикулярной плоскости осей цилиндров.1. The balancing device four-stroke internal combustion engines containing balancing shafts, the axes of which are located in two different planes perpendicular to the plane of the axes of the cylinders, characterized in that it contains three balancing shafts, and the axes of the two shafts of the first level are located in a plane perpendicular to the plane of the axes of the cylinders at equal distances from this plane parallel to the axis of the crankshaft, and balancing unbalances of all three shafts are located in the plane of symmetry perpendicular the plane of the cylinder axes. 2. Устройство уравновешивания четырехтактных двигателей внутреннего сгорания по п.1, отличающееся тем, что параметры дебалансов валов определяются из следующих зависимостей:2. The balancing device of four-stroke internal combustion engines according to claim 1, characterized in that the parameters of the shaft unbalance are determined from the following relationships: дебаланс вала первого уровня со стороны расположения вала другого уровняunbalance of the shaft of the first level from the side of the location of the shaft of another level
Figure 00000001
,
Figure 00000001
,
где ω - частота вращения уравновешивающих валов,where ω is the rotation frequency of the balancing shafts, F=F0cosφ - теоретически или экспериментально определенная суммарная неуравновешивающая сила инерции,F = F 0 cosφ - theoretically or experimentally determined total non-balancing inertia force, M=M1Cosφ+M2sinφ - опрокидывающий момент,M = M 1 Cosφ + M 2 sinφ - overturning moment, дебаланс третьего вала на втором уровне с той же стороны, что и первый валunbalance of the third shaft at the second level on the same side as the first shaft
Figure 00000002
,
Figure 00000002
,
где h1 - расстояние между первым и вторым валом на одном уровне, причем дебалансы первого и третьего вала имеют фазу 180°,where h 1 is the distance between the first and second shaft at the same level, and the unbalances of the first and third shaft have a phase of 180 °, дебаланс второго вала, расположенного на одном уровне с первым валом, симметрично относительно плоскости осей цилиндровunbalance of the second shaft, located at the same level with the first shaft, symmetrically with respect to the plane of the axes of the cylinders
Figure 00000003
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- расстояние между уровнями расположения первых двух валов и третьего вала, причем вращение первого (D1) и второго (D2) вала происходит в одной фазе.
Figure 00000005
Figure 00000004
- the distance between the levels of the first two shafts and the third shaft, and the rotation of the first (D 1 ) and second (D 2 ) shaft occurs in one phase.
Figure 00000005
RU2006117572/22U 2006-05-22 2006-05-22 DEVICE FOR STABILIZING FOUR-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINES RU61794U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117572/22U RU61794U1 (en) 2006-05-22 2006-05-22 DEVICE FOR STABILIZING FOUR-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117572/22U RU61794U1 (en) 2006-05-22 2006-05-22 DEVICE FOR STABILIZING FOUR-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU61794U1 true RU61794U1 (en) 2007-03-10

Family

ID=37993414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006117572/22U RU61794U1 (en) 2006-05-22 2006-05-22 DEVICE FOR STABILIZING FOUR-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU61794U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1983215A1 (en) Reciprocating piston machine and internal combustion engine
JPS6131332B2 (en)
US4300493A (en) Engine balancer for a four cylinder in-line internal combustion engine
RU2769415C1 (en) Internal combustion piston engine with generator
RU61794U1 (en) DEVICE FOR STABILIZING FOUR-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINES
JPH0285544A (en) Balance device
JPS5835880Y2 (en) Balancer device for reciprocating piston engine
KR20130046390A (en) Mass balancing device for an internal combustion engine
JP2010169045A (en) Balance device in multicylinder internal combustion engine
KR870000707B1 (en) First-order balance device for an internal combustion engine
JP6866996B2 (en) engine
JPH0223741B2 (en)
JP6278247B2 (en) 4 cycle engine
JPH0774661B2 (en) Balancer device for V8 cylinder engine
JP2000249191A (en) Arrangement for mass balance and/or moment balance of reciprocating internal-combustion engine
JPH0118914Y2 (en)
JPH0337453A (en) Twelve-cylinder engine with balancer
JPS6111552Y2 (en)
JPH08193643A (en) Balancer for v-type eight-cylinder four-cycle engine
Zhang et al. Dynamic Analysis of the Crank Train in a Single Cylinder Diesel Engine Using a Lumped Parameter Method
JPS6123956Y2 (en)
JPH04307145A (en) Balancer unit in straight four-cylinder internal combustion engine for vehicle
JPH0110512Y2 (en)
JPS5471210A (en) Vibration reducing device of internal combustion engine with odd numbered cylinder
Patterson Engine torque and balance characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20110523