Това, което се твърди, е:
1. Метод за динамично балансиране на V-тип двигател с неравномерно степен изпичане модел и включително колянов вал с поне един crankthrow, и най-малко две бутални възли, най-малко две мотовилки за свързване на комплектите бутални към crankthrow, на метод включващ:
(А) поставяне на коляновия вал в ротационен балансиране машина;
(Б) поставяне чифт статически балансирани дискове към противоположните краища на коляновия вал, радиусът на всеки диск е по-голям от радиуса на crankthrow и комбинираната маса от два диска е по-голям от масата на коляновия вал;
(В) поставяне bobweights на crankthrow, теглото на bobweights са равни на една сто процента на въртящата се маса на коляновия вал / мотовилка / буталния възел плюс петдесет и пет процента от бутални теглото на манивелата / мотовилка / буталния възел;
(Г) предене на коляновия вал и закрепени дискове в устройството балансиране да се определи дали съществува динамично равновесие; и
(Д) премахване или добавяне на тегло към коляновия вал, за да компенсира динамично равновесие на коляновия вал.
Описание:
ОБЛАСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
Настоящото изобретение се отнася до метод за получаване на тип бутален двигател с неравномерно степен изпичане модел, и по-специално до метод за балансиране на коляновия вал в такъв двигател.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА
От петролната криза от началото на 1970 г., е имало увеличаване на търсенето на по-малки и по-нисък разход на гориво автомобили. Производителите на автомобили в САЩ са отговорили на това изискване чрез въвеждане на превозни средства, задвижвани с четирицилиндрови двигатели на скорошно дизайн. Тези нови модели представляват значителна инвестиция в проектиране, разработка и производство на съоръжения от страна на производителите на автомобили и техните доставчици. Тези увеличени разходи могат да бъдат възстановени само като ги прехвърля на потребителя.
По-малките превозни средства трябва да бъдат проектирани с по-малки машинните отделения, които не могат да се настанят шест и осемцилиндрови двигатели често произведени от автомобилната индустрия на САЩ през последните 40 години. фамилията от двигатели, разработени за по-малките превозни средства често са напълно нови проекти, които по своята същност са скъпи. С цел да отговори на очакванията на клиентите за изпълнение, производителите са се увеличили обем на двигателя, но с по-голяма денивелация, четирицилиндрови двигатели имат тежки вибрации характеристики. Сегашната практика е да се забавят тези характеристики вибрации с добавяне на брояч се върти, балансиране шахти, но тези шахти да увеличи теглото на двигателя, увеличаване на разходите за производство и консумират малко енергия във функционирането им, което значително компрометира стойността на четиримата -cylinder дизайн. Другата алтернатива, малък обем 60 градуса V-6 двигател, е дори по-скъпо решение.
Съгласно настоящия метод за балансиране на колянови валове на двигателя, изискването е първо статично балансиране на коляновия вал, без отчитане на теглото на буталото и свързващ механизъм прът, преди динамично балансиране на коляновия вал като по този начин поставя горна граница от 2,000 кубични сантиметра на целия изместване на четирицилиндрови двигатели. Икономическата присъщ на производство на един наистина голям обем четири или дори двуцилиндров двигател е счита за невъзможно или непрактично да се постигне използване на съществуващите процедури за балансиране.
РЕЗЮМЕ И ОБЕКТИ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
След много изследвания в посочения по-горе проблем, настоящият метод е разработен за проектиране и производство на вътрешно горене, бутални двигатели, с по-малко цилиндри, но с общ обем на двигателя, равна на по-големи двигатели, които се използват понастоящем в автомобилната индустрия. Това се постига чрез увеличаване на отвора и инсулт размери и чрез премахване на редица цилиндри в блока на двигателя, така че две-цилиндров двигател може да има равен обем и мощност на изхода на четири-цилиндров двигател. За да се компенсира увеличените вибрационни сили, произтичащи от увеличаването на масата на бутални части и неравна степен изгаряне на цилиндрите, нов метод за динамично балансиране на колянов вал на двигателя е разработен.
С оглед на изложеното по-горе, е предмет на настоящото изобретение е да се намалят разходите за производство и монтаж на двигатели с вътрешно горене от типа на възвратно-постъпателно.
Друг предмет на настоящото изобретение е да се намали размера и опростяване тегло на тези двигатели чрез намаляване на размера на блока на двигателя и помощни компоненти (цилиндрови глави, прием, изпускателния колектор, колянови).
Друга цел е да се опрости конструкцията на двигателя чрез намаляване на броя на движещите се части е необходимо, като по този начин намаляване на разходите за производство, монтаж и инсталация.
Друг предмет на настоящото изобретение е да осигури метод за балансиране на ротационни и бутални сили, действащи върху коляновия вал на двигателя, позволява да тече гладко.
Още един друг предмет на настоящото изобретение е да се повиши ефективността на двигатели с вътрешно горене чрез намаляване на загубите цилиндър помпени правят възможно чрез премахване на редица цилиндри, необходими за даден обем.
Други обекти и предимства на настоящото изобретение ще станат по-ясни и очевидни от проучване на следното описание и приложените чертежи, които са само за илюстрация на такива изобретение.
КРАТКО ОПИСАНИЕ НА ЧЕРТЕЖИТЕ
Фиг. 1 е напречен разрез на V-тип двигател, произведена в съответствие с настоящото изобретение;
Фиг. 2 е изглед отгоре него, с цилиндровата глава отстранява;
Фиг. 3 е страничен изглед отгоре на дистрибутор използва във връзка с двигателя;
Фиг. 4 е страничен вертикален изглед на двигателя;
Фиг. 5 е вертикален изглед на разпределителен вал използва във връзка с двигателя; и
Фиг. 6 е вертикален изглед на коляновия вал се използва във връзка с двигателя.
Фиг. 7 е преден изглед на машина за балансиране с колянов вал, монтиран в него;
Фиг. 8 е напречно сечение на балансиращия машината с колянов вал, монтиран в него.
ПОДРОБНО ОПИСАНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
По-нататъшно позоваване на чертежите, пример 10 двигател е показан което бе получено в съответствие с настоящото изобретение. Изграждането на този двигател е подобна на тази на стандартния осем-цилиндров, V-образен двигател употреба днес. Приликите между двата дизайна ще дадат възможност на производителите да използват много стандартни компоненти, материали и машини, които вече са в употреба с ток автомобилната индустрия, произведени двигатели.
Позовавайки се сега на Фиг. 1, V-тип двигател 10 включва блок на двигателя 12 с по-ниска манивела случай 14 и двуцилиндрови банки 16, разположени на 90 градуса един спрямо друг.
Всеки цилиндър банка 16 включва един цилиндър 18. Конструкцията на блока на двигателя 12 е по същество същият като голям V-тип двигател в настоящото приложение. А колянов вал 20 включва интегрално оформен колянов вал зъбно колело и един манивела изхвърляне 24, монтиран в манивела случай 14 по обичайния начин на тези двигатели. А бутален 28 е разположена в рамките на всеки цилиндър 18 и свързано към коляновия вал 20 посредством мотовилка 32. В настоящото изобретение, коляновия вал включва един манивела хвърлят 24 и дневник за които свързващите пръти 32 на всяко бутало 28 са приложен. Това създава simplier, по-силни и по-евтино коляновия вал от един, в който списанията за всяко бутало съединителен прът 32 са отделни и компенсират. Тази единична списание колянов вал 20 ще доведе до неравномерно степен, за хидрант, който по принцип би довело до значителни вибрации по време на работа. Въпреки това, нов метод за динамично балансиране на коляновия вал 20 на две цилиндров двигател елиминира този вибрации и прави нормална и безпроблемна работа е възможно с големи цилиндрични отвори. Този метод балансиране се обсъжда по-подробно в следващите части на тази спецификация.
Чифт цилиндрови глави 34 са монтирани върху съответните цилиндри 16 банки от главата болтове 36. цилиндровата глава 34 се затваря горния край на цилиндрите 18 и включва множество машинни отвори. По-специално, цилиндровата глава 34 включва отвор за всмукателен клапан 40 и отвор за изпускателен клапан 42 комуникира с всеки цилиндър 18. всмукателен клапан 44 и изпускателен клапан 46 са монтирани съответно в отвора на входящия клапан 40 и изпускателен клапан отвор 42 и се извършват за отваряне и затваряне на едни и същи. Смукателният клапан 44 и изпускателен клапан 46 се отваря и затваря от вал 48.
На разпределителния вал 48 е монтиран в двигател блок 12 между банките цилиндър 16. разпределителния вал 48 включва множество камери 50 с повдигнати участъци или листа 52. Броят на камери 50 на разпределителния вал 48 са, разбира се, в зависимост от броя на всмукателните, изпускателните клапани в двигателя. На разпределителния вал 48 от настоящото изобретение има само четири камери 48 да работи две смукателните клапани 40 и два изпускателни клапана 42. (фиг. 3)
Езда на всяка камера 50 е цилиндричен клапан ексцентрик 54. Както разпределителния вал 48 върти и лоб 52 се движи по палеца вентил 54 с, палецът клапан 54 се повишава. палецът на клапана 54 от своя страна се захваща тласък прът 56, простиращ се между палеца клапан 54 и рамо кобилица 58, монтирана на цилиндровата глава 34. повдигачът 56 избутва кулисното рамо 58 напред който захваща всмукателен клапан 44 или изпускателния клапан 46, в зависимост от случая може да бъде, така че вентилът е повдигната седалище и така, че вентилът се отваря. Когато лоб 52 на гърбицата движи около от пътя, налягането на клапан пролетта 60 на клапана принуждава клапана, за да включите повторно. В същото време, палецът клапан 54 е принуден в посока надолу, така че да остава в контакт с камера 50.
Счита се, че приемът и изпускателните клапани 44 и 46 трябва да се отварят и затварят в етап с движението на буталото 28. Отварянето и затварянето на клапаните се контролира от разпределителния вал 48, както е описано по-горе. Положението на буталото 28 е свързано с позицията на коляновия вал 20, тъй като те са свързани чрез съединителен прът 32. По този начин въртенето на коляновия вал 20 и разпределителния вал 48 трябва да се синхронизира за правилното газоразпределение.
За да се постигне правилно газоразпределение, разпределителен вал зъбно колело е лагеруван около предния край на вал 48. Механизмът за разпределителен вал може да се отвори с колянов вал зъбно колело 22, но по-често те са свързани чрез верига времето. И в двата случая, движението на разпределителния вал 48 и коляновия вал 20 е синхронизирано. Механизмът за разпределителен вал обикновено е два пъти по-голям от зъбно колело на коляновия вал 22, така че на коляновия вал 20 ще направи две завъртания за всеки един въртене на разпределителния вал 48. По този начин, вентилите се отварят само веднъж на всеки две колянови обороти
Един всмукателен колектор 66 разпределя смес от бензин и въздух за всеки цилиндър 18 през отвора на входящия клапан 40. карбуратора 68 е монтиран в горната част на всмукателния колектор 66. низходящото движение на буталото 28 в цилиндъра 18 се произвежда частичен вакуум в цилиндър и има тенденция да се дръпне въздух през карбуратора 68 и всмукателните колектори 66. Както въздушни движи през карбуратора 68, го взима атомизирани частици с бензин. след това / въздух смес газ се изтегля през всмукателния колектор 66 покрай отворен всмукателен клапан 44 в цилиндъра 18. запалването на газ / въздух смес в цилиндъра 18 задвижва буталото 28 надолу в цилиндър 18, който на свой ред завърта коляновия вал 20 като ще бъде описано по-подробно по-долу. Тъй като бутало 28 се движи нагоре в рамките на цилиндър 18, изгорелите газове са принудени покрай изпускателния клапан 46 и през изпускателния колектор 70, който също се закрепва към цилиндрови глави 34.
Сместа от газ / въздух в рамките на всеки цилиндър 18 се запалва чрез запалителна свещ 72 завит в резба отвор, оформен в цилиндровата глава 34. Висока пренапрежения, изготвен от бобина са насочени към съответния свещта 72 в правилното за стрелба от дистрибутор 76. Разпределителят 76 включва ротор, монтиран върху вал дистрибутор и капачка разпределител 82 с множество високо напрежение терминали 84. терминал централната високо напрежение 84 е свързан с високо напрежение тел на бобина. Външните клеми са свързани с свещите проводници към съответните свещи 72. Както на ротора 78 навивки, той се свързва в последователност централните терминали високо напрежение на различни външни високо напрежение терминали направляващи високо напрежение вълната от бобината на различни искра двигател свещи 72.
Счита се, че времето на искрата трябва да бъде синхронизирано с движението на клапите и буталото 28. Обикновено това се осъществява чрез съчетаването предавка на вала на дистрибутор с уред на разпределителния вал 48, така че валът на дистрибутор се задвижва от разпределителния вал 48.
Начинът на действие на тези двигатели е добре известно на специалистите в областта, но е описана накратко по-долу. Такава работа на двигателя е разделен на четири цикъла, които се наричат инсулти. Първият ход се нарича всмукателния ход. По време на този ход, буталото 28 се придвижва надолу в цилиндъра 18 и входящия клапан 44 е отворен. Низходящото движение на буталото 28 създава частичен вакуум в цилиндър 18, който издърпва / въздушна смес газ от карбуратора 68 покрай отворен прием вентил 44 в цилиндъра 18. Както буталото 28 наближава края на своя такт на пълнене, входящия клапан 44 се затваря. Ходът на сгъстяване започва с буталото 28 се движи нагоре в цилиндъра 18 с двете входящия клапан 44 и изпускателен клапан 46 е затворен. Възходящото движение на буталото 28 компресира газ / въздух смес до приблизително една десета от първоначалния обем го направи по-гори. Тъй като буталото 28 достигне върха на такта на сгъстяване, високо пренапрежение е насочено от бобина запалване на запалителната свещ 72 от разпределител 76. Полученият искра запалва газ / въздух смес в цилиндъра. Топлината на изгаряне причинява силен разширяване на газове, които изтласкват буталото 28 надолу. Силата надолу се извършва посредством мотовилката 32 към коляновия вал 20, който е даден мощен ред. Това се нарича ход на енергия. Когато буталото 28 достигне дъното на мощността му удар, изпускателният клапан се отваря на 46. Ходът на изпускателната започва с възходящото движение на буталото 28, което принуждава изгорели газове последните изпускателният клапан 46 в изпускателния колектор 68.
Горното описание излага основните механични компоненти на V-тип двигател. Освен това, двигателят трябва да включва система за захранване с гориво, охладителна система, система за смазване, и система за запалване. Компонентите и операциите на всеки от гореспоменатите системи са добре известни на специалистите в областта и са лесно достъпни от търговската мрежа. Също така, двигателят включва масло тава 26, монтирана към долната страна на производството на коляновия вал 14 и капак на клапан 38, монтиран на всяка глава 34.
Блокът 12 от настоящото изобретение използва отвора измерение, буталата, пръстени, wristpins, свързващи пръти и лагерите на V-8 двигател с 400 кубически Cheverolet и измества 94 кубически инча. Валове 20 акции идентичен хвърлят 24 с тази на стандартен V-8 Cheverolet колянов вал, но е много по-кратък. (Фиг. 4) По подобен начин на разпределителния вал 48 изисква само четири листа 50 в сравнение с V-8 разпределителен вал и неговите 16 листа. (Фиг. 3) разпределителя 76 от настоящото изобретение е нищо повече от дистрибутор състав за двигатели с V-8 с шест от осемте външните клеми 84 отстранени.
Модифицираните части, описани по-горе могат да бъдат произведени със съществуващите форми, матрици, и инструментална екипировка с няколко модификации. Една промяна в проекта, обаче, ще трябва да бъдат направени за двигател V-2, за да върви гладко или да бъде свободен вибрации. Тази промяна е в процедура за балансиране обикновено се използва за колянов вал на двигателя с V-тип.
Двигателят на V-8 е четно степен изгаряне на двигателя. С други думи, един от осем цилиндъра ще се задейства всеки път, коляновия вал 20 върти деветдесет градуса. Това дори степен на горивна система позволява на двигателя да тече гладко, без вибрации.
Примерният V-2 двигател на настоящото изобретение, както е описано по-горе, използва един хвърлей колянов вал 20 с 90 градусов цилиндър разстояние. Това споразумение ще доведе до неравномерно степен изгаряне на цилиндрите. Когато цилиндър No. 1 пожари, коляновия вал ще се завърти на 270 градуса преди цилиндър No. 2 пожари. След цилиндър № 2 изстрелва на коляновия вал 20 ще пътуват 450 градуса преди цилиндър No. отново 1 пожари. Това неравномерно степен изгаряне правило може да предизвика двигателя да работи неравномерно или да вибрира. По този начин, на коляновия вал трябва да бъдат балансирани, за да компенсира тази неравна степен изгаряне.
Завъртането на теглото трябва да бъдат балансирани в две равнини. Всички части, които се въртят в съответствие с коляновия вал са балансирани, така че теглото на частите са разпределени по равно около центъра на въртене. Това се нарича статично равновесие. Тъй като на коляновия вал в повечето V-образните двигатели обикновено е дълъг, той трябва най-общо да бъдат проверени, за да видите, че тя е балансирана от край до край. Коляновият вал 20, съгласно настоящото изобретение, получава само динамично равновесие. Въпреки това, маховик и хармонична стабилизатор, които са монтирани на двата противоположни края на коляновия вал 20 трябва да си бъде статично базирана преди да бъде инсталиран върху коляновия вал 20.
А машина за балансиране 90 се използва за балансиране на въртящите се части на двигателя. Тъй като V-тип двигатели имат crankthrows 90 градуса един от друг, тегло трябва да бъде добавен към хвърля време на процеса на балансиране за компенсиране на разстоянието между 90 градуса. Тегло се добавя под формата на bobweights 92, които са завинтени на списанието на коляновия вал прът. В още степен изпичане двигател, теглото на bobweight 92 се изчислява чрез добавяне на общата въртящ теглото на един crankthrow (което е crankpin страна на две мотовилки от V-тип двигател има две пръчки на изхвърляне) и 50% от на бутални теглото на един crankthrow. С други думи, теглото на въртящите се части се добавя половината от теглото на бутални части, прикрепени към всеки crankthrow. Типичен bobweight изчисление за двигател с V-8 може да бъде, както следва:
Седемстотинграма въртящ край на две мотовилки. 800 грама общо тегло от 2 носещи вложки. 880гр общо въртящ тегловни от един crankthrow 390гр едно бутало 125 грама щифт 80 гр един комплект пръстени 100 грама бутални край на един свързващ прът. 695 грама половината от бутални тегловни от един crankthrow 880 гр 695 гр 1575грам bobweight
Обикновено, коляновия вал е статично базирана преди да бъде динамично балансирани. Коляновият вал 20 в съответствие с настоящото изобретение, обаче, не получи статично равновесие. Обикновено, това ще доведе до коляновия вал да вибрира бурно по време на процедурата за балансиране и вероятно да застраши оператора на балансиращия машината. За да се преодолее тази вибрация в процедурата за баланс, две твърди дискове 94 са прикрепени, един във всеки край, към коляновия вал, преди поставяне на цялата система на коляновия вал, bobweights 92, и прикрепен дискове 94 в балансиращия машината 90. Всеки диск 94 има радиус-дълъг от този на радиуса на коляновия вал, и заедно те имат обща маса, която надвишава тази на коляновия вал и приложените bobweights 92. инерционен момент, произведени от ъглов момент на коляновия вал с неправилна форма поради това е преместен извън радиуса на коляновия вал хвърлят. Общият ефект е да се премести в центъра на масата на целия комплект-близо до оста на въртене.
Също така, теглото на bobweight 92 да се добави по време на процедурата за балансиране трябва да се изчисляват по различен начин, за да компенсира неравномерното степен изгаряне на цилиндрите.
След изчисляване на въртящ теглото и половината от теглото на възвратно-постъпателно crankthrow се добавя компенсиране фактор, който е равен на десет процента (10%) от втория брой. По този начин, ако половината от теглото на възвратно-постъпателно движение е 695 грама, изчислени по-горе, се добавя допълнително 69.5 грама, за да компенсира неравномерното степен изгаряне на двигателя. Следователно, теглото на bobweight 92 за двигател Заявител ще бъде 1644.5грама (800 грам + 695 гр + 69.5 грама). Трябва да се отбележи, че теглото на bobweight 92 може да се изчисли чрез добавяне на сто процента (100%) на въртящата се маса на един crankthrow и петдесет и пет процента (55%) от теглото на възвратно-постъпателно движение на един crankthrow като стенографски метод.
пълен двигател V-2 конструирана, както е описано по-горе е 21 инча дължина от 20 инча и 24 инча високи. цялото тегло на двигателя, по-малко стартер и течност е около 180 кг. Двигателят ще произвежда максимален въртящ момент на изхода от 110 ft.-кг. при 3000 об, което е 62,8 конски сили. По този начин, може да се види, че този двигател е способен да върши работа на повечето четири цилиндрови двигатели.
Това може лесно да се види, че двигател, който се получава по метода описан в настоящото изобретение ще имат присъща динамично балансиране на всички маси в ротационното сглобяването на коляновия вал и приложените бутални части. Тя може да се види лесно, че работният обем на отделните цилиндрични отвори вече не е ограничен от проблема с адекватно балансиране на коляновия вал и бутални маса сглобяване. Така, че е възможно да се елиминират редица цилиндри, необходими за производството на двигателя на даден обем без да се прибягва до скъпо, сложно и енергия обирали външни вибрации устройства омекотяване.
Настоящото изобретение може, разбира се, да се извърши и в други специфични начини, различни от тези, изложени тук без да се излиза от духа и съществените характеристики на изобретението. Настоящите изпълнения са, следователно, да се считат във всяко отношение като илюстративни и не ограничаващи, и всички промени, които попадат в смисъла и еквивалентност обхвата на приложените претенции са предназначени да бъдат включени в него.
