V-ОБРАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02B75/22 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к V-образным многоцилиндровым поршневым двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в карбюраторных и дизельных двигателях.

Известен V-образный двигатель ЯМЗ-240 (В.И. Анохин. Отечественные автомобили. М. Машиностроение, 1977, с. 93-95), который содержит два ряда цилиндров с углом развала между их осями, равным α=75^°, поршни, шатуны и коленчатый вал, включающий коренные шейки увеличенного диаметра по сравнению с диаметром шатунных шеек. Коренные и шатунные шейки соединены непосредственно друг с другом и к каждой шатунной шейке присоединены по два шатуна. При таком соединении шатунов с шейками существует жесткая зависимость между количеством цилиндров и углом развала между их осями.

Наиболее близким к предлагаемому является V-образный двигатель (а.с. СССР N 1633150, кл. F 02B 75/22, 1991), содержащий два ряда цилиндров с углом развала между их осями, коленчатый вал с коренными шейками увеличенного диаметра по сравнению с диаметром шатунных шеек, при этом шатунные и коренные шайки соединены непосредственно друг с другом, число шатунных шеек равно числу шатунов, каждый шатун соединен с отдельной шатунной шейкой, а оси шатунных шеек, соединенных с шатунами одного ряда цилиндров, расположены относительно друг друга под углом , где 720^o коэффициент для четырехтактных двигателей, i количество цилиндров двигателя.

Однако этот двигатель имеет угол развала цилиндров α = 90^° и угол между кривошипами Φ = 120^°, что указывает на его относительно большие габаритные размеры, а также число коренных шеек его вала меньше числа шатунных шеек, что влияет на прочность и долговечность вала.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение угла развала цилиндров в диапазоне значений до минимально возможного, позволяющее уменьшить габаритные размеры и массу двигателя для различных применений, а также увеличение жесткости коленчатого вала.

Это достигается тем, что в V-образном двигателе, содержащем два ряда цилиндров с углом α развала между их осями, коленчатый вал с коренными шейками, диаметр которых равен не менее двум расстояниям между осями коренной и шатунной шеек плюс диаметр шатунной шейки, в котором шатунные и коренные шейки соединены непосредственно друг с другом, число шатунных шеек равно числу шатунов и каждый шатун соединен с отдельной шатунной шейкой, а оси шатунных шеек, соединенных с шатунами одного ряда цилиндров, расположены относительно друг друга под углом , где 720^o коэффициент для четырехтактных двигателей, i количество цилиндров двигателя, предлагается оси шатунных шеек, соединенных с шатунами соседнего ряда цилиндров, расположить относительно друг друга под углом Φ = α, а коренных шеек выполнить на одну больше, чем шатунных шеек.

Сущность изобретения заключается в следующем. Так как соединение каждого шатуна с отдельной шатунной шейкой позволяет располагать оси шатунных шеек в пространстве свободно под любым углом относительно друг друга и, в свою очередь, позволяет чередовать рабочие такты в различных цилиндрах через равные промежутки времени независимо от количества цилиндров и угла развала между их рядами, это позволяет устанавливать любой угол развала между рядами цилиндров. Поэтому предлагается выполнять угол развала цилиндров α < 90^°,, при этом двигатель с таким углом развала имеет меньшую ширину и занимает меньше места в моторном отсеке автомобиля. Возможно также увеличение угла α > 90^°,, что позволяет снизить высоту двигателя для его применения, например, в автобусах под полом. Для достижения одинаковой с прототипом уравновешенности сил инерции оси шатунных шеек, соединенных с шатунами одного ряда цилиндров, расположены под углом , а оси шатунных шеек, соединенных с шатунами соседних рядов цилиндров, расположены под углом Φ = α. Данное условие позволяет выполнять двигатели с любым количеством цилиндров. При этом выполнением числа коренных шеек на одну больше числа шатунных шеек достигается большая жесткость вала и, следовательно, повышается надежность и долговечность двигателя.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами. На фиг. 1 представлен поперечный разрез V-образного двигателя, на фиг. 2 коленчатый вал (в плане), на фиг. 3 общий вид механизма двигателя.

Двигатель содержит два ряда 1 и 2 цилиндров с углом a развала между их осями, поршни 3, шатуны 4 и коленчатый вал, включающий шатунные шейки 5 и коренные шейки 6. Шатунная шейка имеет диаметр d, коренная шейка имеет диаметр D 2 R + d, где R расстояние между осями коренной и шатунной шеек. Оси шатунных шеек, соединенных шатунами с цилиндрами одного ряда, расположены относительно друг друга под углом v. Ряд 2 цилиндров смещен относительно ряда 1 на расстояние l/2, где l расстояние между осями цилиндров одного ряда.

V-образный двигатель работает следующим образом. Поршни 3, воспринимая силу давления газов, перемещаются вдоль осей цилиндров, воздействуя на шатуны 4, что приводит к сложному движению шатунов, которое в свою очередь вызывает вращение шатунных шеек 5 и коренных шеек 6 коленчатого вала, соединенных друг с другом без щек за счет увеличенного диаметра коренных шеек. Таким образом, коленчатый вал выполнен как одна деталь и обладает повышенной жесткостью и прочностью, которую увеличивает также использование одной дополнительной коренной шейки. Каждый шатун передает усилие на отдельную шатунную шейку 5, которые расположены относительно друг друга под углом для шеек, соединенных с шатунами одного ряда цилиндров, и под углом Φ = α для шеек, соединенных с шатунами соседних рядов цилиндров. В результате рабочие процессы в отдельных цилиндрах чередуются через равные промежутки времени, которые равны углу поворота коленчатого вала на 720^o/i. Смещение одного ряда цилиндров относительно другого на l/2 позволяет максимально сблизить их друг с другом и получить наиболее компактное их расположение, что позволяет уменьшить ширину двигателя и снизить его массу.

Примеры различных углов развала блока цилиндров для двигателей с различным количеством цилиндров.

1. 4-цилиндровый двигатель с углом развала блока цилиндров 50^o имеет шатунные шейки одного ряда цилиндров, расположенные под углом , а шатунные шейки соседнего ряда развернуты на 50^o относительно шеек первого ряда (между собой они находятся под углом 180^o).

6-цилиндровый двигатель с углом развала блока цилиндров 45^o имеет шатунные шейки одного ряда цилиндров, расположенные под углом , а шатунные шейки соседнего ряда развернуты на 45^o относительно шеек первого ряда.

3. 8-цилиндровый двигатель с углом развала блока цилиндров 60^o имеет шатунные шейки одного ряда цилиндров, расположенные под углом , а шатунные шейки соседнего ряда развернуты на 60^o относительно шатунных шеек первого ряда.

16-цилиндровый двигатель с углом развала блока цилиндров 70^o имеет шатунные шейки одного ряда цилиндров, расположенные под углом , а шатунные шейки соседнего ряда развернуты на 70^o относительно шатунных шеек первого ряда.

Использование: V-образные многоцилиндровые поршневые двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель содержит два ряда 1 и 2 цилиндров с углом α развала между их осями, поршни 3, шатуны 4 и коленчатый вал. Коренные шейки 6 имеют увеличенный диаметр по сравнению с шатунными шейками 5 и непосредственно соединены друг с другом. Для обеспечения равномерности чередования рабочих процессов в отдельных цилиндрах двигателя каждый шатун 4 соединен с отдельной шатунной шейкой 5 и оси шатунных шеек, соединенных с шатунами одного ряда цилиндров, расположены относительно друг друга под углом , где 720^o - коэффициент для четырехтактного двигателя, i - количество цилиндров, а оси шатунных шеек, соединенных с шатунами соседних рядов цилиндров, расположены относительно друг друга под углом Φ = α. 3 ил.

У-образный двигатель внутреннего сгорания, содержащий два ряда цилиндров с углом α развала между их осями, коленчатый вал с коренными шейками, диаметр которых равен не менее двум расстояниям между осями коренной и шатунной шеек плюс диаметр шатунной шейки, шатунные шейки и коренные шейки, соединенные непосредственно друг с другом, причем число шатунных шеек равно числу шатунов, каждый шатун соединен с отдельной шатунной шейкой, оси шатунных шеек, соединенных с шатунами одного ряда цилиндров, расположены друг относительно друга под углом где 720^o коэффициент для четырехтактных двигателей, i число цилиндров, отличающийся тем, что оси шатунных шеек, соединенных с шатунами соседних рядов цилиндров, расположены друг относительно друга под углом Φ=α, причем коренных шеек выполнено на одну больше, чем шатунных шеек.