Как работает трехцилиндровый двигатель – Преимущества пятицилиндрового двигателя

Содержание

Преимущества пятицилиндрового двигателя

Плюсы пятицилиндровых моторов


Считается, что машины, которые оснащены мотором с 5 цилиндрами, являются чуть ли не самыми лучшими транспортными средствами в мире. Тем не менее, так было далеко не всегда и не везде. Ведь производители подобных двигателей иногда допускали серьезные ошибки, которые негативно сказывались на репутации многоцилиндровых моторов.

Пятицилиндровые моторы оказались под капотом многих легендарных автомобилей. Например, ими оборудованы Audi Ur Quattro, второе поколение Ford Focus RS и Volvo 850R. В итоге получились неплохие резвые родстеры.

В последнее время пятицилиндровые агрегаты переживают не лучшие времена. С каждым годом их производится все меньше и меньше, в основном они выпускаются для Audi ТТ RS и RS3. Другие же автопроизводители отдают предпочтение стандартным двигателям с 4 цилиндрами. Впрочем, находятся и такие автогиганты, которые до сих пор считают, что лучше все же 5 цилиндров, чем 4. И на то у них есть веские основания.

Примечательно, что в пятицилиндровых моторах предусмотрена отдельная система зажигания. Она придает дополнительную мощь коленчатому валу. Также благодаря ей вращение последнего становится более интенсивным (интервал составляет 144 градуса).

 

Смотрите также: Все новые Audi, которые выйдут до 2018 года

Вместе с тем, по этому показателю четырехцилиндровый двигатель и мотор на 5 цилиндров практически идентичны. Но при этом пятицилиндровый двигатель имеет дополнительные 36 градусов люфта. Иначе говоря, он, как и мотор на 4 цилиндра, обеспечивает вращение коленчатого вала на 180 градусов, однако делает это значительно быстрее.

Поршни коленчатого вала такого двигателя расположены таким образом, чтобы обслужить сразу все 5 цилиндров. Первый поршень находится в так называемой верхней мертвой точке, второй достигает 144 градуса против часовой стрелки коленвала, третий поворачивается на 216 градусов, четвертый делает обороты на 288 градусов, а пятый – на 72 градуса. По большому счету, зажигание пятицилиндровых моторов работает в следующем порядке «1-2-4-5-3». В данном случае третий поршень является центральным, а все остальные второстепенными.

Как и в трехцилиндровых двигателях, в моторах на 5 цилиндров возвратно-поступательное вращение осуществляется за счет определенных интервалов. А порядок зажигания обеспечивает баланс вертикальных мощностей двигателя. Правда, постоянно случается дисбаланс крутящего момента, который возникает вдоль горизонтальной плоскости мотора. То есть, 5 цилиндров регулярно пытается крутить или переворачивать поршни коленвала на его длину. В связи с чем рекомендуется сделать балансировку крутящего момента.

Для всех скептиков, которые считают это проблемой, есть несколько причин, свидетельствующих о том, что пятицилиндровые двигатели по-прежнему жизнеспособны. Дело в том, что цилиндры расположены поперечно друг-другу. Более того, расстояние между ними минимально, что, в свою очередь, делает их идеальным вариантом для небольших машин.

К тому же моторы на 5 цилиндров обеспечивают более плавную езду, чем четырехцилиндровые агрегаты. Не удивительно, что их предпочитает «Audi», ведь немецкий автопроизводитель всегда стремится к тому, чтобы автолюбители испытывали максимальный комфорт в процессе движения.

У пятицилиндровых двигателей есть и миниатюрный аналог — V10s. Но в отличие от них, моторы на 5 цилиндров пользуются большей популярностью. Конечно, во многом это обусловлено тем, что они обладают более внушительными техническими характеристиками.

В самое ближайшее время мы начнем тестирование Audi RS3, которая оснащена пятицилиндровым двигателем на 2,5 л. К слову, точно такой же мотор установлен в Audi ТТ. При этом он способен выдавать 400 л. с.

В этом году планирует оснастить свои новые модели многоцилиндровым двигателем и другой немецкий автогигант – Mercedes. Серьезные планы и у компании Jaguar — она собирается использовать шестицилиндровый мотор. Все это говорит в пользу того, что многоцилиндровые двигатели рано списывать со счетов — у них есть перспективное будущее, и автолюбителей ждут захватывающие времена.

www.1gai.ru

Схемы двигателей | Мото вики

    Одноцилиндровые двигателиПравить

    Типичный одноцилиндровый двухтактный двигатель

    Типичный четырехтактный одноцилиндровый двигатель

    Простейшей схемой двигателя служит одноцилиндровая схема. Ее основными достоинствами являются простота и небольшие габариты. Это означает, что себестоимость и трудоемкость изготовления такого двигателя невелики, и он проще в обслуживании и ремонте. Поэтому одноцилиндровый двигатель идеально подходит для мопедов, скутеров и небольших внедорожных мотоциклов.

    Однако он обладает множеством недостатков с точки зрения характеристик двигателя.
    Поскольку воспламенение смеси в одноцилиндровом четырехтактном двигателе происходит один раз за каждые 720 градусов поворота коленчатого вала, для поддержания вращения двигателя до его следующего рабочего хода необходимы большие маховики.

    Для того чтобы избежать чрезмерного увеличения веса, маховики должны обладать большим диаметром и небольшой толщиной. Приходится максимально облегчать поршень, также необходим длинный шатун, и в итоге получается двигатель, называемый длинноходным. Характеристики такого двигателя хороши до определенного момента: он экономичен, обладает хорошей кривой мощности и характеристики момента таковы, что он может относительно легко обеспечивать динамичный разгон с низких частот вращения двигателя. Для использования великолепной характеристики мощности передаточные числа коробки передач могут быть «растянуты», за счет этого управление машиной становится не столь напряженным. Действительно, влияние вибрации двигателя до определенной степени субъективно и, как правило, довольно высокие уровни низкочастотных колебаний предпочтительнее менее интенсивного, но более раздражающего «дребезжания».

    Однако если попытаться заставить такой двигатель работать при больших частотах вращения, его недостатки станут очевидными. Наличие массивных маховиков означает большое количество накопленной энергии или инерции, и ускорение, по сегодняшним меркам, будет ограничиваться медленным набором скорости. Маленький диаметр цилиндра и большой ход поршня означают высокие скорости линейного перемещения поршня, а следовательно, высокий уровень износа этих узлов. При попытке уменьшить ход поршня сглаживающий эффект больших маховиков теряется, а неуравновешенные силы увеличиваются. Это плохо сказывается на комфортабельности мотоцикла — покладистый одноцилиндровый двигатель превращает его в «дрель, передвигающуюся по дороге».

    Другая проблема двигателей большого объема связана с затруднением запуска, даже если для этого применяется электрический стартер. Но, поскольку большинство одноцилиндровых двигателей большого объема используются для соревнований в условиях бездорожья и не оснащаются электрическим запуском, то каждый раз коленчатый вал приходится устанавливать в положение, когда он чуть не доходит до ВМТ на такте сжатия, затем давать ему здоровенный пинок, чтобы заставить его вращаться. Кроме того, есть проблема отдачи, которая проявляется, когда коленчатый вал установлен неправильно или когда на кик-стартер нажали недостаточно сильно. При этом усилия для того, чтобы поршень миновал такт сжатия, недостаточно, и он резко отскакивает назад из-за воздействия компрессии. При этом рычаг кик-стартера отпрыгивает назад и перекидывает вас через руль или ломает вам ногу. Некоторые одноцилиндровые двигатели оснащаются декомпрессором, предназначенным для облегчения запуска и уменьшения отдачи. Компания Honda разработала систему, в которой при нажатии на кик-

    motorcycle.fandom.com

    Количество и расположение цилиндров

    На всем протяжении истории автомобилестроения инженеры преследовали единственную главную цель – получить от двигателя максимальную отдачу. 

    Задача не ограничивается этими условиями. Перед конструкторами, как и прежде, стоит задача поместить двигатель заданной мощности в минимальный объем подкапотного пространства. Стараясь решить ее, разработчики экспериментируют, в числе прочего, с количеством цилиндров. В разное время в серийных автомобилях применялись как миниатюрные одноцилиндровые двигатели, таки огромные агрегаты с 16 цилиндрами.

    Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания

    Одноцилиндровый двигатель — простейшая конструкция с единственным рабочим цилиндром. Одноцилиндровый двигатель полностью не сбалансирован, поэтому его ход не равномерен. У двигателей этого типа наименьшее отношение площади поверхности цилиндра к рабочему объёму. Это важный параметр, так как потери тепла во время работы двигателя минимальны, а значит, КПД у одноцилиндрового двигателя самый высокий.

    Популярные термины «long block» и «short block» не имеют никакого отношения к количеству цилиндров и длине блока, так как речь идет о высоте. Long block — мотор в сборе без навесного оборудования

    Недостаток конструкции — в большом напряжении деталей кривошипно-шатунного механизма по сравнению с многоцилиндровыми двигателями. Они работают по двухтактному циклу, в котором рабочие ходы происходят вдвое чаще. На деле это означает, что двигатель работает на очень высоких оборотах, и детали испытывают колоссальные нагрузки. Кроме того, возможности по увеличению объема единственного поршня ограничены порогом возникновения детонации, а значит, повышать объем можно лишь до определенного предела. Из-за этого их качества применение одноцилиндровых двигателей в тяжелых четырехколесных транспортных средствах нецелесообразно. Чаще всего их используют в качестве силовой установки легких мотоциклов или мопедов. Из четырехколесных средств передвижения такие двигатели ставились только на мотоколяски для инвалидов.

    Рядный двухцилиндровый двигатель

    В этой конфигурации два цилиндра расположены в ряд и вращают общий коленчатый вал.

    Так же, как и одноцилиндровый, рядный двухцилиндровый двигатель не сбалансирован и не обеспечивает плавности хода (при работе по четырехтактному циклу). Четырёхтактные двухцилиндровые двигатели неоднократно устанавливались в сверхкомпактные автомобили наподобие Daihatsu Mira. Для решения вопроса с вибрацией в конструкции двигателя применяются балансировочные валы.

    Двухтактные двухцилиндровые двигатели нашли очень широкое применение, так как работают без вибрации. Их очень часто можно видеть в конструкции мотоциклов. В прошлом, когда об экономии топлива конструкторам задумываться всерьез не приходилось, нередко можно было видеть двухцилиндровые двигатели достаточно большого объёма.

    Рядный трёхцилиндровый двигатель

    В этой конфигурации три цилиндра расположены в ряд, поршни вращают один общий коленчатый вал.

    Трехцилиндровый двигатель не сбалансирован как в четырехтактном, так и в двухтактном варианте. Его относительная распространенность объясняется простотой в производстве. В четырехтактном варианте двигатель работает не плавно, поэтому требуется применение балансировочного вала. Используется на автомобилях с небольшим рабочим объёмом, таких как Opel Corsa или Pajero Mini, нередко в сочетании с турбиной для увеличения мощности. балансировочный (успокоительный) вал, который вращается со скоростью коленвала, но в обратную сторону и компенсирует момент 1-го порядка.

    Рядный четырёхцилиндровый двигатель

    Наиболее распространенная в наше время конфигурация двигателя с рядным расположением четырёх цилиндров. Плоскость расположения цилиндров может быть строго вертикальной или находиться под углом, как у некоторых двигателей Volkswagen.

    Четырехтактные двигатели L4 не сбалансированы, но, так же как и трехцилиндровые, просты в производстве. Современные рядные четырехцилиндровые двигатели редко имеют рабочий объем более 2,3 – 2,4 литра. Ограничение связано с возрастанием уровня вибраций, поэтому на современных двигателях большого объема часто используются успокоительные валы. Применяется на огромном количестве автомобилей разных марок и моделей.

    Рядный пятицилиндровый двигатель

    В этой конфигурации двигателя внутреннего сгорания в ряд расположены пять цилиндров, поршни вращают один общий коленчатый вал. Двигатель этой конструкции не сбалансирован, но при определенном порядке срабатывания цилиндров (1-2-4-5-3) проблема вибрации не возникает.

    В целях экономии производители нередко не разрабатывают новый блок, уменьшая количество цилиндров. Именно поэтому иногда более мощный двигатель без переделок встает на место маломощного

    Рядные пятицилиндровые двигатели нередко встречаются в некоторых моделя Audi и Volkswagen, Mercedes, Honda, Fiat, Daihatsu, Mitsubishi и некоторых других. Впервые в истории легковых автомобилей пятицилиндровый двигатель появился на Audi 100 начала 1980-х.

    Рядный шестицилиндровый двигатель

    В рядном шестицилиндровом двигателе поршни также вращают общий коленвал. С точки зрения теории, четырёхтактный шестицилиндровый двигатель полностью сбалансирован, так как силы инерции разных цилиндров компенсируют друг друга. К тому же, в отличие от рядного четырехцилиндрового двигателя, силы инерции 2-го порядка также взаимно компенсируются. В итоге шестицилиндровые рядные двигатели просты конструктивно и обеспечивают высокую плавность хода. Опять же, согласно теории, взаимная компенсация всех сил роднит его со схемой V12, которая представляет собой два расположенных под углом друг к другу шестицилиндровых двигателя с единым коленвалом.

    V-образный шестицилиндровый двигатель

    В этом двигателе применена схема с двумя рядами цилиндров, по три в ряд, и общим коленвалом. Цилиндры расположены под углом друг к другу, чем и обусловлено появление в названии буквы V.

    По популярности конфигурация уступает только рядному четырёхцилиндровому двигателю.

    Впервые появился на итальянской модели Lancia Aurelia в 1950 году, однако за счет компактности быстро завоевал популярность, особенно в период массового перехода на поперечное расположение двигателя.

    V6 не сбалансирован, но успокоительные валы не применяются — проблема вибрации решается противовесами на коленчатом вале.

    Рядный восьмицилиндровый двигатель

    В этой конфигурации в один ряд расположены восемь цилиндров. Поршни, как и в других рядных двигателях, вращают один коленчатый вал.

    При определённой настройке восьмицилиндровый двигатель полностью сбалансирован. По сравнению с рядным шестицилиндровым, он совершает больше рабочих циклов за фиксированный отрезок времени, поэтому под нагрузкой показывают более плавный ход.

    V-образный восьмицилиндровый двигатель

    Восемь цилиндров в этой конфигурации расположены двумя рядами по четыре в ряд. Поршни вращают общий коленчатый вал. V8 – удобная конфигурация для создания компактного двигателя большого объема. Максимальный рабочий объём современного (мелко) серийного двигателя V8 13 литров (суперкар Weineck Cobra 780 cui). С 2006 года в применение V8 объемом 2,4 литра закреплено в техническом регламенте Формулы 1.

    Рядный десятицилиндровый двигатель

    Двигатель с рядным расположением десяти цилиндров. Поршни вращают общий коленчатый вал. Десятицилиндровый агрегат полностью сбалансирован, и совершает еще больше рабочих циклов в единицу времени, чем l8, что обеспечивает еще более выраженную плавность хода.

    V-образный двенадцатицилиндровый двигатель

    В этой конфигурации два ряда по шесть цилиндров расположены под углом друг к другу. Поршни вращают общий коленчатый вал.

    X-образный двенадцатицилиндровый двигатель

    В этой конфигурации двенадцать цилиндров расположены в три ряда по четыре цилиндра в ряду. Поршни вращают общий коленчатый вал.

    W-образный двенадцатицилиндровый двигатель

    В W-образном двигателе три ряда цилиндров расположены рядами по четыре, под углом друг к другу. Поршни также вращают один общий коленчатый вал.

    Шестнадцатицилиндровые двигатели

    В настоящее время в серийных автомобилях эти двигатели не применяются.В 1930 под брендом Cadillac была выпущена модель V16 с шестнадцатицилиндровым двигателем объёмом 7,3 литра мощностью 185 л.с. V16 оказался единственным серийным легковым автомобилем с двигателем V16.

    Самый большой и мощный дизельный двигатель в мире достигает 13.5 метров высоты и 26.59 метров длины. У него всего 14 цилиндров

    Значительно позже, в 1987 году, двигатель V16 на автомобиль седьмой серии Е32 в качестве эксперимента установила компания BMW. Рабочий объем двигателя составлял 6,76, а мощность 408 л.с. Чтобы разместить двигатель под капотом, пришлось перенести радиаторы системы охлаждения в багажник.

    Под капотом суперкара Bugatti Veyron Vitesse установлен двигатель W16 мощностью в 1200 л. с. при 6400 об/мин. Крутящий момент силовой установки из 4-х блоков по 4 цилиндра в каждом равен 1500 Н·м в пределе 3000—5000 об/мин.

    blamper.ru

    Автомобильные двигатели нетрадиционных типов и схем

    Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
    Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
    11881 0

    Несмотря на постоянно сокращающиеся возможности совершенствования современных поршневых двигателей, большое внимание, по-прежнему, уделяется наиболее широко применяемому четырехтактному рядному бензиновому двигателю внутреннего сгорания. При этом характерно использование богатого опыта разработок современных ДВС, а также стремление улучшить способы их размещения в автомобиле.


    С точки зрения повышения КПД двигателя, целесообразно использовать большой объем цилиндра. В этой связи наиболее предпочтителен одноцилиндровый двигатель, обычно применяемый в мопедах и мотоциклах. Большим недостатком одноцилиндрового двигателя является его неуравновешенность, особенно поступательно движущихся масс. У малоразмерных двигателей масса поршня невелика и вызываемые ею действующие по оси цилиндра силы инерции, частично могут быть уравновешены противовесами на коленчатом валу. Вращающиеся противовесы вызывают силы инерции, действующие в горизонтальной плоскости, однако при вертикальном положении оси цилиндра мотоцикла они относительно невелики и такой способ уравновешивания двигателя вполне приемлем.


    В двигателях с цилиндром большего размера требуется, однако, хорошее уравновешивание сил инерции I и II порядка возвратно-поступательно движущихся масс. Это осуществляется двумя парами противовесов, вращающихся в противоположном направлении, причем для уравновешивания сил инерции II порядка частота вращения противовесов должна быть в 2 раза больше частоты вращения коленчатого вала. Уравновешивание сил инерции I порядка существенно усложняет двигатель, а сил инерции II порядка — неприемлемо с позиции стоимости автомобиля.


    Разное количество цилиндров


    Существуют конструкции одноцилиндровых двигателей без кривошипно-шатунного механизма с одним возвратно-поступательно движущимся поршнем. В этом случае для уравновешивания сил инерции поршня необходима другая масса, движущаяся также поступательно в противоположном направлении по той же оси. Это привело к размещению противовеса по оси цилиндра и приводу его кривошипно-шатунным механизмом. В двухтактных двигателях противовес использовался в качестве нагнетателя. Такая схема нашла применение в двигателе мотоцикла «DKW» и дизелях «Юнкерс» (ФРГ).


    При размещении обоих поршней по одной оси получается длинный двигатель со сложным кривошипно-шатунным механизмом. При несоосности поршней, кроме того, возникают неуравновешенные моменты от их сил инерции.


    Поэтому гораздо чаще применяют конструкцию двухцилиндрового двигателя с противолежащими цилиндрами (оппозитный двигатель), в которых поршни движутся навстречу друг другу. Условие соосности цилиндров можно выполнить путем применения, например, вильчатого шатуна в одном из цилиндров. При традиционной конструкции шатунов возникающий момент сил инерции I порядка снижают минимизацией величины несоосности цилиндров. Такое решение с успехом применяется в легковых автомобилях особо малого класса («Ситроен», «Татра 12» и др.) и в качестве примера на рис. 1 представлена силовая установка автомобиля «Ситроен 2CV», в которой использован оппозитный двухцилиндровый бензиновый двигатель воздушного охлаждения с цилиндрами из алюминиевого сплава, имеющими износостойкое покрытие на никелевой основе «Никозил». За вентилятором системы охлаждения расположен масляный радиатор.


    Рис. 1. Силовая установка автомобиля «Ситроен 2CV» с двухцилиндровым оппозитным двигателем воздушного охлаждения

    Следующее ближайшее число цилиндров двигателя равно трем. До последнего времени такое число цилиндров встречалось только у двухтактных двигателей. В этом случае речь идет не столько об уравновешивании, сколько о трудностях охлаждения двухтактных цилиндров с рабочим объемом более 350 см3. У цилиндров с большим объемом возникает неравномерное поле температур днища поршня, пригорание поршневых колец, большие температурные деформации цилиндра, выпучивание перегородок между цилиндровыми окнами и т. д.


    Рис. 2. Система уравновешивания трехцилиндрового двигателя «Дайхатсу»

    Интерес к трехцилиндровым четырехтактным двигателям появился в процессе поиска повышения индикаторного КПД путем увеличения размера цилиндра. Трехцилиндровый рядный двигатель плохо уравновешен. Наименее уравновешены моменты сил инерции I порядка. Так как требования к уровню вибраций и шуму в автомобиле постоянно возрастают, то у трехцилиндрового двигателя, применяется дополнительный вал для уравновешивания моментов сил инерции I порядка с помощью вращающихся в противоположные стороны противовесов на коленчатом и уравновешивающем валах. Такой способ уравновешивания трехцилиндрового японского двигателя «Дайхатсу» показан на рис. 2.


    В четырехцилиндровом рядном двигателе не уравновешены силы инерции II порядка. Однако они относительно невелики и могут быть погашены до приемлемого значения подвеской двигателя.


    У тракторов с четырехцилиндровым двигателем, который образует часть рамы, вибрация двигателя через нее переносится на сиденье тракториста, поэтому силы инерции II порядка необходимо уравновесить.


    У автомобилей с четырехцилиндровым двигателем, которые по уровню вибраций и шума должны конкурировать с автомобилями, оснащенными шестицилиндровым двигателем, также необходимо уравновесить силы инерции II порядка. На рис. 3 показана такая система уравновешивания, в которой применены два вспомогательных уравновешивающих вала, приводимые коленчатым валом и вращающиеся с удвоенной по отношению к нему частотой вращения. В приводе одного из валов размещена пара шестерен, обеспечивающих различные направления вращения валов. Противовесы расположены в середине двигателя, что не вызывает каких-либо дополнительных неуравновешенных моментов.


    Рис. 3. Система уравновешивания сил инерции II порядка рядного четырехцилиндрового двигателя

    Целесообразность применения пятицилиндровых двигателей была рассмотрена ранее; шестицилиндровый рядный двигатель полностью уравновешен. Двигатели с другим расположением цилиндров, например, четырехцилиндровые и шестицилиндровые двигатели с V-образным расположением цилиндров уравновешиваются рассмотренными выше способами. Обычно они применяются в тех случаях, когда к двигателю предъявляются такие требования, как небольшая его длина или высота. Двигатели со звездообразным расположением цилиндров имеют небольшую массу и длину, но их конструкция не подходит для применения в автомобилях вследствие сложного устройства механизма газораспределения, впускного трубопровода, слива масла, доступности при обслуживании и. д.


    Двигатель Ванкеля


    Несколько лет назад появился роторно-поршневой двигатель Ванкеля, имеющий оригинальную конструкцию с треугольным ротором, вращающимся относительно эксцентрикового вала. Ротор через зубчатую передачу с внутренним зацеплением приводит в движение эксцентриковый вал, частота вращения которого втрое больше частоты вращения ротора. Форма внутренней полости корпуса двухэпитрохоидная, так что между ротором и корпусом образуются три камеры, в которых осуществляется цикл, аналогичный циклу поршневых двигателей. В части уравновешенности речь идет о силах инерции вращающихся масс, которые можно полностью уравновесить противовесами эксцентрикового вала. При создании конструкции этого двигателя возникали трудности с герметизацией уплотняющих пластин ротора, с каналами систем газообмена, смесеобразованием и т. д. Двигатель обладает преимуществами в части уравновешенности, имеет небольшое число деталей и малую массу. Однако у него неблагоприятная с позиции тепловых потерь форма камеры сгорания, что является причиной относительно низкого индикаторного КПД и большого удельного расхода топлива. Отсутствие поступательно движущихся масс, больших поверхностей трения и большого числа подшипников улучшает механический КПД, что несколько компенсирует большие тепловые потери. Следует иметь в виду, что хотя роторно-поршневой двигатель находится в начале своего развития, он уже достаточно хорошо зарекомендовал себя [2].


    В части содержания вредных веществ в отработавших газах роторно-поршневой двигатель имеет как преимущества, так и недостатки. Преимущества состоят в том, что в связи с наличием более низких температур сгорания в роторно-поршневом двигателе образуется меньшее количество NOx. Условия образования CO и CHx аналогичны условиям в поршневых двигателях. Однако большая поверхность камеры сгорания и смазывание рабочей поверхности ротора добавлением масла в топливо (как у двухтактных двигателей) приводят к повышенному содержанию CO и CHx, устраняемых в термическом реакторе. Чтобы при характерной для этого двигателя пониженной температуре отработавших газов температура в реакторе сохранялась на нужном уровне, короткие выпускные трубопроводы имеют теплоизоляцию, как это показано на поперечном разрезе двигателя японской фирмы «Тойо Когё» (Япония) на рис. 4.


    Рис. 4. Роторно-поршневой двигатель японской фирмы «Тойо Когё» с термическим реактором
    Рис. 5. Схема роторно-поршневого двигателя фирмы «Тойо Когё» с системой расслоения заряда ROSCO:
    1 — топливная форсунка; 2 — входное отверстие дополнительного впускного канала; 3 — основной впускной канал; 4 — дополнительный впускной канал; 5 — корпус двигателя; 6 — ротор; 7 — свеча зажигания; 8 — камера; 9 — насос.

    Дальнейшие разработки двигателя Ванкеля этой фирмой (см. рис. 5) вызывают большой интерес, особенно системы создания расслоенного заряда ROSCO и CISC. При частичной нагрузке воздух подается в камеру не через основной канал, а по малому дополнительному впускному каналу. Это улучшает перемешивание смеси, позволяет получить более бедную смесь и снизить расходы топлива. В системе ROSCO впрыск бензина осуществляется непосредственно в камеру механическим насосом через установленную в корпусе двигателя форсунку. При таком смесеобразовании в камере сгорания ротора к моменту подачи искры свечой зажигания может образоваться расслоенный заряд, если основная часть воздуха поступает по впускному каналу, а через дополнительный малый канал с тангенциальным входом воздух, вдуваемый с большой скоростью в камеру сгорания, завихривает рабочую в смесь в ней.




    Как видно, двигатель Ванкеля может быть улучшен, и, по-видимому, он займет надлежащее место в ряду двигателей внутреннего сгорания [2].


    Каждый из типов двигателей имеет свои достоинства и недостатки: один двигатель ценится за достаточно хорошую систему охлаждения, другой — за ее отсутствие вовсе. В одном типе двигателей предпочтение отдается только поступательному движению поршня, в другом — только вращательному. На практике применение находят равно как двенадцатицилиндровый, так и одноцилиндровый четырехтактный двигатели.


    Подробнее о двигателях нетрадиционных типов:


    Последнее обновление 24.03.2014
    Опубликовано 14.03.2014

    Читайте также

    Сноски

    1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.: ил.//Стр. 22 — 23 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
    2. ↺ В настоящий момент двигатель Ванкеля производят только «Mazda» и «ВАЗ». Двигатель не нашел широкого применения из-за низкой экономичности. – Прим. icarbio.ru

    Комментарии

    icarbio.ru

    Самые мощные 3-х цилиндровые автомобильные двигатели

    Топ самых мощных трехцилиндровых двигателей.

     

    У трехцилиндровых автомобильных моторов, как правило, немного возможностей и, конечно же, они схожи по своим характеристикам с мотоциклетными двигателями. Но не все трехцилиндровые силовые агрегаты скучные. В автомире есть немало трехцилиндровых двигателей, которые заслуживают уважения. 

     

    1. Honda E07A

     

    Перед вами Японская легенда — Honda Beat RWD, которая относится к автомобилям Кей-кар (категории Японских малых транспортных средств). Эта модель выпускалась на Японском авторынке в 90-х годах и оснащалась 3-х цилиндровым двигателем объемом 656 куб. см. (0,65 литров).

     

    2. Ford 1.0-литровый мотор EcoBoost

     

    Этот турбированный трехцилиндровый мотор Ford EcoBoost уже выиграл бесчисленное количество международных наград и еще долгое время будет восхищать публику своими невероятными техническими характеристиками и надежностью.

     

    Кстати, этот двигатель идеально подходит для Ford Fiesta. Также 1,0-литровый мотор Ford EcoBoost устанавливается и на Ford Focus.

     

    Мощность трехцилиндрового двигателя составляет 140 л.с. Так что силовой агрегат чувствует себя точно также как классический 1,6-литровый мотор Ford.

     

    3. Alfa Romeo 33 1.8 D

     

    Alfa Romeo 33 в свое время оснащалась 1,8-литровым турбодизельным трехцилиндровым мотором. Этот силовой агрегат был прекрасной альтернативой ненадежным бензиновым двигателям, которые в те годы также устанавливались на эту модель. 

     

    4. Daihatsu Copen KF I3

     

    Еще один Японский автомобиль класса Кей-кар, в котором устанавливался потрясающий трехцилиндровый мотор. Речь идет о Daihatsu Copen KF I3. Это компактный родстер оснащался маленьким двигателем с тремя цилиндрами объемом 659 куб. см. с впечатляющей мощностью 86 л.с.

     

    5. Honda S07A

     

    Honda S660 оснащается трехцилиндровым мотором Honda S07A. Правда, этот спортивный автомобиль доступен только для рынка Японии. И если бы эта машина была на рынке Европы, то она стала бы прекрасной альтернативой Mazda MX-5. 

     

    6. Suzuki F6A

     

    Несмотря на то, что этот мотор производила компания Suzuki, двигатель объемом 657 куб. см. стал известен и популярен благодаря популярности Mazda AZ-1, в которой и устанавливался силовой агрегат Suzuki F6A. 

     

    Этот потрясающий мотор имел мощность 63 л.с. доступную при 6500 об/мин и 130 Нм максимального крутящего момента доступного при 4000 об/мин.

     

    Естественно мы собрали в этом кратком обзоре не все потрясающие трехцилиндровые автомобильные двигатели. Если вы считаете что в этом списке не хватает какого-либо мотора, то предлагаем вам поделиться своим мнением ниже в комментариях. 

     

    Кроме того, предлагаем вам ознакомиться с другими лучшими двигателями, которые были выпущены за всю историю автопромышленности.

    www.1gai.ru

    Трехцилиндровый двигатель

    Изобретение относится к области двигателестроения, более конкретно к трехцилиндровому двигателю. Трехцилиндровый двигатель включает в себя модуль смягчения вибрации для смягчения вибраций в транспортном средстве. Три цилиндра поддерживаются посредством опор двигателя, которые размещаются на обоих концах двигателя в направлении оси коленчатого вала. При условии, что KV и KH представляют жесткости пружины одной из опор двигателя в продольном направлении и направлении относительно вертикальной оси коленчатого вала, MV и MH представляют компоненты пары сил первого порядка, которая возникает в трехцилиндровом двигателе в продольном направлении и направлении относительно вертикальной оси, и MV0 представляет сумму MV и MH, жесткости пружины опор двигателя задаются так, что KV>KH, и модуль смягчения вибрации задается так, что он удовлетворяет условию 0<MV/MV0<0,5. Технический результат заключается в снижении вибрации транспортного средства. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

     

    Область техники

    Настоящее изобретение относится к трехцилиндровому двигателю.

    Уровень техники

    Патентный Документ 1 раскрывает трехцилиндровый двигатель, который имеет такую конструкцию, чтобы задавать компонент пары сил первого порядка в продольном направлении по оси коленчатого вала практически нулевым посредством использования весов, которые уменьшают пару сил, сформированную при возвратно-поступательном движении перемещающихся частей, включающих в себя поршни.

    Патентные документы

    Патентный Документ 1: Выложенная заявка на патент Японии №2006-175894

    Сущность изобретения

    Тем не менее, в технологии Патентного Документа 1, чтобы задавать компонент пары сил первого порядка в продольном направлении по оси коленчатого вала практически нулевым, веса являются относительно большими, что зачастую приводит к увеличенному весу двигателя.

    Соответственно, в настоящем изобретении при условии, что Kv представляет собой жесткость пружины, по меньшей мере, одной из опор двигателя в продольном направлении по оси коленчатого вала, KH представляет собой жесткость пружины опоры двигателя в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала, Mv представляет собой компонент (продольный момент) пары сил первого порядка, сформированный посредством трехцилиндрового двигателя в продольном направлении по оси коленчатого вала, Mн представляет собой компонент (момент относительно вертикальной оси) пары сил первого порядка, сформированный посредством трехцилиндрового двигателя в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала, и Mv0 представляет собой сумму Mv и Mн, в таком случае жесткости пружины задаются так, что Kv>Kн, и секция смягчения вибрации задается в модуле смягчения вибрации системы коленчатого вала (коленчатого вала и части, которая функционирует согласованно с коленчатым валом) так, что 0<Mv/Mv0<0,5.

    В трехцилиндровом двигателе обычно формируется несбалансированная пара сил между силой в продольном направлении и силой в направлении относительно вертикальной оси, что зачастую приводит к тому, что двигатель осуществляет прецессионное движение. Такая несбалансированная пара сил становится причиной вибрации, когда двигатель монтируется в транспортном средстве. В настоящем изобретении устанавливается Kv>Kн, и система коленчатого вала содержит модуль смягчения вибрации так, что он удовлетворяет условию 0<Mv/Mv0<0,5 и задает вибрацию относительно вертикальной оси всего двигателя, превышающей продольную вибрацию, тем самым уменьшая вибрацию транспортного средства в целом при подавлении веса модуля смягчения вибрации.

    Краткое описание чертежей

    Фиг.1 — вид спереди монтажной конструкции трехцилиндрового двигателя согласно настоящему изобретению в транспортном средстве.

    Фиг.2 — вид в перспективе, схематично иллюстрирующий ключевые части трехцилиндрового двигателя согласно настоящему изобретению.

    Фиг.3 — схема, схематично иллюстрирующая традиционный подход к регулированию уравновешивающей массы.

    Фиг.4 — вид в перспективе, более конкретно иллюстрирующий ключевые части трехцилиндрового двигателя настоящего изобретения при показе одного примера способа присоединять уравновешивающие массы.

    Фиг.5 — чертежи, схематично иллюстрирующие состояние вибрации, возникающее, когда настоящее изобретение применяется к трехцилиндровому двигателю, монтируемому поперек в транспортном средстве, при этом чертеж (a) является иллюстрацией, соответствующей виду спереди трехцилиндрового двигателя при просмотре спереди транспортного средства, чертеж (b) является иллюстрацией, соответствующей виду сверху трехцилиндрового двигателя, а чертеж (c) является иллюстрацией, соответствующей виду сбоку трехцилиндрового двигателя при просмотре сбоку транспортного средства.

    Фиг.6 — схема, иллюстрирующая диапазон настроек для уравновешивающего веса системы коленчатого вала трехцилиндрового двигателя настоящего изобретения.

    Фиг.7 — схема, иллюстрирующая диапазон настроек для уравновешивающего веса системы коленчатого вала трехцилиндрового двигателя настоящего изобретения.

    Фиг.8 — схема, иллюстрирующая диапазон настроек для уравновешивающего веса системы коленчатого вала трехцилиндрового двигателя настоящего изобретения.

    Фиг.9 — схема, схематично иллюстрирующая другой вариант присоединения уравновешивающих масс в трехцилиндровом двигателе настоящего изобретения.

    Фиг.10 — схематичная иллюстрация второго варианта осуществления трехцилиндрового двигателя согласно настоящему изобретению.

    Фиг.11 — схематичная иллюстрация третьего варианта осуществления трехцилиндрового двигателя согласно настоящему изобретению.

    Фиг.12 — схематичная иллюстрация третьего варианта осуществления трехцилиндрового двигателя согласно настоящему изобретению.

    Фиг.13 — схематичная иллюстрация шкива коленчатого вала, используемого в другом варианте осуществления трехцилиндрового двигателя согласно настоящему изобретению.

    Варианты осуществления изобретения

    Далее, варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на чертежи.

    Фиг.1 является видом спереди монтажной конструкции трехцилиндрового двигателя согласно настоящему изобретению, монтируемому в транспортном средстве, а фиг.2 является видом в перспективе, схематично иллюстрирующим ключевые части системы основного движения трехцилиндрового двигателя 1, к которому применяется изобретение.

    Модуль 1 двигателя содержит трехцилиндровый рядный двигатель 1a и трансмиссию 1b и поддерживается на кузове транспортного средства 12 через множество опорных элементов, таких как опоры 10A и 10B двигателя и реактивная штанга 11.

    В варианте осуществления модуль 1 двигателя монтируется поперек на кузове транспортного средства таким образом, что коленчатый вал 2 двигателя 1a проходит в направлении ширины транспортного средства.

    В этом подробном описании множество направлений движения (т.е. продольное направление, направление относительно вертикальной оси, направление крена) модуля 1 двигателя задается с использованием центральной оси (оси X) коленчатого вала 2 в качестве базиса. Более конкретно, направление вокруг оси Y (т.е. оси, проходящей в продольном направлении транспортного средства), которое является перпендикулярным оси коленчатого вала и идет горизонтально, задается как продольное направление, направление вокруг оси Z, которое является перпендикулярным оси коленчатого вала и проходит в вертикальном направлении, задается как направление относительно вертикальной оси, а направление вокруг оси коленчатого вала задается как направление крена.

    Каждый из обоих концов модуля 1 двигателя в направлении оси коленчатого вала содержит кронштейн 13A или 13B. В частности, кронштейн 13A располагается над коленчатым валом 2 и обеспечивается на поперечной торцевой поверхности концевой части по ширине транспортного средства двигателя 1a, а другой кронштейн 13B обеспечивается на верхней торцевой поверхности концевой части по ширине транспортного средства трансмиссии 1b. Каждый из кронштейнов 13A или 13B соединяется с соответствующей из опор 10A и 10B двигателя посредством болта и т.п. Т.е. модуль 1 двигателя поддерживается на кузове транспортного средства 12 через опоры 10A и 10B двигателя, которые размещаются с обоих концов двигателя 1a вдоль направления оси коленчатого вала. Опоры 10A и 10B двигателя, соответственно, присоединены к передним боковым элементам 14, которые проходят в продольном направлении транспортного средства вдоль обеих сторон переднего пространства (т.е. моторного отсека) кузова транспортного средства.

    В этом варианте осуществления жесткость Kv пружины каждой опоры 10A двигателя в вертикальном направлении (которое соответствует продольному направлению по оси коленчатого вала) транспортного средства задается превышающей жесткость пружины Kн каждой опоры 10A двигателя в продольном направлении (которое соответствует направлению относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала). Т.е. посредством задания жесткости Kv пружины в вертикальном направлении транспортного средства сравнительно большой, модуль 1 двигателя, который имеет большую массу, может поддерживаться более стабильно, и износостойкость опоры 10A двигателя может быть повышена. Дополнительно, поскольку резонансная частота в вертикальном направлении транспортного средства вследствие предоставления модуля 1 двигателя и опор 10A и 10B двигателя увеличивается, комфорт во время езды транспортного средства может быть повышен посредством снижения вертикальной тряски двигателя. Кроме того, посредством снижения жесткости пружины Kн в продольном направлении транспортного средства ослабление вибрации в таком направлении увеличивается. Следует отметить, что жесткость пружины может надлежащим образом регулироваться посредством изменения формы и материала упругого элемента (не показан), который используется в опоре 10A двигателя и изготовлен из упругого тела, к примеру из резинового материала и т.п.

    Реактивная штанга 11 располагается под коленчатым валом 2 и размещается так, что она поддерживает модуль 1 двигателя на передней поперечине 15, которая проходит в направлении ширины транспортного средства в нижней части переднего пространства кузова транспортного средства, при этом реактивная штанга 11 главным образом выполнена с возможностью ограничения движения модуля 1 двигателя в направлении крена.

    Если, из реакций передачи вибрации от опоры 10A двигателя к днищу транспортного средства, реакция передачи в продольном направлении по оси коленчатого вала (т.е. в вертикальном направлении транспортного средства) представляется посредством Hv, и реакция передачи в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала (т.е. в продольном направлении транспортного средства) представляется посредством Hн, обычно устанавливается соотношение «Hv>Hн», поскольку кузов транспортного средства имеет большую длину в продольном направлении и легче перемещается в ответ на воздействие, ориентированное в вертикальном направлении, чем на воздействие, ориентированное в продольном направлении, в положении опоры 10A двигателя.

    Посредством ссылок Wb1-Wb3 на фиг.2 обозначаются множество противовесов 3 (см. фиг.4, который поясняется ниже), схематично проиллюстрированных в качестве точечных масс, которые составляют часть уравновешивающего веса (т.е. модуля смягчения вибрации), который подавляет силу, сформированную вследствие возвратно-поступательного движения перемещающихся частей, включающих в себя поршни. Если в случае трехцилиндрового двигателя несбалансированный продольный момент формируется вследствие пары сил первого порядка, сформированных при возвратно-поступательном движении перемещающихся частей, включающих в себя поршни, продольная вибрация двигателя может быть уменьшена посредством добавления противовеса к уравновешивающей массе, например, так, чтобы формировать продольный момент, который имеет фазу, обратную относительно фазы несбалансированного продольного момента. Тем не менее, хотя продольная вибрация подавляется, формируется вибрация относительно вертикальной оси, и двигатель 1 подвергается, так называемому, прецессионному движению.

    Если теперь уравновешивающий вес регулируется (см. сплошную линию на фиг.5, как будет описано далее) таким образом, чтобы уравнивать продольный момент, сформированный посредством двигателя 1a, т.е. компонент Mv пары сил первого порядка, сформированный посредством двигателя 1a, ориентированный в продольном направлении по оси коленчатого вала, с моментом относительно вертикальной оси, сформированным посредством двигателя, т.е. с компонентом Mн пары сил первого порядка, сформированным посредством двигателя 1a, ориентированным в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала, то устанавливается уравнение Mv/Mv0=0,5, как показано на фиг.3, что улучшает вибрационное смещение двигателя 1a. Mv0 является суммой продольного момента Mv и момента Mн относительно вертикальной оси (т.е. Mv0=Mv+Mн).

    Хотя в варианте осуществления, принимая во внимание, что условие Kv>Kн задается и Hv>Hн, в общем, удовлетворяется, дополнительное уменьшение вибрации транспортного средства реализуется посредством задания уравновешивающего веса системы коленчатого вала (т.е. коленчатого вала и частей, которые поворачиваются в качестве неразъемного блока с коленчатым валом) таким образом, что вибрация относительно вертикальной оси двигателя 1a превышает продольную вибрацию.

    Более конкретно, как показано на фиг.4, из противовесов 3 дополнительные веса 31 и 33 добавляются к противовесам 3, соответствующим цилиндрам #1 и #3 двигателя, и пары уравновешивающих масс 6 и 7, составляющих часть уравновешивающего веса, соответственно, предоставляются на шкиве 4 коленчатого вала и ведущем диске 5, которые поворачиваются в качестве неразъемного блока с коленчатым валом 2, так что устанавливается 0<Mv/Mv0<0,5. Следует отметить, что в варианте осуществления дополнительные веса 31 и 33 и уравновешивающие массы 6 и 7 размещаются в положениях, смещенных на 90 градусов относительно фазы поворота цилиндра #2 при повороте коленчатого вала 2, и дополнительные веса 31 и 33 и уравновешивающие массы 6 и 7 размещаются в положениях, отстоящих друг от друга на 180 градусов с точки зрения угла поворота коленчатого вала.

    Таким образом, даже если вибрация относительно вертикальной оси становится выше продольной вибрации, как показано на фиг.5 (см. пунктирную линию на фиг.5), ускорение от вибрации днища транспортного средства, вызываемое посредством вибрации через опору 10A двигателя, уменьшается в целом, как видно из фиг.6. Другими словами, посредством регулирования дополнительных весов 31 и 33 и уравновешивающих масс 6 и 7, соединенных со шкивом 4 коленчатого вала и ведущим диском 5 таким образом, что они задают момент относительно вертикальной оси, превышающий продольный момент, сформированный посредством двигателя 1a, вибрация транспортного средства может быть уменьшена в целом при ограничении увеличения уравновешивающего веса. Вследствие этого, в частности, уровень вибрации транспортного средства во время холостого хода двигателя может быть уменьшен. Поскольку пара сил первого порядка, сформированная посредством двигателя, является силой, которая формируется посредством инерционной силы перемещающихся частей, включающих в себя поршни, вибрация кузова транспортного средства во время холостого хода не изменяется в значительной степени за счет частоты вращения двигателя. Тем не менее, чувствительность человека к вибрации становится высокой по мере того, как частота вибрации становится низкой (т.е. частота вращения двигателя становится низкой). Соответственно, посредством уменьшения уровня вибрации кузова транспортного средства на холостом ходу транспортного средства становится возможным уменьшать частоту вращения двигателя во время холостого хода, и, таким образом, становится возможным улучшать расход топлива во время холостого хода. Линия Vv по фиг.6 иллюстрирует ускорение от вибрации днища транспортного средства, являющееся результатом вибрации, которая вызывается посредством продольного момента, сформированного посредством двигателя 1a и передаваемого через опору 10A двигателя, и линия Vн чертежа иллюстрирует ускорение от вибрации днища транспортного средства, являющееся результатом вибрации, которая вызывается посредством момента относительно вертикальной оси, сформированного посредством двигателя 1a и передаваемого через опору 10A двигателя.

    При условии теперь, что смещение в вертикальном направлении опоры 10A двигателя, вызываемое посредством продольного момента, сформированного посредством двигателя 1a, представляется посредством Xv, а смещение в продольном направлении опоры 10A двигателя, вызываемое посредством момента относительно вертикальной оси, сформированного посредством двигателя 1a, представляется посредством Xн, значения Vv и Vн выражаются посредством Vv=Xv×Kv×Hv и Vн=Xн×Kн×Hн. Поскольку Kv>Kн и Hv>Hн удовлетворяются, реакция на ускорение от вибрации днища транспортного средства является более высокой относительно смещения Xv в вертикальном направлении опоры 10A двигателя, чем относительно смещения Xн в продольном направлении опоры двигателя. Соответственно, как видно из фиг.6, значение Vv, возникающее, когда Mv/Mv0=1 (т.е. Mн=0), превышает значение Vн, возникающее, когда Mv/Mv0=0 (т.е. Mv=0). Соответственно, как видно из фиг.6, ускорение Vv+Vн от вибрации днища транспортного средства, которое является результатом вибрации, которая вызывается посредством продольного момента и момента относительно вертикальной оси, сформированных посредством двигателя 1a и передаваемых через опору 10A двигателя, демонстрирует минимальное значение в диапазоне 0<Mv/Mv0<0,5 и меньше в этом диапазоне, чем в диапазоне 0,5≤Mv/Mv0≤1.

    Что касается ускорения от вибрации днища транспортного средства, являющегося результатом вибрации, которая вызывается посредством продольного момента и момента относительно вертикальной оси, сформированных посредством двигателя 1a и передаваемых через опору 10B двигателя, то же можно сказать при пояснении касательно ускорения от вибрации днища транспортного средства, вызываемого посредством вибрации, передаваемой через опору 10A двигателя, и ускорения Vv+Vн от вибрации днища транспортного средства, вызываемого посредством вибрации, передаваемой через опору 10B двигателя, демонстрирует минимальное значение в диапазоне 0<Mv/Mv0<0,5 и меньше в этом диапазоне, чем в диапазоне 0,5≤Mv/Mv0≤1. Соответственно, когда уравновешивающие массы шкива 4 коленчатого вала и ведущего диска 5 регулируются таким образом, что они задают момент относительно вертикальной оси, превышающий продольный момент, сформированный посредством двигателя 1a (т.е. 0<Mv/Mv0<0,5), вибрация днища транспортного средства может быть уменьшена посредством задания жесткости пружины, по меньшей мере, только одной из опор 10A и 10B двигателя так, что Kv>Kн. Когда обе жесткости пружины задаются так, что Kv>Kн, преимущество уменьшения вибрации днища транспортного средства может дополнительно повышаться.

    Затем значение Mv/Mv0 при минимальном значении (или наименьшем значении) Vv+Vн извлекается. Если вибрационное угловое ускорение в продольном направлении коленчатого вала, вызываемое посредством вибрации двигателя, амплитуда угла вибрации и угловая скорость поворота коленчатого вала представляются посредством Av, Yv и ω, соответственно, и момент инерции в продольном направлении по оси коленчатого вала и момент инерции в направлении относительно вертикальной оси коленчатого вала представляются посредством Iv и Iн, соответственно, то значение Av представляется посредством следующего уравнения (1):

    Поскольку значение Av является значением, предоставляемым посредством различения Yv два раза во времени, значение Yv выражается посредством следующего уравнения (2):

    Из уравнений (1) и (2) значение Yv выражается посредством следующего уравнения (3):

    Когда теперь расстояние от центра тяжести модуля 1 двигателя до опоры 10A двигателя при просмотре спереди транспортного средства представляется посредством L, значение Xv выражается посредством следующего уравнения (4):

    Из уравнений (3) и (4) значение Xv выражается посредством следующего уравнения (5):

    Поскольку Vv=Xv×Kv×Hv, как упомянуто выше, следующие уравнения извлекаются на основе этого уравнения и уравнения (5), а именно Vv=a×Mv×Kv×Hv/Iv и Mv=(Vv×Iv)/(a×Kv×Hv). Аналогично этому Mн=(Vн×Iн)/(a×Kн×Hн) извлекается.

    Соответственно, значение Mv/Mv0 представляется посредством следующего уравнения (6):

    Поскольку уравнение Vv=Vн устанавливается, когда значение Vv+Vн показывает наименьшее значение (или минимальное значение), значение Mv/Mv0 в это время представляется посредством следующего уравнения (7):

    Хотя выше извлекается значение Mv/Mv0, которое приводит к минимальному значению ускорения Vv+Vн от вибрации днища транспортного средства, являющегося результатом вибрации, которая вызывается посредством продольного момента и момента относительно вертикальной оси, сформированных посредством двигателя 1a и передаваемых через опору 10A двигателя, идентичный вывод может быть сделан касательно ускорения от вибрации днища транспортного средства, являющегося результатом вибрации, передаваемой через опору 10B двигателя.

    В вышеуказанном варианте осуществления веса дополнительных весов 31 и 33 и веса уравновешивающих масс 6 и 7, соответственно, предоставляемых на шкиве 4 коленчатого вала и ведущем диске 5, задаются так, что они устанавливают неравенство 0<Mv/Mv0<0,5. Таким образом, по мере того, как веса таких весовых элементов увеличиваются, значение Mv/Mv0 уменьшается, и, таким образом, как видно из фиг.7, если в опоре 10A двигателя или опоре 10B двигателя веса дополнительных весов 31 и 33 и веса уравновешивающих масс 6 и 7, предоставляемых на шкиве 4 коленчатого вала и ведущем диске 5, задаются так, что они устанавливают неравенство (IvKнHн)/(IнKvHv+IvKнHн)≤Mv/Mv0<0,5, то можно уменьшать вибрацию днища транспортного средства с помощью относительно небольшого числа уравновешивающих масс.

    Как видно из фиг.8, если значение Mv/Mv0 задается равным значению (IvKнHн)/(IнKvHv+IvKнHн) в опоре 10A двигателя, то вибрация, передаваемая к днищу транспортного средства через опору 10A двигателя, минимизируется, а если значение Mv/Mv0 задается равным значению (IvKнHн)/(IнKvHv+IvKнHн) в опоре 10B двигателя, то вибрация, передаваемая к днищу транспортного средства через опору 10B двигателя, минимизируется. Соответственно, если веса уравновешивающих масс 6 и 7, соответственно, соединенных со шкивом 4 коленчатого вала и ведущим диском 5, задаются так, что они заставляют значение Mv/Mv0 принимать значение между значением (IvKнHн)/(IнKvHv+IvKнHн), соответствующим опоре 10A двигателя, и значением (IvKнHн)/(IнKvHv+IvKнHн), соответствующим опоре 10B двигателя, то вибрация днища транспортного средства может быть дополнительно уменьшена.

    В вышеуказанном варианте осуществления противовесы 3 и две уравновешивающих массы 6 и 7, предоставляемые на шкиве 4 коленчатого вала и ведущем диске 5, соответственно, выполнены с возможностью регулирования уравновешивающего веса двигателя 1a. Тем не менее, если требуется, как видно из фиг.9, уравновешивающий вес двигателя 1a, аналогично уравновешивающему весу, поясненному выше, может достигаться посредством размещения уравновешивающих масс 8 и 9 на коленчатом валу в положениях цилиндра #1 и цилиндра #3, соответственно. В этом случае также две уравновешивающих массы 8 и 9 размещаются в наклонных положениях, смещенных на 90 градусов относительно фазы поворота цилиндра #2 при повороте коленчатого вала 2, и уравновешивающие массы 8 и 9 отстоят друг от друга на 180 градусов с точки зрения угла поворота коленчатого вала. Вместо размещения уравновешивающих масс 8 и 9, дополнительные веса 31 и 33 могут иметь больший размер, что приводит к идентичным преимуществам. Следует отметить, что фиг.9 показывает трехцилиндровый двигатель, порядок работы цилиндров которого следующий: цилиндр #1 — цилиндр #2 — цилиндр #3.

    В вышеуказанном варианте осуществления дополнительное уменьшение вибрации транспортного средства достигается посредством предоставления уравновешивающих масс и дополнительных весов таким образом, чтобы регулировать уравновешивающий вес, который составляет модуль смягчения вибрации. Тем не менее, уравновешивающий вес также может регулироваться посредством других вариантов осуществления, которые поясняются далее. В других вариантах осуществления, которые поясняются далее, элементы, которые являются идентичными элементам, описанным в вышеуказанном варианте осуществления, обозначаются посредством одинаковых ссылочных позиций и повторное пояснение относительно элементов опускается.

    В трехцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, оснащенном механической коробкой передач (не показана) согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, который показывается на фиг.10, маховик 20, предоставляемый на одном конце коленчатого вала 2, имеет два сквозных отверстия 21 и 21, которые формируются рядом друг с другом на боковой поверхности периферийной части маховика, отстоят друг от друга в направлении вдоль окружности маховика 20 и имеют равные диаметры. Таким образом, часть маховика 20, в которой отверстия 21 и 21 предоставляются, имеет меньший вес, тем самым обеспечивая преимущества, идентичные преимуществам, которые получаются, если уравновешивающие массы предоставляются в положениях, отстоящих на расстояние 180 градусов по углу поворота коленчатого вала от отверстий 21 и 21. Т.е. во втором варианте осуществления регулирование модуля смягчения вибрации достигается посредством предоставления отверстий в системе коленчатого вала (т.е. в коленчатом валу и частях, которые поворачиваются в качестве неразъемного блока с коленчатым валом).

    Во втором варианте осуществления шкив 4 коленчатого вала, обеспечиваемый на другом конце коленчатого вала 2, является литой частью, и выступающая внутрь пластинчатая уравновешивающая масса 41 формируется неразъемным образом на внутренней поверхности шкива 4 коленчатого вала, когда шкив 4 коленчатого вала является литым.

    Среднее положение между уравновешивающей массой 41, обеспечиваемой в шкиве 4 коленчатого вала, и отверстиями 21 и 21, обеспечиваемыми в маховике 20, размещается в положении, смещенном на 90 градусов относительно фазы поворота цилиндра #2 при повороте коленчатого вала 2, и среднее положение между уравновешивающей массой 41 и отверстиями 21 и 21 является положением, с точки зрения угла поворота коленчатого вала, идентичным положению, в котором предоставляются дополнительные веса 31.

    Хотя в вышеуказанном втором варианте осуществления отверстия 21 являются сквозными отверстиями, которые проходят через маховик 20, отверстия 21 необязательно должны проходить через маховик 20. Т.е. выемка или другая конструкция может быть использована при условии, что она уменьшает вес. Кроме того, вместо предоставления отверстий 21 в маховике 20, болт или другой элемент, выступающий в качестве уравновешивающей массы, может соединяться с маховиком в положении, отделенном на 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала, от положения, в котором отверстия 21 должны формироваться.

    Третий вариант осуществления настоящего изобретения далее описан со ссылкой на фиг.11 и 12. В трехцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, оснащенном автоматической трансмиссией (не показана), согласно этому третьему варианту осуществления приспособления, крепящиеся к ведущему диску 5, сконфигурированы так, чтобы иметь асимметричные формы, так что получаются преимущества, идентичные преимуществам, получаемым, когда уравновешивающие массы предоставляются на ведущем диске 5.

    В этом третьем варианте осуществления сигнальная пластина 51 для определения угла поворота коленчатого вала 2 присоединена к ведущему диску 5, который обеспечивается на одном конце коленчатого вала 2. Сигнальная пластина 51 содержит кольцевую часть 52 основного корпуса, на которой множество зубьев 52a формируются с интервалами, и множество (четное число) фланцевых частей 53, которые формируются так, что они проходят перпендикулярно части 52 основного корпуса для прикрепления сигнальной пластины 51 к ведущему диску 5. Фланцевые части 53 размещаются в парах, отстоящих друг от друга на 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала, и формы фланцевых частей 53, составляющих каждую пару, являются идентичными, за исключением одной пары. В этой паре фланцевая часть 53a сконфигурирована так, чтобы быть больше фланцевой части 53b, спозиционированной на расстоянии 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала, так что фланцевая часть 53a и фланцевая часть 53b имеют различные формы. Т.е. в этом третьем варианте осуществления посредством задания форм одной пары фланцевых частей 53a и 53b, которые отстоят друг от друга на 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала, асимметричными получаются преимущества, идентичные преимуществам, которые получаются, если уравновешивающая масса предоставляется в положении фланцевой части 53a.

    Аналогично вышеуказанному второму варианту осуществления шкив 4 коленчатого вала в третьем варианте осуществления является литой частью, и пластинчатая уравновешивающая масса 41 неразъемным образом отливается на внутренней поверхности шкива 4 коленчатого вала.

    Уравновешивающая масса 41 и каждая из фланцевых частей 53a и 53b смещаются на 90 градусов относительно фазы поворота цилиндра #2 при повороте коленчатого вала 2, и уравновешивающая масса 41 и фланцевая часть 53a отстоят друг от друга на 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала.

    В этом третьем варианте осуществления посредством задания форм спаренных фланцевых частей 53a и 53b, которые являются двумя из множества фланцев 53, предоставляемых посредством сигнальной пластины 51 и отстоящих друг от друга на 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала, асимметричными получаются преимущества, идентичные преимуществам, которые получаются, если уравновешивающая масса предоставляется на ведущем диске 5. Тем не менее, в случае, если форма сигнальной пластины 51, которая является приспособлением, крепящимся к ведущему диску 5, является симметричной (т.е. в случае, если все фланцевые части 53 сигнальной пластины 51 выполнены так, что фланцевые части 53, отстоящие друг от друга на 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала, являются симметричными), предоставление сквозного отверстия в положении, соответствующем вышеуказанной фланцевой части 53b ведущего диска 5 (т.е. в положении, которое смещается на 90 градусов относительно фазы поворота цилиндра #2 при повороте коленчатого вала 2 и является идентичным положению уравновешивающей массы 41, с точки зрения угла поворота коленчатого вала), приводит к уменьшению веса части, в которой отверстие предоставляется, и обеспечивает преимущества, идентичные преимуществам, которые получаются, если уравновешивающая масса предоставляется в положении, которое отстоит от сквозного отверстия на 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала.

    В вышеуказанных вариантах осуществления используется компоновка, в которой шкив 4 коленчатого вала содержит уравновешивающие массы. Тем не менее, как видно из фиг.13, если множество отверстий 42 предоставляется во внешней периферийной части шкива 4 коленчатого вала, то веса частей, в которых отверстия 42 предоставляются, уменьшаются, и, таким образом, без предоставления уравновешивающих масс на шкиве 4 коленчатого вала могут быть получены преимущества, идентичные преимуществам, которые получаются, если уравновешивающие массы предоставляются в частях, которые отстоят от отверстий 42 на 180 градусов, с точки зрения угла поворота коленчатого вала. Хотя выше описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, настоящее изобретение не ограничено такими вариантами осуществления, и различные модификации являются возможными. Например, уравновешивающие массы и отверстия могут занимать другие позиции, и число уравновешивающих масс может изменяться при условии, что они формируют идентичную силу инерции. Кроме того, уравновешивающие массы, дополнительные веса и отверстия могут принимать любую комбинацию при условии, что они формируют идентичную силу инерции. Кроме того, приемлемо использовать другую конфигурацию монтажа двигателя, например опоры двигателя могут предоставляться в передней и задней частях ассоциированного транспортного средства в дополнение к вышеуказанным опорам двигателя. Кроме того, настоящее изобретение может применяться таким же образом к трехцилиндровому двигателю, в котором порядок работы цилиндров следующий: цилиндр #1 — цилиндр #3 — цилиндр #2.

    1. Трехцилиндровый двигатель, содержащий коленчатый вал, установленный с возможностью вращения, по меньшей мере, две опоры двигателя, поддерживающие трехцилиндровый двигатель на кузове транспортного средства посредством, по меньшей мере, двух опор двигателя, которые размещаются на обоих противоположных концах трехцилиндрового двигателя в направлении, которое соответствует направлению оси коленчатого вала, и модуль смягчения вибрации, расположенный на, по меньшей мере, одном из коленчатого вала и части, которая функционирует согласованно с коленчатым валом, причем первая из, по меньшей мере, двух опор двигателя задается с жесткостью KV пружины в продольном направлении по оси коленчатого вала и жесткостью пружины KH в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала так, что устанавливается неравенство KV>KH, при этом модуль смягчения вибрации задается относительно, по меньшей мере, одного из коленчатого вала и упомянутой части так, что модуль смягчения вибрации удовлетворяет уравнению 0<MV/MV0<0,5, причем MV представляет собой компонент пары сил первого порядка пары, создаваемый посредством трехцилиндрового двигателя в продольном направлении по оси коленчатого вала, MH представляет собой компонент пары сил первого порядка, создаваемый посредством трехцилиндрового двигателя в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала, и MV0 представляет собой сумму компонентов MV и MH пары сил первого порядка.

    2. Трехцилиндровый двигатель по п.1, в котором модуль смягчения вибрации задает весовую балансировку, по меньшей мере, одного из коленчатого вала и упомянутой части так, что она удовлетворяет упомянутому уравнению.

    3. Трехцилиндровый двигатель по п.1 или 2, в котором вторая из, по меньшей мере, двух опор двигателя, которая расположена на противоположном конце трехцилиндрового двигателя от первой из, по меньшей мере, двух опор двигателя, задается с жесткостью KV2 пружины в продольном направлении по оси коленчатого вала и жесткостью Kh3 пружины в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала так, что устанавливается неравенство KV2>Kh3.

    4. Трехцилиндровый двигатель по п.3, в котором первая из, по меньшей мере, двух опор двигателя задается так, что она имеет реакцию HV передачи в продольном направлении по оси коленчатого вала и реакцию HH передачи в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала, из реакций передачи вибрации, передаваемой к днищу транспортного средства через первую из, по меньшей мере, двух опор двигателя, причем трехцилиндровый двигатель является частью модуля двигателя, который дополнительно включает в себя трансмиссию и части, соединенные с трехцилиндровым двигателем и трансмиссией, при этом модуль двигателя создает момент инерции IV модуля двигателя в продольном направлении по оси коленчатого вала и момент инерции IH модуля двигателя в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала, причем модуль смягчения вибрации дополнительно задается так, что он удовлетворяет условию уравнения (IVKHHH)/(IHKVHV+IVKHHH)≤MV/MV0<0,5.

    5. Трехцилиндровый двигатель по п.1 или 2, в котором первая из, по меньшей мере, двух опор двигателя задается так, что она имеет реакцию HV передачи в продольном направлении по оси коленчатого вала и реакцию HH передачи в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала, из реакций передачи вибрации, передаваемой к днищу транспортного средства через первую из, по меньшей мере, двух опор двигателя, причем трехцилиндровый двигатель является частью модуля двигателя, который дополнительно включает в себя трансмиссию и части, соединенные с трехцилиндровым двигателем и трансмиссией, при этом модуль двигателя создает момент инерции IV модуля двигателя в продольном направлении по оси коленчатого вала и момент инерции IH модуля двигателя в направлении относительно вертикальной оси по оси коленчатого вала, причем модуль смягчения вибрации дополнительно задается так, что он удовлетворяет условию уравнения (IVKHHH)/(IHKVHV+IVKHHH)≤MV/MV0<0,5.

    6. Трехцилиндровый двигатель по п.4, в котором модуль смягчения вибрации дополнительно задается так, что он удовлетворяет уравнению (IVKHHH)/(IHKVHV+IVKHHH)≤MV/MV0≤(IVKh3Hh3)/(IHKV2HV2+IVKh3Hh3).

    7. Трехцилиндровый двигатель по п.1, в котором модуль смягчения вибрации содержит уравновешивающую массу, которая обеспечивается на коленчатом валу или на части, которая включает в себя модуль смягчения вибрации.

    8. Трехцилиндровый двигатель по п.1, в котором модуль смягчения вибрации содержит отверстие, которое обеспечивается в, по меньшей мере, одном из коленчатого вала и упомянутой части.

    9. Трехцилиндровый двигатель по п.1, в котором, по меньшей мере, две опоры двигателя размещены относительно коленчатого вала так, что коленчатый вал проходит в направлении ширины транспортного средства.

    findpatent.ru

    Трёхцилиндровые двигатели — это… Что такое Трёхцилиндровые двигатели?

    Возможно, эта статья содержит оригинальное исследование.

    Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление.
    Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения.

    Рядный трёхцилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением трёх цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается I3 или L3 («Straight-3», «In-Line-Three»).

    Конфигурация I3 как для четырехтактного двигателя, так и для двухтактного двигателя является несбалансированной (присутствуют моменты сил инерции 1-го и 2-го порядка поршней и верхних частей шатунов), но проста в производстве. Для четырёхтактного двигателя такая конструкция кроме того ещё и не обеспечивает плавного хода. Поэтому трёхцилиндровая конструкция находит применение обычно в автомобилях эконом-класса с относительно небольшим рабочим объёмом двигателя (например Daewoo Matiz,Opel Corsa) и на малогабаритных тракторах (например Т-28).

    Современные четырёхтактные автомобильные I3 имеют рабочий объём обычно не более 1,2 литров, а тракторные (дизели) не более 3 литров. Двухтактный трёхцилиндровый двигатель нашел широкое применение в современных подвесных лодочных моторах мощностью от 30 до 60 л.с. На современных двигателях конфигурации I3 как правило используется дополнительный балансировочный (успокоительный) вал, который вращается со скоростью коленвала, но в обратную сторону и компенсирует момент 1-го порядка. Момент 2-го порядка оставляют свободным, так как он имеет небольшую величину, к тому же его уравновешивание требует значительного усложнения двигателя. Применение балансировочного вала позволяет приблизить уровень вибраций к рядным четырёхцилиндровым двигателям аналогичного рабочего объёма.

    dic.academic.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о