所要求的是：
1.一种用于动态平衡具有不均匀点火模式并且包括具有至少一个曲轴的曲轴的v型发动机的方法，以及至少两个活塞组件，用于将活塞组件连接到曲轴的至少两个连杆，方法包括：
（a）将曲轴放置在旋转平衡机中;
（b）将一对静平衡的盘连接到曲轴的相对端，每个盘的半径大于曲轴的半径，并且两个盘的组合质量大于曲轴的质量;
（c）将弯头连接到曲轴上，所述卷轴的重量等于曲柄/连杆/活塞组件的旋转重量的百分之一，加上曲柄/连杆/活塞组件的往复重量的百分之五十五，活塞组件;
（d）将曲轴和连接的盘旋转在平衡机中以确定是否存在任何动态不平衡; 和
（e）去除或增加曲轴的重量以抵消曲轴的动态不平衡。
描述：
技术领域
本发明一般涉及一种具有不均匀点火模式的往复式发动机的制造方法，更具体地说，涉及一种在这种发动机中平衡曲轴的方法。
背景技术
自从20世纪70年代初的石油危机以来，对更小，更节能的汽车的需求不断增加。 美国的汽车制造商通过引进由最近设计的四缸发动机驱动的车辆来应对这一需求。 这些新设计代表了汽车制造商及其供应商对设计，开发和制造设施的大量投资。 这些增加的成本只能通过将它们传递给消费者来获得。
较小的车辆必须设计有较小的发动机舱，不能容纳美国汽车工业在过去40年内通常生产的六缸和八缸发动机。 为较小型车辆开发的发动机系列通常是全新的设计，其固有成本高昂。 为了满足客户的业绩预期，制造商增加了发动机排量，但随着排量的增加，四缸发动机具有较强的振动特性。 目前的做法是通过添加反向旋转平衡轴来抑制这些振动特性，但这些轴增加了发动机的重量，增加了生产成本，并且在其运行中消耗了一些能量，这极大地损害了四个气缸设计。 另一种替代方案是小型60位V-6发动机，是一种更为昂贵的解决方案。
在目前的平衡发动机曲轴的方法中，要求在动态平衡曲轴之前首先将曲轴静态平衡，而不考虑活塞和连杆组件的重量，从而将总上限设置为2000立方厘米四缸发动机排量。 制造真正大排量的四缸甚至两缸发动机所固有的经济性被认为是实现利用电流平衡程序是不可能的或不切实际的。
发明内容和目的
在对上述问题进行了大量研究之后，已经开发了用于设计和生产内燃的现有方法，具有较少气缸的往复式发动机，但总发动机排量等于目前在汽车工业中使用的较大的发动机。 这是通过增加钻孔和冲程尺寸并消除发动机缸体中的多个气缸来实现的，使得双缸发动机可以具有四缸发动机的相等排量和马力输出。 为了补偿由往复运动部件的质量增加引起的增加的振动力和气缸的不均匀点火，已经开发了用于动力平衡发动机曲柄轴的新方法。
鉴于上述，本发明的目的是降低往复式内燃机的制造和组装成本。
本发明的另一个目的是通过减小发动机缸体和辅助部件（气缸盖，进气排气歧管，曲轴）的尺寸来减小这种发动机的尺寸和简化重量。
另一个目的是通过减少所需的移动部件的数量来简化发动机的设计，从而降低制造，组装和安装的成本。
本发明的另一个目的是提供一种平衡作用在发动机的曲轴上的旋转和往复力的方法，使其能够平稳地运行。
本发明的另一个目的是通过消除给定位移所需的数量的气缸，使得可以通过降低气缸泵送损失来提高内燃机的效率。
本发明的其他目的和优点将从以下描述和附图的研究中变得显而易见，附图仅仅是对本发明的说明。
附图说明
图。 图1是根据本发明制造的V型发动机的横截面图;
图。 图2是去除气缸盖的俯视图。
图。 图3是与发动机结合使用的分配器的侧面俯视图;
图。 图4是发动机的侧视图;
图。 图5是与发动机连接使用的凸轮轴的正视图。 和
图。 图6是与发动机相关的曲轴的正视图。
图。 图7是安装有曲轴的平衡机的前视图。
图。 图8是安装有曲轴的平衡机的横截面。
具体实施方式
进一步参考附图，示出了根据本发明制造的发动机10的示例。 该发动机的结构类似于目前使用的标准八缸V型发动机。 两种设计之间的相似之处将允许制造商利用目前汽车工业生产的发动机已经使用的许多标准部件，材料和机床。
现在参考图 如图1所示，V型发动机10包括具有相对于彼此以90度设置的下曲轴箱14和双气缸组16的发动机缸体12。
每个气缸组16包括单个气缸18.发动机缸体12的设计与目前使用的大型V型发动机基本相同。 曲轴20包括整体形成的曲轴链轮和以这种发动机的正常方式安装在曲轴箱14内的单个曲柄轴24。 往复运动的活塞28设置在每个气缸18内并通过连杆32连接到曲轴20.在本发明中，曲轴包括单个曲柄转动轴24和轴颈，每个活塞28的连杆32附上。 与每个活塞连接杆32的轴颈分离和偏移的曲轴相比，这创造出一种更简单，更坚固，成本更低的曲轴。 该单个曲轴20将导致不均匀的点火顺序，其通常将在操作期间导致显着的振动。 然而，用于动态平衡两缸发动机的曲轴20的新方法消除了这种振动，并且使得大的气缸孔可以正常和平稳的操作。 在本说明书的后续部分中更全面地讨论了这种平衡方法。
一对气缸盖34通过头螺栓36安装在相应气缸组16的顶部上。气缸盖34关闭气缸18的上端并且包括多个机械开口。 更具体地，气缸盖34包括与每个气缸18连通的进气门开口40和排气门开口42.进气门44和排气阀46分别安装在进气门开口40和排气门开口42内并操作打开和关闭它。 进气门44和排气阀46由凸轮轴48打开和关闭。
凸轮轴48安装在汽缸组16之间的发动机缸体12内。凸轮轴48包括具有凸起部分或凸角52的多个凸轮50.凸轮轴48上的凸轮数50当然取决于发动机中的进气和排气阀。 本发明的凸轮轴48仅具有四个凸轮48以操作两个进气门40和两个排气门42.（图3）
骑在每个凸轮50上的是一个圆柱形的阀挺杆54.当凸轮轴48旋转并且叶片52在阀挺杆54下移动时，阀挺杆54升高。 阀挺杆54又接合在阀挺杆54和安装在气缸盖34上的摇臂58之间延伸的推杆56.推杆56向前推动摇臂58，该摇臂58与进气门44或排气阀46啮合，视情况而定，使得阀从其座上升起并使阀打开。 当凸轮上的凸角52绕行程移动时，阀门弹簧60在阀上的压力迫使阀重新安装。 同时，阀挺杆54向下被迫使其保持与凸轮50接触。
应当理解，进气和排气阀44和46必须与活塞28的移动一起打开和关闭。阀的打开和关闭由如上所述的凸轮轴48控制。 活塞28的位置与曲轴20的位置有关，因为它们通过连接杆32连接。因此，曲轴20和凸轮轴48的旋转必须同步以适当的气门正时。
为了实现适当的气门正时，凸轮轴齿轮围绕凸轮轴48的前端轴颈。凸轮轴齿轮可以与曲轴链轮22啮合，但更常见的是它们通过定时链连接。 在任一种情况下，凸轮轴48和曲轴20的运动是同步的。 凸轮轴齿轮通常是曲轴链轮22的两倍，使得曲轴20将对于凸轮轴48的每一个旋转进行两次完整的转动。因此，每两个曲轴转动一次只打开阀
进气歧管66经由进气门开口40将汽油和空气的混合物分配到每个气缸18.化油器68安装在进气歧管66的顶部。活塞28在气缸18内的向下运动产生部分真空并且倾向于将空气通过化油器68和进气歧管66.当空气移动通过化油器68时，其拾取雾化的汽油颗粒。 然后将气体/空气混合物通过进气歧管66通过打开的进气阀44进入气缸18.气缸18中的气体/空气混合物的点火在气缸18内向下驱动活塞28，该气缸/空气混合物又使曲轴20以将在下面更详细地描述。 当活塞28在气缸18内向上运动时，燃烧的气体被迫通过排气阀46并且通过也固定到气缸盖34的排气歧管70。
每个气缸18内的气体/空气混合物被旋入到形成在气缸盖34中的螺纹孔中的火花塞72点燃。由点火线圈产生的高压浪涌通过分配器以适当的点火顺序被引导到相应的火花塞72分配器76包括安装在分配器轴的顶部的转子和具有多个高压端子84的分配器盖82.中央高压端子84通过高压线连接到点火线圈。 外部端子通过火花塞线连接到相应的火花塞72.当转子78转动时，它将中央高压端子依次连接到各种外部高压端子，其将高压浪涌从线圈引导到各种发动机火花插头72。
应当理解，火花的定时必须与阀和活塞28的运动同步。通常，这通过将分配器轴上的齿轮与凸轮轴48上的齿轮啮合来实现，使得分配器轴由凸轮轴48。
这种发动机的操作方式是本领域技术人员熟知的，但下面将简要说明。 发动机的这种操作被分为四个循环，称为冲程。 第一个冲程称为进气冲程。 在该行程中，活塞28在气缸18内向下移动，进气阀44打开。 活塞28的向下运动在气缸18内产生部分真空，其将来自化油器68的气体/空气混合物从打开的进气阀44拉到气缸18中。当活塞28靠近其进气冲程的底部时，进气阀44关闭。 压缩冲程开始于活塞28在气缸18内向上移动，同时进气阀44和排气阀46关闭。 活塞28的向上运动将气体/空气混合物压缩到其原始体积的大约十分之一，使其更易燃。 当活塞28到达压缩冲程的顶部时，高压浪涌通过分配器76从点火线圈引导到火花塞72上。所产生的火花点燃汽缸内的气体/空气混合物。 燃烧的热量导致向下推动活塞28的气体的强力膨胀。 向下的力通过连杆32被运送到曲柄轴20，曲柄轴20被赋予了强大的转弯。 这被称为功率冲程。 当活塞28到达其动力行程的底部时，排气阀46打开。 排气冲程开始于活塞28的向上运动，其将被排出的气体通过排气阀46进入排气歧管68。
上述说明了V型发动机的基本机械部件。 此外，发动机必须包括燃料供应系统，冷却系统，润滑系统和点火系统。 上述系统中的每一个的组件和操作是本领域技术人员公知的，并且容易商业化。 此外，发动机还包括安装在曲柄箱14的下侧的油盘26和安装到每个头部34上的阀盖38。
本发明的方块12利用400立方雪佛兰V-8发动机的孔尺寸，活塞，环，腕带，连杆和轴承，并且取代94立方英寸。 曲轴20具有与标准V-8 Cheverolet曲轴相同的投掷24，但是要短得多。 （图4）类似地，与V-8凸轮轴及其16个凸角相比，凸轮轴48仅需要四个凸角50。 （图3）本发明的分配器76只不过是用于V-8发动机的库存分配器，其中8个外部端子84中有6个被移除。
上述改性部件可以用现有的模具，模具和具有很少修改的模具来制造。 然而，必须对V-2发动机进行平稳运行或无振动的设计变更。 这种变化是通常用于V型发动机曲轴的平衡过程。
V-8发动机是一个均匀的发动机。 换句话说，每当曲轴20旋转九十度时，八个气缸中的一个将会起动。 这种均匀燃烧系统允许发动机在没有振动的情况下平稳运行。
如上所述，本发明的示例性V-2发动机使用具有90度气缸间距的单掷曲轴20。 这种布置将导致气缸的不均匀烧制。 当气缸1发动时，曲轴在气缸2发动之前将旋转270度。 在气缸2发动后，曲轴20将在气缸1号再次起火之前行驶450度。 这种不均匀烧成通常会使发动机运转不均匀或振动。 因此，曲轴必须平衡以补偿这种不均匀程度的烧结。
旋转重量必须在两个平面中平衡。 与曲轴一致旋转的所有部件均被平衡，使得部件的重量分布在旋转中心周围。 这称为静态平衡。 由于大多数V型发动机中的曲轴通常很长，因此通常必须检查它是从一端到另一端是平衡的。 本发明的曲轴20仅接收动平衡。 然而，安装在曲轴20的相对端上的飞轮和谐波平衡器在安装到曲轴20之前应该被静态平衡。
平衡机90用于平衡发动机的旋转部分。 由于V型发动机的曲轴彼此相差90度，所以在平衡过程中必须将重量加到投掷中以补偿90度的间距。 锤头92的形式加上重量，螺栓92被螺栓连接到曲轴杆轴颈上。 在平均点火发动机中，通过将一个曲轴的总旋转重量（由于V型发动机每次投掷两根棒而成为两个连杆的曲柄销侧）和50％一个曲轴的往复重量。 换句话说，旋转部件的重量被加到附接到每个曲轴的往复运动部件的重量的一半。 V-8发动机的典型的重量计算可能如下：
700g两个连杆的旋转端。 800克总重2个轴承插件。 880克一个曲轴总旋转重量390克一个活塞125克销80克一套环100克一个连杆的往复运动端。 695克一个曲轴的往复重量的一半880克695克1575克的重量
通常，曲轴在动态平衡之前是静态平衡的。 然而，根据本发明的曲轴20不会获得静态平衡。 通常，这将导致曲轴在平衡过程中剧烈振动，并可能危及平衡机的操作者。 为了克服平衡过程中的这种振动，在将曲轴，滚子92和附接盘94的整个组件放置在平衡机90中之前，将两个固体盘94在每个端部附接到曲轴。每个盘94具有半径超过曲轴的半径，并且它们的总质量超过曲轴和附接的弹簧92的总质量。因此，由不规则形状的曲轴的角动量产生的惯性力被移动超过曲轴的半径扔。 整体效果是将整个组件的质心移动到更靠近旋转轴的位置。
此外，平衡过程中要添加的重锤92的重量必须不同地计算，以补偿气缸的不均匀点火。
在计算旋转重量和曲轴往复重量的一半之后，添加等于后一数量的10％（10％）的补偿因子。 因此，如果往复重量的二分之一计算为上述695克，则另外添加69.5克以补偿发动机的不均匀燃烧。 因此，申请人发动机的重量92的重量为1644.5g（800g + 695g + 69.5g）。 应该注意的是，也可以通过将一个曲轴的旋转重量百分之百（100％）和一个曲轴的往复重量的百分之五十五（55％）作为速记来计算。方法。
如上所述构造的完整V-2发动机是21英寸长，20英寸宽和24英寸高。 整个发动机的重量，起动器和流体的减少量约为180磅。 发动机将产生110 ft.lbs的最大扭矩输出。 在3000 RPM，这是62.8马力。 因此，可以看出，该发动机能够完成大多数四缸发动机的工作。
可以容易地看到，通过本发明中描述的程序产生的发动机将具有曲柄轴的旋转组件和附接的往复运动部件中的所有质量的固有动态平衡。 还可以容易地看到，各个气缸孔的排量不再受到曲轴和往复式组件的充分平衡的问题的限制。 因此，可以消除生产给定排量的发动机所需的多个气缸，而不需要采用昂贵，复杂和能量消耗的外部减振装置。
当然，在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下，本发明可以以与本文所阐述的那些相同的其它具体方式进行。 因此，本实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的，并且所附权利要求书的含义和等同范围内的所有改变旨在被包含在其中。
