DE3243038A1

DE3243038A1 - Four-cylinder in-line internal combustion engine

Info

Publication number: DE3243038A1
Application number: DE19823243038
Authority: DE
Inventors: Johann Ing. 8053 Graz Wagner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-01
Filing date: 1982-11-22
Publication date: 1983-06-09
Also published as: ATA517081A; AT380072B; JPS58106248A

Abstract

To compensate the second-order inertia forces in a four-cylinder in-line internal combustion engine two unbalance elements (5, 6) rotating in opposite directions at twice the speed of the crankshaft are arranged in a centre plane (9) of the cylinder block (10), which centre plane (9) is perpendicular to the axis (7) of the crankshaft (8) and passes through the centre of the crankshaft. The unbalance shafts (12, 13) are supported, on the one hand, at the end and, on the other hand, in the centre plane (9) of the cylinder block, the balance weights (16) being in two parts, one on each side of the centre plane bearing. <IMAGE>

Description

Vierzylinder-Reihenbrennkraftmaschine Four-cylinder in-line internal combustion engine

Die Erfindung betrifft eine Vierzylinder-Reihenbrennkraftmaschine mit Anordnung zum Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung, wobei zwei gegenläufige Unwuchten in einer senkrecht zur Achse der Kurbelwelle gelegenen und durch die Kurbelwellenmitte gehenden Mittelebene des Zylinderblockes angeordnet und von einem Ende der Kurbelwelle mit doppelter Kurbelwellendrehzahl angetrieben sind, und die Wirkungslinie der von den rotierenden Unwuchten erzeugten oszillierenden Kraft in der die Zylinderachsen enthaltenden Ebene liegt. The invention relates to a four-cylinder in-line internal combustion engine with an arrangement for balancing the inertia forces of the second order, with two opposing Imbalances in a perpendicular to the axis of the crankshaft and through the center of the crankshaft going center plane of the cylinder block and arranged from one end of the crankshaft are driven with double the crankshaft speed, and the line of action of the rotating imbalances produced an oscillating force in the cylinder axes containing plane lies.

Derartige Konstruktionen sind bekannt und erlauben in sehr vorteilhafter Weise die Laufruhe der Brennkraftmaschine zu verbessern und die von den hin-und hergehenden Iviassen des Pleueltriebs herforgerufen Auflagekräfte entscheidend zu reduzieren. Durch die theoretisch erforderliche Anordnung des gegenläufigen Unwuchtpaares in der Mittelebene des Zylinderblocks war jedoch bislang ein erheblicher konstruktiver Mehraufwand notwendig, der wegen der damit einhergehenden Verteuerung und Vergrößerung der Brennkraftmaschine eine allgemeine Ausgestaltung von Brennkraftmaschinen in der genannten Weise verhindert hat. Such constructions are known and allow a very advantageous Way to improve the smoothness of the internal combustion engine and that of the back and forth Iviassen of the connecting rod drive brought about decisive to bearing forces to reduce. Due to the theoretically required arrangement of the opposing pair of imbalances in the center plane of the cylinder block, however, there has so far been a considerable constructive one Additional effort is necessary because of the associated increase in cost and size the internal combustion engine a general embodiment of internal combustion engines in prevented the said way.

Auch die für den Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung ebenfalls mögliche Anordnung je- eines Unwuchtpaarse von halber Größe an beiden Kurbelwellehenden hat ich im Brennkraftmaschinenbau nicht durchgesetzt, da damit nur ein noch größerer Bauaufwand notwendig wird. Also the one for balancing the second-order inertia forces possible arrangement of one unbalance pair of half the size on both ends of the crankshaft I didn’t enforce it in internal combustion engine construction, because it’s just an even bigger one Construction work becomes necessary.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brernkraftmaschine der eingangsgenannten Art so auszubilden, da die genannten Nachteile nicht auftreten und daß insbesonders ein Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung auf konstruktiv einfache, platzsparence und kostengünstige Weise ermöglicht wird. The object of the present invention is to provide an internal combustion engine of the type mentioned in such a way that the disadvantages mentioned do not occur and that in particular a balance of the inertial forces of the second order constructive simple, space-saving and inexpensive way is made possible.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß die die gegenläufigen Unwuchten tragenden Wellen beide einerseits an ihrer Antriebsseite an der Stirnseite der Brennkraftmaschine und andererseits in der Mittelebene des Zylinderblockes gelagert sind und daß die Unwuchten je zwei im wesentlichen gleich ausgebildete Ausgleichsgewichte aufweisen, welche beiderseits der Mittelebenenlagerung auf den Wellen angeordnet sind. Durch diese Ausbildung und Anordnung der gegenläufigen Unwuchten wird der für die Unterbringung zusätzlich erforderliche Bauraum in der Mitte des Zylinderblockes sehr gering gehalten, was eine sehr kompakte Bauweise, welche die äußere Kontur der Brennkraftmaschine nur geringfügig vergrößert, ergibt. This is achieved according to the present invention in that the shafts carrying the opposing imbalances are both on the one hand on their drive side on the face of the internal combustion engine and on the other hand in the center plane of the The cylinder block are stored and that the imbalances are essentially equal to two have trained balance weights, which are on both sides of the median plane storage are arranged on the shafts. Through this training and arrangement of the opposing Imbalances are the additional space required for accommodation in the The center of the cylinder block is kept very small, resulting in a very compact design, which only slightly increases the outer contour of the internal combustion engine, results.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausgleichsgewichte, in Richtung der Zylinderachsen gesehen, zwischen den Pleuelumhüllenden der beiden mittleren Zylinder angeordnet sind. Damit können die Achsen der Ausgleichsgewichte näher zur Kurbelwellenachse verlagert erden - was im Hinblick auf die Urnfanggeschwindigkeit der Antriebszahnräder für die Massenausgleichswellen günstig ist - ohne daß, in Richtung der Kurbelwellenachse gesehen, Rücksicht auf die Pleuelumhüllenden genommen werden muß. Diese Ausgestaltung ermöglicht es ferner, auch noch die Vergrößerung der Außenabmessungen der Brennkraftmaschine infolge der Anordnung der gegenläufigen Unwuchtcn möglichst gering zu halten. According to a particularly advantageous embodiment of the invention provided that the counterweights, seen in the direction of the cylinder axes, are arranged between the connecting rod envelopes of the two central cylinders. In order to the axes of the counterweights can be moved closer to the crankshaft axis - what with regard to the peripheral speed of the drive gears for the mass balance shafts is favorable - without considering in the direction of the crankshaft axis the connecting rod enveloping must be taken. This configuration also makes it possible also the enlargement of the external dimensions of the internal combustion engine as a result of the To keep the arrangement of the opposing imbalances as low as possible.

In einer anderen Ausestaltung der Erfindung sind die Lagerzapfen der Mittelebenenlagerung durch relativ zur Drehachse ungleiche Massenverteilung als zusätzliche Ausgleichsgewichte ausgebildet. Der aus Gründen der Bearbeitung und Montage üblicherweise mit größerem Durchmesser als die. sonstifte Wclle ausgebildete Lagerzapfen kann beispielsweise durch Bohrungen oder Ausnehmungen in einem bestimmten Winkelbereich eine geringere Masse als im übrigen Bereich ha>,>r:, wodurch die Dimensionen der eigentlichen Ausgleichsgewichte beiderseits der Mittelebenenlagerung weiter verrin- gert werden können. In another embodiment of the invention, the bearing journals are the center plane bearing due to the unequal mass distribution relative to the axis of rotation designed as additional counterweights. The for processing reasons and assembly usually with a larger diameter than that. Otherwise there were educated groups Bearing pin can, for example, through holes or recesses in a certain Angular area has a smaller mass than in the remaining area ha>,> r:, whereby the dimensions of the actual counterweights on both sides of the median plane support further decrease can be used.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in an sich bekannter Weise unterhalb der Zylinderenden des in Kopfblockbauweise ausgeführten Zylinderblocks eingene Lager für die Kurbelwellenlagerung lösbar befestigt und liegt die Lagerung der die Unwuchten tragenden Wellen in der Trennebene zwischen Zylinderblock und oberem Lagerbügel. In another embodiment of the invention are in per se known way below the cylinder ends of the head block design Cylinder block's own bearings for the crankshaft bearings are releasably attached and located the storage of the shafts carrying the imbalances in the parting plane between the cylinder block and upper bearing bracket.

Damit ist die Montage und Demontage der Massenausgleichswellen sowie der gesamten Brennkraftmaschine vereinfacht.This completes the assembly and disassembly of the mass balance shafts as well the entire internal combustion engine simplified.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is illustrated below with reference to the drawing Embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen teilweisen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine entlang der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2. Fig. 1 shows a partial section through an inventive Internal combustion engine along the line I-I in Fig. 2, Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1 and Fig. 3 shows a section along the line III-III in Fig. 2.

Der Triebwerksträger 1 einer Vierzylinder-Reihenbrennkraftmaschine ist auf nicht dargestellte Weise elastisch im hochgezogenen Kurbelgehäuse 2 der Brennkraftmaschine gelagert, wobei am oberen Rand 3 des Kurbelgehäuses 2 eine elastische Dichtung 4 zur Verhinderung von Ölaustritt aus dem Kurbelgehäuseinnenraum angebracht ist. The engine support 1 of a four-cylinder in-line internal combustion engine is elastic in the raised crankcase 2 in a manner not shown Internal combustion engine mounted, with an elastic at the upper edge 3 of the crankcase 2 Seal 4 attached to prevent oil leakage from the crankcase interior is.

Zum Ausgleich der durch die hin- und tiergehendet Teile der Brennkraftmaschine - wie Kurbelwangen, Kurbelzapfn, Pleuel, Kolben und Kolbenbolzen - verursachten Massenkräfte zweiter Ordnung sind zwei gegenläufige Unwuchten 5, L einer senkrecht zur Achse 7 der Kurbelwelle 8 gelegenen ur.d durch die Kurbelwellenmitte gehenden Mittelebene 9 des Zylinderblocks 10 angeordnet und von einem Ende der Kurbelwelle 8 mit doppelter Kurbelwellendrehzahl angetrieben. Die Wirkungslinie der von den rotierenden Unwuchten 5, 6 erzeugten oszillierenden Kraft liegt dabei in der die -Zylinderachsen 11 enthaltenden Längsmittelebene des Zylinderblocks 10. To compensate for the parts of the internal combustion engine going back and forth - such as crank webs, crank pins, connecting rods, pistons and piston pins Second order inertial forces are two opposing imbalances 5, L one perpendicular to the axis 7 of the crankshaft 8 located ur.d going through the center of the crankshaft Center plane 9 of the cylinder block 10 and arranged from one end of the crankshaft 8 driven at double the crankshaft speed. The line of action of the rotating imbalances 5, 6 generated oscillating force lies in the - The longitudinal center plane of the cylinder block 10 containing the cylinder axes 11.

Die gegenläufigen Unwuchten 5, 6 sind auf Weller 12, 13 angeordnet, welche beide einerseits an ihrer Antriebsseite 14, 15 an der Stirnseite der Brennkraftmaschine und in der Mittelebene 9 des Zylinderblocks 10 gelagert sind.The counter-rotating imbalances 5, 6 are arranged on shafts 12, 13, which both on the one hand on their drive side 14, 15 on the front side of the internal combustion engine and are mounted in the center plane 9 of the cylinder block 10.

Die Unwuchten 5, 6 weisen jeweils zwei im dargestellten Ausführungsbeispiel völlig gleich ausgebildete Ausgleichsgewichte 16 auf, welche beiderseits der Lagerung 17, 18 der Wellen 12, 13 in aer Mittelebene 9 des Zylinderblocks 10 auf den Wellen 12, 13 angeordnet sind.The unbalances 5, 6 each have two in the illustrated embodiment Completely identically designed counterweights 16, which are on both sides of the storage 17, 18 of the shafts 12, 13 in aer center plane 9 of the cylinder block 10 on the shafts 12, 13 are arranged.

Insbesonders aus Fig. 3 ist der gegenläufige Antrieb der die Unwuchten tragenden Wellen 12, 13 über Zahnräder 19, 2£ von cinem auf der Kurbelwelle 8 sitzenden Antriebszahnrad 21 zu ersehen. Die Übersetzungen sind dabei so gewählt, daß die Drehzahlen der Wellen 12, 13 das Doppelte der Kurbelwellendrehzahl betragen. In particular from Fig. 3 is the counter-rotating drive of the imbalances bearing shafts 12, 13 via gears 19, 2 £ of cinem seated on the crankshaft 8 Drive gear 21 can be seen. The translations are chosen so that the Speeds of the shafts 12, 13 are twice the crankshaft speed.

Aus Fig. 3 ist auch ersichtlich,daß'das Antriebszahnr&J 21 am Ende der Kurbelwelle 8 auch gleichzeitig über ein Zahnrad 22 zum Antrieb der nicht weiter dargestellten Ölpumpe dient, welche über ein Saugrohr 23 sowie eine nchglocke 24 Schmieröl aus einem an der Unterseite des Kurbelt-ehäuses 2 angeflanschten ölsumpf 25 fördert. From Fig. 3 it can also be seen that the drive tooth & J 21 on End of the crankshaft 8 also at the same time via a gear 22 for driving the not The oil pump also shown is used, which has a suction pipe 23 and an after-bell 24 Lubricating oil from an oil sump flanged to the underside of the crank case 2 25 promotes.

Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Ausgleichsgewichte 16 der Unwuchten 5, 6 - in Richtung der Zylinderachsen 11 gesehen - zwischen den Pleuelumhüllenden 26 der beiden mittleren Zylinder angeordnet sind, wodurch die Wellen 12, 13 näher zur Kurbelwelle 8 verlagert werden können - was i Hinblick auf die Umfanp:sgeschwindigkeit der Antriebszahnr.,dcr günstig ist. - ohne daß, in Richtung der Kurbelwellenachse ; gesehen, Rücksicht auf die Pleuelumhüllenden 26 genommen werden muß. Dadurch wird die infolge der Anordnung der gegenläufigen Unwiuchten 5, 6 anfallende Vergrößerung der Außenabmessungen der Brennkraftmaschine dehr gering gehalten. From Fig. 2 it can be seen that the balance weights 16 of the imbalances 5, 6 - seen in the direction of the cylinder axes 11 - between the connecting rod envelopes 26 of the two middle cylinders are arranged, making the shafts 12, 13 closer to the crankshaft 8 can be shifted - what i with regard to the Umfanp: s speed the drive tooth number that is favorable. - without that, in the direction of the crankshaft axis ; seen, consideration must be given to the connecting rod enveloping 26. This will the resulting enlargement due to the arrangement of the opposing imbalances 5, 6 the external dimensions of the internal combustion engine kept very small.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Lagerzapfen 27 der Mittelebenenlagerung 17, 18 durch Anordnung von Bohrungen 28 und damit durch relativ zur Drehachse ungleiche Massenverteilung als zusätzliche Ausgleichsgewichte ausgebildet sind, wodurch die Dimensionen der Ausfgleichsgewicht. 1( beiderseits der Mittelebenenlagerung 17, 18 weiter verringert werden können. From Fig. 1 it can be seen that the bearing pin 27 of the center plane bearing 17, 18 by the arrangement of bores 28 and thus by unequal relative to the axis of rotation Mass distribution are designed as additional balance weights, whereby the Dimensions of the balance weight. 1 (on both sides of the central plane bearing 17, 18 can be further reduced.

Der Triebwerksträger der dargestellten Brennkraftma- schine ist mit einem in Kopfblockbauweise ausgeführten Zylinderblock 10 versehen, der unterhalb der Zylinderenden lösbar befestigte eigene Lager 29 für die Lagerung der Kurbelwelle 8 aufweist. Diese Lager 29 bestehen aus einem oberen Lagerbügel 30 und einem unteren Lagerbügel 31, welche rnit den Schrauben 32 gegen das untere Ende des Zylinderblocks 10 befestigt sind. Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Lagerung der die Unwuchten 5, 6 tragenden Wellen 12, 13 in der Trennebene 33 zwischen Zylinderblock 10 und oberem Lagerbügel 30 liegt. Außerhalb der Lagerung der Wellen 12, 13 sind zusätzliche Schrauben 34 zur Verbindung vorgesehen. Durch diese Anordnung der die Unwuchten tragenden Wellen ist die Montage und Demontage des Massenausgleichs sowie der gesamten Brennkraftmaschine vereinfacht. The engine carrier of the internal combustion engine shown machine is provided with a head block design cylinder block 10, the below the cylinder ends releasably attached own bearings 29 for mounting the crankshaft 8 has. These bearings 29 consist of an upper bearing bracket 30 and a lower one Bearing bracket 31, which with the screws 32 against the lower end of the cylinder block 10 are attached. From Fig. 1 it can be seen that the storage of the imbalances 5, 6 supporting shafts 12, 13 in the parting plane 33 between the cylinder block 10 and upper bearing bracket 30 is. Outside the storage of the shafts 12, 13 are additional Screws 34 provided for connection. This arrangement of the imbalances bearing shafts is the assembly and disassembly of the mass balance as well as the entire Internal combustion engine simplified.

Claims

Claims 0 four-cylinder in-line internal combustion engine with an arrangement to; Compensation of the inertial forces of the second order, with white counter-rotating imbalances in a perpendicular to the axis of the crankshaft and through the crankshaft mibte going center plane of the cylinder block and arranged from one end of the crankshaft are driven with double the crankshaft speed, and the line of action of the rotating imbalances produced an oscillating force in the cylinder axes containing level lies, d u r c h e k e n n n z e i n e t that the the opposing imbalances (5, 6) carrying shafts (12, 13) both on the one hand on their Drive side (14, 15) on the front side of the internal combustion chamber and on the other side in the central plane (9) of the cylinder block (10) are mounted and that the imbalances (5, 6) each have two essentially identically designed counterweights (16) which are arranged on both sides of the central plane bearing (17, 18) on the shafts (12, 13) are.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the balance weights (16) seen in the direction of the cylinder axes (11), between the connecting rod envelopes (26) of the two central cylinders are arranged.

3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that dal 'the bearing pin (27) of the central plane bearing (17, 18) through relative to the axis of rotation unequal mass distribution as additional balance weights educated are.

4. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that that in a known manner below the cylinder ends of the head block design The cylinder block (10) has its own bearing (29) for the crankshaft bearing detachably attached are and that the storage of the unbalances (5, 6) carrying shafts (12, 13) in the parting plane (33) lies between the cylinder block (10) and the upper bearing bracket (30).