NO119408B - - Google Patents

Description

Tolvsylindret totaktsforbrenningsmotor, ved hvilken sylindrene er anordnet i en rekke, og med tolv veiver forsynt veivaksel for denne forbrenningsmotor.

Oppfinnelsen vedrører en tolvsylindret

totaksforbrenningsmotor, ved hvilken sylindrene er anordnet i en rekke og veivene danner en vinkel på et helt antall

ganger 30° med hverandre. Veivfølgen er

da avgjørende for masseutligningen, det

vil si for størrelsen av de ytre og indre

momenter og for de av torsjonssvingning-ene fremkalte ekstra torsjonsspenninger.

Der kjennes allerede veivfølger for

tolvsylindrede totaksforbrenningsmotorer,

ved hvilke de fri momenter av første og

annen orden er lik null. Veivakselen be-står ved disse maskiner av to like deler

som er forbundet med hverandre i midten

av akselen.

Dessuten har man foreslått en veiv-følge for en tolvsylindret totaksforbrenningsmotor ved hvilken også de fri mon-tenter av første og annen orden er lik null og dessuten det kritiske område av tor-sjonssvingningene er betydelig nedsatt. Ved denne veivfølge er veivakselens halv-deler ulike.

Ved samtlige kjente veivfølger for

tolvsylindrede totaksforbrenningsmotorer

forefinnes et farlig kritisk område av tor-sjonssvingninger, som ved en skipsmaskin

ligger i det normale omdreiningstallområde

og derfor er hindrende, da her de ekstra

torsjonsspenninger er så store at maskinen ikke må arbeide kontinuerlig i dette

område.

Oppfinnelsen går ut på å oppnå en

veivfølge (tenningsfølge), ved hvilken

forbrenningsmotoren kan gå kontinuerlig

med hvilke som helst omdreningstall inntil

den ønskede maksimumsverdi uten at der

i akslene opptrer utillatelige torsjonsspenninger. Samtidig skal sentrifugalkreftene være helt utlignet, og det fri moment og det indre moment av første orden og det fri moment av annen orden skal være minst mulig. Dessuten må for unngåelse av for høy belastning av lagrene to nabo-sylindrer ikke tenne direkte etter hverandre, og fire eller flere tenninger på samme side av midten av motoren ikke følger på hverandre. Sluttelig skal tennings-følgen være egnet både for med liketrykk-fylling som for med støttrykkfylling arbei-dende forbrenningsmotorer.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er følgen av veivene 1-11-4-6-8-3-12-2-9-7-5-10, hvorved der ved hvert omdreiningstall inntil den ønskede maksimumsverdi ikke opptrer noen farlige torsjons-svingninger. Dessuten oppfylles de ovenfor nevnte betingelser.

På tegningen som anskueliggjør oppfinnelsen med et eksempel, viser fig. 1 den kjente tenningsfølge 1-6-8-10-3-5-7-12-2-4-9-11, sett fra motorens side.

Fig. 2 viser veivforskyvningen i henhold til foreliggende oppfinnelse for ten-ningsfølgen 1-11-4-6-8-3-12-2-9-7-5-10, sett fra motorens svinghjulside.

På hver veiv i en flersylindret forbrenningsmotor arbeider et variabelt, periodisk moment som ved harmonisk analyse kan oppdeles i sinusformig forløpende komponenter av første, annen, tredje inntil n-te orden. Disse komponenter av en bestemt orden har i forhold til hverandre en bestemt faseforskyvning som bestemmes av veivfølgen. Virkningen av disse komponenter på veivakselen er imidlertid ikke lik, da de angriper på hvert sitt sted av veivakselen.

Virkningen av en sinusformig impuls

på et svingende system er lik produktet av impulsens maksimumsverdi og det største utslag på impulsens sted. Ved en flersy-

lindret forbrenningsmotor er de impulser som utgjøres av hver enkelt sylinder like store, mens utslaget på sylindernes sted bestemmes av den av veivakselens tor-sjonssvingninger fremkalte torsjon, den såkalte torsjonssvingningsform. Utslagene når i samme øyeblikk sin maksimumverdi og er samtidig lik null og således i fase,

dog med et fortegn i overensstemmelse med torsjonssvingningsformen. For bestemmel-

se av det totale arbeide går det ut på det samme om det antas at impulsene er i fase og mellom de største utslag av massene,

de forskjellige fasevinkler tas i betrakt-

ning, som i virkeligheten forefinnes mel-

lom impulsene. Impulsenes arbeide er da proporsjonalt med produktet av den stør-

ste impuls og vektorsummen av de til de enkelte sylindre hørende utslag.

I tilfelle frekvensen tilsvarer denne resultant av veivakselens egenfrekvens,

kan der ved resonans oppstå farlige tor-sjonssvingninger.

Fig. 7 viser veivakselens torsjonssvingningsform, det vil si de til de enkelte sy-

lindre hørende utslag, idet utslaget ved sylinderen 1 antas som enhet.

I fig. 3 og 4 er nå vektorsummen av utslagene av niende orden bestemt for ten-ningsrekkefølgen i henhold til fig. 1. Her er faseforskjellen eliminert derved at vin-

kelen mellom veiven 1 og en hvilken som helst annen veiv er avsatt ni ganger. Av fig. 3 fremgår da retningen av den posi-

tive vektor. Ved denne addisjon av vekto-

ren i henhold til fig. 4 skal derfor de til sylindrene 1—6 hørende utslag avsettes med negativt fortegn, slik som det frem-

går av fig. 7, som viser veivakselens torsjonssvingningsform.

Fig. 5 og 6 viser på lignende måte vek-toraddisjonen av utslagene av niende or-

den for tenningsfølgen i henhold til oppfinnelsen. Av figurene 4 og 6 fremgår det nå at resultanten R av utslagenes vektorer,

som ved tenningsfølgen i henhold til fig. 1

er meget stor, ved tenningsfølgen i henhold til oppfinnelsen er meget mindre, hvilket tilsvarer meget små svingningsbelast-

riinger.

Fig. 8 viser en oversikt av forløpet av svingningsbelastningene for den kjente veivfølge i henhold til fig. 1 ved en forbrenningsmotor med et eget svingetall av

veivakselen med de bevegelige deler på

omtrent 850 svingninger pr. minutt. Abs-

cissene er her omdreiningstallene, ordina-

tene de ekstra torsjonsspenninger i det sterkest påkjente tverrsnitt av veivakselen.

De ekstra torsjonsspenninger er størst for

de omdreiningstall, ved hvilke resonans inntrer, således for de såkalte kritiske omdreiningstall for hvilke produktet av or-

denstallet og omdreiningstallet er lik egen-

frekvensen av veivakselen med de bevege-

lige deler. Den ekstra torsjonsspenning for den niende orden er her mere enn 350 kg ems, hvilken spenning imidlertid ikke er tillatelig for kontinuerlig drift. Den strek-

punkterte linje i fig. 8 viser den tillatelige torsjonsspenning etter Lloyd's for konti-

nuerlig omdreining.

Fig. 9 viser på lignende måte som fig. 8

den ekstra torsjonsspenning for tennings-

følgen i henhold til oppfinnelsen ved en forbrenningsmotor med en egenfrekvens av veivakselen med bevegelige deler på ca.

1075 svingninger pr. minutt. Ved forbrenningsmotorer med en slik egenfrekvens ligger maksimumomdreiningstallet ved 125 omdreininger pr. minutt, men ved forbrenningsmotorer med et høyere omdrei-

ningstall vil veivakselen med bevegelige deler være slik at det egne svingetall er forholdsvis større. Av fig. 9 fremgår det at den ekstra torsjonsspenning for de niende og høyre ordener kan være ubetydelig li-

ten, så at sperreområdet kan bortfalle og maskinen kan gå kontinuerlig med ethvert under det normale driftsomdreiningstall N

liggende omdreiningstall. Videre fremgår det av fig. 9 at der over det normale omdreiningstall N ligger et sterkt kritisk omdreiningstall av syvende orden. Man kan imidlertid sørge for at dette kritiske omdreiningstall kommer tilstrekkelig langt over det normale omdreiningstall N, idet egenfrekvensen av veivakselen med beve-

gelige deler gis en tilstrekkelifg større ver-

di, som kan oppnås ved at veivakselen gjøres tilstrekkelig stiv.

Av diagrammet i henhold til fig. 9

fremgår det at det hele omdreiningstall-

område er praktisk fritt for forstyrrende torsj onssvingninger.

Claims (2)

1. Tolvsylindret totaktsforbrennings-

motor ved hvilken sylindrene er anordnet i én rekke og to og to direkte til hverandre grensende veiver med hverandre danner en vinkel på et helt antall ganger 30° og veivene for to og to direkte etter hverandre tennende sylindrer danner en vinkel på 30° med hverandre, karakterisert ved at sylind-renes tenningsfølge er 1-11-4-6-8-3-12-2-9-7-5-10.

2. Med tolv veiver forsynt veivaksel for forbrenningsmotor som angitt i påstand 1, ved hvilken to og to direkte til hverandre grensende veiver med hverandre danner en vinkel på et helt antall ganger 30° og veivene for to og to direkte etter hverandre tennende sylindre danner en vinkel på 30° med hverandre, karakterisert ved at veivene regnet i én omdreiningsretning er anordnet i rekkefølgen 1-11-4-6-8-3-12-2-9-7-5-10.