[实用新型]四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构

说明书

技术领域

本实用新型属于内燃机领域，涉及一种四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构。 

背景技术

由四冲程四缸发动机的动力学分析可知，其一级往复惯性力、一级惯性力矩、二级惯性力矩、离心力及离心力合力矩都是平衡的。只存在二级往复惯性力不平衡，因它对发动机的运转影响较小，且平衡轴装置又过于复杂，所以很多四冲程四缸发动机都没有设计发动机二级惯性力平衡机构。随着科技进步和不断发展，人们对机械产品的要求不断提高，由二级往复惯性力引起四缸发动机振动和噪声问题得到了越来越多的关注。为了解决四缸发动机的振动及噪声问题，必须首先解决二级往复惯性力的平衡。二级往复惯性力的平衡，常采用发动机双轴平衡法，即两根平衡轴以同等高度对称于曲轴中心布置，以两倍的角速度反向运转，从而保证平衡轴水平分力相互平衡，合力为零。竖直方向的分力合成为一个大小同二级往复惯性力相等，方向相反的合力，将二级往复惯性力平衡。合理设计平衡轴的结构尺寸，使竖直方向上的合力与二级往复惯性力大小相等，方向相反，就可以实现二级往复惯性力的完全平衡或部分平衡。 

目前国内一些车用四缸柴油机已经增加了二级往复惯性力平衡机构，如某种增压中冷柴油机上采取的结构是在曲轴的第六曲柄臂上安装一个大直径的齿圈。在其中一根平衡轴上装有两个齿数为大直径的齿圈1/2的齿轮，其中一个齿轮与之相啮合，带动这根平衡轴以两倍发动机转速旋转。另有一根带有相同平衡质量的平衡轴用齿数相同的齿轮与这根平衡轴的另一个齿轮相啮合，以同样的转速反向旋转。所以这两根平衡轴的转速相等(同为发动机转速的两倍)而方向相反，这种结构可以完全平衡发动机的二级惯性力。 

但这种结构存在如下不足：在第六曲柄臂上安装齿圈，需减少第六曲柄臂上平衡块的质量，为了齿圈的安装，必须同样的减少曲轴上第一、第二、第三和第七、第八曲柄臂上平衡块的质量，否则容易造成一级不平衡力和不平衡力矩的不平衡，由此引起更强列的振动。这种曲轴平衡块质量的减少还会增加主轴瓦的轴承负荷及中间主轴颈的内力矩。 

另一种发动机上采取的结构是将大齿圈安装在第八曲柄臂(即第四缸后曲柄臂)上。这样的布置有利于齿轮的安装，但必须同时减少第一，第二或第四，第五或第七曲柄臂上平衡块的质量。否则，也要产生一级往复不平衡力或不平衡力矩。这种曲轴平衡块质量的减少比上述方案更不利于主轴承的平均负荷及中间主轴颈的内力矩。 

还有一种四缸水冷柴油机上采用的也是将大齿圈安装在第八曲柄臂，并在大齿圈上增加了平衡块，但它的两根平衡轴是圆轴加平衡轴块的结构，平衡轴偏重，增加了发动机的耗功和平衡块的搅油，易造成发动机油温升高和燃油消耗增加。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于降低发动机二级往复惯性力引起振动和噪声的四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构。 

本实用新型可以通过以下技术方案达到上述目的：四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构包括平衡轴座、平衡轴I、平衡轴II、平衡轴盖、定位平衡轴盖、轴承及止推轴承、平衡机构主动齿轮、平衡轴齿轮I、平衡轴齿轮II、平衡轴齿轮III、轻质半轴。平衡机构安装在油底壳内，平衡轴座固定在发动机机体的底面，采用空心定位销定位和强力螺栓固定。具有相同离心力且转速相同、 旋转方向相反、对称于曲轴水平安装的平衡轴I和平衡轴II都采用半圆轴结构，重量轻，结构简单，分别安装在平衡轴座上，并安装有轴承和止推轴承，以此来减磨和控制平衡轴的轴向窜动。平衡轴和轴承之间采用压力油润滑，在平衡轴I的两端安装有平衡轴齿轮I和平衡轴齿轮II，在平衡轴II上安装有平衡轴齿轮III，平衡轴I和平衡轴II通过平衡轴盖和定位平衡轴盖及强力螺栓固定，通过空心定位销定位，保证安装精度。 

平衡轴I和平衡轴II与平衡轴齿轮都采用过盈配合，利用大半圆键或小半圆键定位，采用大压板或小压板以及螺栓固定，保证了安装精度和可靠。在平衡轴I和平衡轴II上分别安装有防搅油的轻质半轴，通过螺栓紧固，以降低机油温升和减少功率消耗。 

安装在曲轴第八曲柄臂上的平衡机构主动齿轮，两者采用止口和定位销定位，紧固螺栓固定，在平衡机构的主动齿轮上设置一块平衡重，用来补偿第八曲柄臂上减少的平衡质量。 

平衡机构主动齿轮和平衡轴齿轮I、平衡轴齿轮II、平衡轴齿轮III的齿数是为2∶1，发动机曲轴的转速和平衡轴I、平衡轴II的转速为1∶2，实现了平衡轴以两倍的曲轴角速度旋转。 

本实用新型采用上述技术方案后可达到以下积极效果：