720 (TDC) 540
360 (FTDC) Crank Angle (deg)
J u
h a
u 山
口U
n u n u
1 1 .
エンジン回転数の影響本節においては，特にスラッフの大きさに及ぼすエンジン回転数の影響，すなわ ち本章第
6
節のピストン2
次運動の損失エネルギの予測の検証を行う.Fig.8.46にピストン挙動をエンジン1サイクルに渡って示す.スラスト力(Fr)の大 きさより，ピストンの挙動が最も激しいのは
F T D C
前後であるが，回転数の増加と共 に慣性力 (Finer)の影響によりスラスト力(Fr)は大きくなり，スラスト力(Fr)の方向が 変化する毎にピストンは激しく動く.Fig.8.47に損失エネルギに及ぼす回転数の影響を示す.これより，損失エネルギ の大きさは回転数が大きくなるにつれて増加していることが分かる.これは 損失 エネルギは回転数の2乗と比例関係がある"ことに定性的に合っており，本章6節 6. 2の予測は正しかったことが分かる.なお， 3000rpmと5000rpm間の最大損失エネル ギの変化割合が1000rpmと3000rpm聞のエネルギ変化割合より小さいのは，式(8.19) における右辺第
1
項の[ ]の中の符号はF T D C
後においては常に，円
os8+λ∞
s28‑ ( 九 一
λp)sin8 Xλsinθ咋λsinθ+入ーλ
で 了 土 ‑ ‑ 1 ' > 0
8~
ー‑‑晒・" (8.28)
であり， Fig. 6. 5に示すように2000rpmから4000rpmにかけてシリンダ内圧力は直線的 に変化することを仮定しているため，結昂式(8.19)の右辺第1項の[ ]の中の2つ の項がそれぞれの符号により桔殺されてしまうことによるものである.
0.10
(富 田)
ω 苫
E8 2 品目明白石仏
‑0.10
0.2
。
‑0.2
‑0.4
(日 目)
﹄凶 伺︿ 若 ' H
ー0.6 2
。
‑2 ( Z U
四) ω
記︒ 同窃 吉岡 山ト
720
( T D C ) 5 4 0
3 6 0 ( F T D C ) C r a n k A n g l e 1 8 0
‑4 0
( T D C )
a n d C y l i n d e r ) ( d e g )
F i g . 8 . 4 6 E f f e c t o f E n g i n e R e v o l u t i o n o n P i s t o n S l a p M o t i o n 1 0 0 0 r p m X F u l l L o a d
‑ーーー
3 0 0 0 r p m X F u l lL o a d
田 園 田 一
5 0 0 0 r p m X F u l lL o a d
( S a m e C l e a r a n c e D i s t r i b u t i o n b e t w e e n S k i r t
182
3
5 0 0 0 r p m
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5 4 0 3 6 0
( F T D C )
C r a n k A n g l e ( d e g . ) 1 8 0
( T D C )
F i g . 8 . 4 7 E f f e c t o f E n g i n e R e v o l u t i o n o n E n e r g y L o s s ( E n g i n e C o n d i t i o n F u l l L o a d )
ピン穴オフセットの影響
12.
本節ではピストン挙動に及ぼすピン穴オフセットの影響について示す.特に，
(1)
F T D C
前後のスラップ時期:式( 8 .1 4 )
( 2 ) F T D C
前後以外のスラップの強さ:式( 8 . 2 5 )
，式( 8 . 2 6 )
( 3 )
最適ピン穴オフセットに及ぼすエンジン回転数と筒内圧の関係:式( 8 .2 7 )
の検証を行う.
ピストン挙動の実験結果との比較
1 2 .
1F i g . 8 . 4 8
，F i g . 8 . 4 9
にA t h
側に0 . 8 m m
オフセットしたピストンのそれぞれ1 0 0 0 r p m X 2 5 0 0 0 r p m X H a l f L o a d
でのT h ‑ A t h
方向のスカートとシリンダ間のスカーF u l l L o a d
，スカート下部(ピン スカート中部(ピン穴中心下
2 m m )
，ト上部(ピン穴中心上1
O m m )
，1 0 0 0 r p m X F u l l L o a d
にお 穴中心下1 6 m m )
でのクリアランス解析及び実験結果を示す.いては，
F T D C
前後のスラップ時期及びスラップによるスカート変形量の大きさの解 析結果は実験結果と類似しており，本研究で開発した3
次元スラップ解析プログラ ムはF u l lL o a d
条件においてはピン穴オフセットを変更した条件でも成立しているるとが確認できる.しかしながら，
2500rpmXHal
fL o a d
での解析結果は実験結果と定 性的に合っているが，スカート変形量等十分には一致していない.理由は本章第3
節 で考察したように，F T D C
前後のシリンダ内圧力が小さいため，実験結果では油膜の模 効果が強くでたものと推測する.1 2 . 2
ピン穴オフセット変更のパラメータスタディ最初にピストンの挙動について考察する.
F i g . 8 . 5 0
，F i g . 8 . 5 1
にそれぞれ1 0 0 0 r p m X F u l l L o a d
，5 0 0 0 r p m X F u l l L o a d
におけるT h
側スカート部クリアランス変化，ピン穴中心のx方向変位，ピストンの傾きを示す.ピン穴中心の変位はピンオフセッ トにより殆ど影響を受けない.すなわち，
F i g . 8 . 1 3
，F i g . 8 . 1 4
及び式( 8 . 9 )
で予測し たように，ピン穴中心の変位はスラスト力(FT)のみにより決定される.そしてF i g . 8 . 3 5
，式( 8 .1 0 )
で予測したように，ピン穴オフセットを変更することによって，ピストン重心回りの回転モーメント (Mt)が変化してピストン挙動が変化することが分 かる.
F T D C
前後のピストンの挙動はT h
側にピン穴オフセットされた場合，ピストンが時計 四りに傾いた状態でスカート下部がT h
側シリンダ壁と衝突するが，A t h
側にオフセットされるにつれて，スカート上部が
T h
側シリンダ壁と衝突するようになる.また，F T D C
前後のスラッフ発生時期はスカート上部のクリアランスより，T h
側にピン穴オフ セットされたピストンではF T D C
後より変化しているのに対し，A t h
側にピン穴オフセットされるにつれて，変化時期が早くなり，
A t h
側オフセット品はF T D C
前よりクリアラ ンスが変化していることが確認できる.F i g . 8 . 5 2
にF T D C
前後のピストンの挙動を示す.T h
側シリンダ壁に衝突する持のピストンの傾き角がピン穴オフセットの相違により大 きく異なることが分かる.次にスラップの大きさに及ぼすピン穴オフセットの影響について示す.
F i g . 8 . 5 3
，F i g . 8 . 5 4
に1 O O O r p m
く>F u l l L o a d
，5 0 0 0 r p m >
くF u l l L o a d
損失エネルギ(，6.E )
のオーバー オールをエンジン 1サイクルに渡って示す.F i g . 8 . 3 4
に示すように，1 0 0 0 r p m
では慣 性力( F )
よりもガス力( F
g)の方が逢かに大きいため，損失エネルギ(，6.E )
はF T D C
前後に 集中している.一方5 0 0 0 r p m
では慣性力( F )
の影響が大きくなるため，吸入行程，排 気行程におけるスラッフも大きくなり，その大きさは，184
o .
150.10 0.05
."...‑0.05
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、、，〆辻
720 (TDC) 540
360 (FTDC) Crank Angle (deg)
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