計算手順の概要

以上の諸関 係式か ら油膜圧 力，油 膜厚さ， 摩 擦力を求め るため の数値計 算のフ ロー チャート図を図3-16に示す．計算の流れの概要は， 

①最初のクランク角度のhとスクィーズ項 h tは仮定する． 

②平均レイノルズ方程式(3-19)の差分式(3-37)をＳＯＲ法で解き圧力分布 p_i,jを求める．

収束条件は p_i⁽_,ⁿ_j⁾とp_i⁽_,ⁿ_j ¹⁾の差が0.5％以内とした． 

③スクィーズ項の計算は式(3-30), (3-31)を満足するスクィーズ速度h&をニュートンラ フソン法で求める．h&_{k 1}とh&_kの差が0.2％以内になったとき収束したと判定した． 

④得られた スクィーズ 速度から 次のクラ ンク 角度の油膜厚 さhはオイラー法⁽⁷³⁾により 求める． 

⑤クランク角度を進めて油膜厚さを求め，サイクル的に収束するまで計算を繰返し，摩 擦力を求める．クランク角度 0 度と 720 度の油膜厚さの差が 1％以内となった時，収 束したと判定した． 

⑥3.1.8 項で求められるスカート荷重は油膜厚さ分による荷重の増加は考慮されないの で油膜厚さ分オーバラップ量が増えるとし，図 3-14，表 3-1 のオーバラップ量とオ ーバラップ荷重の関係を用いスカート荷重を補正する．補正した新たなスカート荷重 を用いて再度計算を行い，油膜厚さがサイクル的に収束するまで計算を繰返す．収束 の判定はクランク角度 90 度においてスカート荷重補正前の油膜厚さと荷重補正後の 油膜厚さの差が 1％以内か否かで行った． 

ここで数値計算の際のスカート部分割数(格子点数)と計算精度，計算時間について調 べた結果を図 3-17 に示す．格子点数が 700 以上ではフリクションの値はある一定値に 近づいており，これ以上分割数を増やす必要がないことが分かる．したがって本研究で は分割数を 26×26(格子点数 729)程度とし計算時間の短縮を図った．また本計算法では 計算途中での振動や発散はなく，すべての計算条件で収束した． 

なお，プログラムはマイクロソフト Visual C++ Ver. 6.0 を用いて作成し，パソコン で計算を実行した． 

図 3-16  スカート部計算のフローチャート  式(3-37)のp_i,jはＳＯＲ法で解き，油膜が分担できる荷重whを求める

式(3-33)のpsをＳＯＲ法により解き，psの積分値F (h&)を求める  式(3-30)よりF(h&)を求める 

h&をニュートンラフソン法の式(3-34)を用いて繰り返し計算する 

1

h&k とh&_kの差が 

0.2％以内か 

次のクランク角度 1の油膜厚さh ₁は  dt

h h

h &

1  

流体摩擦力の計算  筋状部摩擦力の計算  固体接触摩擦力の計算 

油膜厚さから固体接触の荷重 wbを求める  スカート荷重 wsから油膜分担荷重求 whを求める 

入力データの読み込み 

ボア，ストローク等のエンジン諸元，運転条件，オイル粘度  摺動面形状・面積，表面粗さ，スカート荷重データ，など 

クランク角度  720 度か 

クランク角度 0 と 720 度の  油膜厚さ h0とh720の差は 1％以内か 

表(3-1)により油膜厚さ分のオーバラップ荷重を  補正し新たなスカート荷重を求める 

クランク角度 90 度における 

スカート荷重補正前の油膜厚さh90(n)と補正後 h90(n+1)の  差は 1％以内か 

終了 

最初のクランク角度 の初期油膜厚さh，h&は仮定する 

① 

② 

③ 

④ 

⑤ 

⑥ 

⑥ 

No 

No 

No 

No 

図 3-17  スカート部の格子点数(分割数)と計算精度および時間  CPU：Pen4, 3.0 GHz

0 5 10 15 20 25

0 500 1000 1500 2000 格子点数

計算時間 H

0 1 2 3 4 5

スカートフリクション kPa

計算時間 フリクション