し 」 ー
2 ｾ＠
い ) 附 近 で は 豹= 24" 34 ' の計算曲線上で給気比の増加 ( K = 9 0 %領域) が認められる。また 高速長管( I .C. * 時の第1JF.圧波は低い) の範囲では， I.C. * 時 lこ最大の残留脈動五圧波が重なる Q r 1 3間 近 で 給 気 比 曲 線 の 山 を 生 じ て い る 。 こ の よ う に 慣 性 効 果 の 良 否 同 じ て，qi または Q 包を用いて脈動効果の最適条件を求める必要があることがわかる。
J欠i乙 二 気 需 機 関 に お け る 脈 動 効 果 を 解 析 す る に 当 り ， 4 サイクノレ三シリンダ機関の実験
結果によると，給気管内変動圧力は定常化された脈動波となっているので叫， (3) 式に含まれる
給 気 管 長 ( Li ) の 代 り に 図‑ 8の 如 き 管 系 を 一 端 閉 の 直 管 に 置 換 え た と き の 等 価 管 長 ( Li) を用 いればよいものと考えられる。
‑ e
l ， f l図‑ 8 給 気 管 系 の 模 型
か か る 等 価 管 長 ( Li ) をインピ戸夕、、ンス理論から求め， (附録1参照) そのL ; を 用 い た 脈 3
動 次 数 ( Qi ) か ら 脈 動 効 果 の 最 適 条 件
( Q
も= 1 4
ま た は 3/ 4の と き の 機 関 回 転 数 と 附 加 給 気 管Ｉ ＭＳｾ ＭＵ
3
一 点 鎖 線 で あ る 。 図 に お い て，Qi = l Ｔ Ｈｎ］ＳＶＰＰｾＳＰＰＰｲｰｭ ＱＱ］ＷＰｾ＠
c m附 近 ) に お け る 給 気 比 曲 線 の 山 と か な り よ く 一 致 し て い る 。 す な わ ち 単 気 簡 機 関 の 場 合 と 同様に，有効給気孔閉止時( I .C. *) に 残 留 脈 動 疋 圧 波 の 山 が 同 調 す る と き 最 適 脈 動 効 果 が 与 え ら れ る こ と が わ か る 。 従 っ て ， こ の 場 合 に は 給 気 管 長 ( Li ) の 代 り に 等 価 管 長 ( Lt ) を用いるこ と に よ り ， 単 気 高 機 関 の 場 合 と 同 様 に(3) 式 か ら 脈 動 効 果 の 最 適 条 件 な ら び に 各 因 子 相 互 の 関 連を求めることができる。
( 91)
し か る に ， さ ら に 高 速 領 域 ， す な わ ち 図 の @ 領 域 ( Nニ5000，.....，4000r pm) に な る と ， 計 算
曲線と実験結果( 給気比曲線の山) とは必ずしも一致しているとは云えないようである。 これ
は 高 速 に な る ほ ど 残 留 脈 動 波 の 振 巾 が 大 き く な る の で ， も は や 定 常 化 し た 残 留 服 動 波 と は な ら ず ， 図‑ 9 の脈動波模型が示すように， シ リ ン ダ ( C‑ 2) に よ る 残 留 脈 動 波 が シ リ ン ダ ( C‑ 1) の の給気過程に対し支配的影響を及ぼすためと考えられる。
(α )
がし匂
OKU
¥
図 9 脈動波の状態
か か る 脈 動 波 ( C‑ 2) の給気孔閉止時1 .C. * ( C‑ 1) に対ーする重畳状態は，シリンダ ( C‑ 2) の 給気孔問( 1 .0. ) か ら シ リ ン ダ ( C‑ 1) のI .C. *までの脈動サイクjレ数 ( Qわから与えられる。
Qi = (向/ 4Li ) / ( 360/ 180+f}iJ ・( N/60) = ( 1/2十時/ 360) ' Qi ( 4) ここに，
Q i
= n十3/ 4のとき第2 シ リ ン ダ の 最 大 脈 動 正 圧 波 が 第1 シ リ ン ダ の 有 効 給 気 孔 閉止時( 1 .C. *) に重なることになる。いま， (4) 式から Q i= 3/ 4の と き の 機 関 回 転 数 と 附 加 給 気 管 長 と の 関 係 を 求 め て み る と ，
@ 領 域 に お け る 給 気 比 曲 線 の 山 と か な り よ く 一 致 し て お り ， ヒ 述 の 推 論 が 十 分 妥 当 で あ る こ と がわかる
以
L
二 気 簡 機 関 に お け る 脈 動 効 果 に つ い て 述 べ た が ， 単 気 高 機 関 に 比 べ て 定 常 化 せ る 残 留脈動波による動的効果は減衰し易く， 分 岐 管 長l 3=13. 7 cm の 場 合 に お い て も 最 大 給 気 比 附 近( @ 領域) における給気比の起伏は認められない。( 図‑ 3と図一7の比較) しかも分岐管長( ん)の 増 大 に つ れ て ⑮ 領 域 に お け る 袷 気 比 線 図 の 山 も 順 次 消 滅 し て い る 。 (92)
クランク室圧縮2サイクノレシリンダ機関における給気管効果について
ラo 60 l'旧 70 K主60%
二乙リ〉ダ機関
Ｑ ｾ 25'7印
cｾ＠ 28/ 51 5000
4000 80
80
ち 日
1000d
500 1000 1500
1， . mm
図‑ 1 0 等 給 気 比 曲 線( C‑ 28j 31)
判明 ω 6口
二乙リ〉ダ機関 1ヲー2ラ7cm
C 195/ 31
，
000 N rprn6日
40口口
X:，l7lITl 図‑1 2 等 給 気 比 曲 線 ( C‑ 19. 5j 31)
ｑ ｾＱＪ
1， mm 図 11 等 給 気 比 曲 線 ( C‑ 24j 31)
N rpm
ヲ0 %
ｾ＠
5000
4000
3000
2000
l う口口
ハ)口
口
︒
ー
1000 500
Ql rur: 図 13 等 給 気 比 曲 線 ( C‑ 13. 8j 31) ( 93)
641
lうoc
15liO
こ れ ら の 関 係 は 分 岐 管 長 ん=23. 7 cm と し ， 途 中 に 気 化 器 に 相 当 す る 絞 り " を 挿 入 し た
Ｈ ＱＰｾ ＭＱＳ Ｉ ＨｬＳＩ
もはや脈動効果を利用して給気比の向上を計ることが不可能となると云えよう。
4. 結 言
クランク室圧縮2サイクノレ二気簡機関の給気管長を変えた場合の実験結果l こっき述べたが
乙れを要約すると次の通りである。
(1) 二 気 信 機 関 に お け る 最 大 の 給 気 比 は ， 単 気 簡 機 関 の 場 合 と 同 様l乙 慣 性 効 果 に よ る も の で あ り ， そ の 同 調 条 件 と し て
l /Zi M
= μ十( 180/時 ?
( 1 )の 関 係 を 得 た 。 と こ に 最 大 給 気 比 を 与 え る 場 合 の 慣 性 特 性 数 ( Zi M) IC : 含まれる管長 ( Li ) とし ては全長( = 二人+ lz + l ，，) 断面積 ( fi) としてはシリン夕、、部の管断面積を用いればよい。
(2) 二 気 筒 機 関 に お け る 脈 動 効 果 は 単 気 筒 機 関 に 比 べ て ， そ の 減 衰 が 著 し く 最 大 給 気 比 の 生 成 領 域 に お け る 給 気 比 線 図 の 起 伏 は ， ほ と ん ど 認 め ら れ な い 。 従 っ て 脈 動 次 数 (qi) によって 規定できる脈動効果はほとんど存在しない。
(3) Ｈｎ］ＳＶＰＰｾＳＰＰＰ r pm) に お け る 脈 動 効 果 を 規 定 す る の は ， 有 効 給 気 孔
閉止時( I .
c .* )
に 重 畳 す る 残 留 脈 動 波 で あ り ， そ の 条 件 はQi = ( 1+θ i / 360) ' qi ( 3 )
である。 こ乙に，Qi = n十1/4 ( n= l， 2， 3) のときI .
c. *
時 に 最 大 の 残 留 脈 動 正 圧 波 が 重 畳 す る の で 給 気 作 用 は 助 長 さ れ，Qi= n + 3 / 4の と き は ， 最 大 の 負 圧 波 が 重 な る の で 給 気 作 用 は 阻 害 さ れる。 な お 脈 動 次 数 (qi) I乙含まれる管長 ( Li) の 代 り に イ ン ピ { ダ ン ス 理 論 か ら 求 め ら れ る 等 価 管 長 ( Li) を用いる必要がある。(4) 高 速 領 域 山T= ＵＰＰＰｾＴＰＰＰ＠ r pm) に な る と 残 留 脈 動 波 が 大 き く な る の で ， 第2 シリン ダ の 残 留 脈 動 波 が 第1シ リ ン ダ の 給 気 過 程 に 対 し て 支 配 的 影 響 を 及 ぼ す 。 か か る 場 合 の 脈 動 効 果 の 最 適 条 件 は
Q i
= ( 1/ 2+付/ 360) ' Qi ( 4)で規定できる。 すなわち Qi= 3 / 4の と き 第1 シリンダのI .
c. *
時l乙第2 シ リ ン ダ の 最 大 残 留 正圧波が重畳するので給気作用は助長される。な お 本 論 文 は ， 新 三 菱 重 工 業 株 式 会 社 ， 水 島 白 動 車 製 作 所 研 究 課 に お い て 三 谷 昌 鴻 課 員 が 担 当 さ れ た 実 験 結 果lこ 筆 者 が 考 察 し た も の で あ り ， 乙 の 貴 重 な 資 料 を 提 供 下 さ れ た 蓮 田 甚 吉 課 長 な ら び に 関 係 各 位 に 謝 意 、 を 表 わ し ま す 。 ま た 日 頃 御 指 導 を 賜 わ っ て い る 東 京 大 学 航 空 研 究 所 浅 沼 強 教 授 ， 北 海 道 大 学 黒 岩 保 教 授 な ら び に 室 蘭 工 業 大 学 千 谷 茂 教 授 ， 林 重 信 講 師 ， 熱 心 な 協
(94)
ク ラ ン ク 室 圧 縮2サ イ ク ノ レ シ リ ン ダ 機 関 に お け る 給 気 管 効 果 に つ い て 643 力 を 受 け た 福 島 和 俊 助 手 ， 早 川 友 吉 氏 ， 三 田 村 ナ ミ 子 女 史 に 感 謝 し ま す 。
附 録 1 等 価 管 長 ( Lわ の 算 出
図‑ 8の 給 気 符 系lごインピ{ ダンス曹三論を適用すると等価管長
(L i)
は次の如く算出できる。記 号 : 1: 音 響 イ ン ピ { ダ ン ス ( =P/ X)，P : 音圧， X : 体 積 変 位 l: 管長，f : 断 面 積，s = a
2
wk ， k=7V/ a，ω 角振動数ヲ a: 圧力伝播速度とおく。 開 口 端 の 音 圧 は P宇Oと見倣すこと ができるので，そこのインピ{ 夕、ンス (1，) は
L
キOと近似でき，従って3 イ ン ピ ー ダ ン ス(ι )
は五=( 戸グ; ) ・ t an ( kl ，) 休 積 流 お よ び 音 圧 の 連 続 条 件 か ら
ι =ι
1/ 1
，
= 1 / λ + 1 / 1 6管 前 後 の イ ン ピ { ダ ン ス ん
L
の 間 に は 平 面 波 動 方 程 式 の 解 か ら T ̲̲E ̲.
13+ (佐 止 型 空 位i
， ‑ ] ;
‑ 13・t an( 札) 十
s /];
( 1 )
( 2 ) ( 3 )
( 4 ) 次 の 閉 端 で は 体 積 変 位 がX= oと な る の で ， こ こ の イ ン ピ ー ダ ン ス は 17， 1 .=∞となる。
この条件を( 4) 式 に 代 入 す る と 15 = ( s/] ; ) . c ot ( kl
3) ， 16 = (s民) ・c ot (叫) ( 5 )
ＨＱＩｾＨＵｬ
1‑ 4
・t叫 kl，)・t州 民 ) ./' 一一一上一一一一一一一一一一 = 2ニチ・t an( kl3
l
( 6 )T t則 的+ ta n( 叫) 山
然 る に ， 図‑ 8の 管 系 に お け る 気 柱 振 動 の 固 有 振 動 数 ( f ) はf =k. a/ 2π， 他 方 一 端 閉 の 直 管いわゆるオノレガ、ンパイプの固有振動数( f ) はf =α/ 4L で与えられる。 従 っ て 図‑ 8の管系を
オJレガ、ンパイプに置換えた場合の等価管長 (L' :) は
Li
==(π /2 l /k
( 7)となる。 かくして， (6)式 の 図 式 解 か ら 各 給 気 管 寸 度 (l" l2， l3およびj，，] ;，]; l に対する h が 求まり， (7)式 か ら 等 価 管 長
( L
わが算出できる。参考文献
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